文本描述
参数 数值 参数 数值
型号 GLCP4026L0 重量 14kg
额定容量 30KVA 额定容量 60KVA
控制电源 24DCV 最高输出频
率
140Hz
额定输入电
压
312DCV
额定输出电
压
210ACV
额定输入电
流
90A
额定输出电
流
120A
参数 数值 参数 数值
型号 GLMP15L0 重量 40Kg
额定转矩 80 N.M 峰值转矩 180N.M
额定转速 3000rpm 峰值转速 9000rpm
额定功率 20kw 峰值功率 40kw
表 3-2 电机控制器主要参数
图 3-1 车架三维设计模型
图 3-2 人机工程校核
2)动力传动系统
① 传动方式
图 3-3 扭转刚度分析 图 3-4 碰撞分析 由于整车传动比较大,综合考虑整车结构性、轻量
2) 车身优化设计
车身设计综合运用空气动力学理论及视觉美学原理,
通过 ANSYS 软件进行车身空气阻力分析(图 3-5)。同
时,考虑车身轻量化及车身全碳纤维制造工艺,设计中
使车身与车架尽可能接近,去除所有不必要覆盖件,使
车身更为精致;从车身材料上,选择重量轻、强度高的
碳纤维材料,并采用闭式碳纤维真空制作工艺
化、维护性,赛车传动方式采用二级链条传动方式
② 差速器
通过对近年赛车采用的各种型式差速器的比较分析,
选用了 CUSCO 限滑式差速器。该差速器在设计上利用机
械、物理的控制方式,提高赛车过弯的平顺性。并通过
对原差速器外壳进行改装设计,减少了差速器总成重量,
并具有结构简单和便于维护等特点
图 3-7 优化前差速器总成
图 3-8 优化后差速器总成
图 3-5 车身表面压力分布图 图 3-6 车身设计效果图
2 电机驱动系统
1)电机与电机控制器
根据“鹿山 E1 号”动力表现及整车设计目标,
选用了 GLMP15L0 永磁同步电机和 GLCP4026L0 电
机控制器
表 3-1 永磁同步电机主要参数
3 动力电池系统
1)电池单体
通过“鹿山 E1 号”设计经验,通过理论计算分析,
电池单体采用 F12-63155225P 中倍率型电芯。动力电池
系统由 196 个电池单体采用 98 串 2 并的连接方式,
分三个电池箱体组装,总电压 312V,总容量 24Ah
2)AMS
AMS 主控模块及绝缘监控模块(IMD)布置在主控
电池箱内,采集模块及温度采集点布置在各电池箱内
主控模块与采集均衡模块、显示模块、绝缘检测模(IMD)
块间通过内部 CAN 总线通信,实现充放电管理、均衡管
理、温度管理、状态估计、安全管理和数据通信等功能
② 据资料,箱体 PC 材料最大承受冲击力为 3kg/cm ,假
3)动力电池散热系统
① 箱体采用强制风冷方式。在电池组间均匀布置散热片,
散热片置于箱内冷却风道,利用抽风扇使箱体内外气流
循环流动外,实现了对箱内的强制风冷
4 电气系统
1)整车电路
在符合 2014FSEC 规则的要求下,对整车线束布
置了优化。采用模块化设计理念,对电器盒模块、仪
表盘模块等等电气系统进行优化组合,使整车电气系
统框架更清晰、明了,线束也更简单,更易于维护
图 3-9 电池箱散热系统进、出风道口布置
② 参考“鹿山 E1 号”在 2013FSEC 比赛中的电池箱温度
数据,利用 ANSYS 工具进行流体仿真分析,最终“鹿山
E2 号”散热系统能满足要求
图 3-10 电池箱散热系统仿真分析
4) 动力电池箱体
① 箱体采用了阻燃等级通过 UL94-VO 认证的日本进口工
业 PC 板,密度仅为铁的 1/3,通过对箱体的结构优化,
电池箱体总重量同比去年减轻 20.7kg
图 3-14 整车安全电路 图 3-15 整车驱动系统电路
2)电气系统抗电磁干扰措施
对于高压驱动系统线缆与低压控制系统导线间
产生的耦合和串扰现象,采用以下技术措施:
① 抑制干扰源:电路中增加续流二极管,减少断开线圈
时产生的反电动势干扰
② 切断干扰传播路径:单片机和电机地线分别独立接地,
以减小相互干扰
③ 提高敏感器件抗干扰能力:布线时尽量减少回路环的
面积,以降低感应噪声;高频通讯线采用屏蔽线缆;
对单片机采用电源监控及看门狗监控
3)仪表系统
由于电动赛车数据信息量相对较大,所以设计了
CAN 总线模块用于数据通信,大屏显示器用于行车信
息显示,无线通讯模块用于传输整车信息到上位机
图 3-11 电池箱结构图设在箱体端面和侧面施加碰撞载荷,通过 ANSYS 有限元
图 3-16 仪表主控模块
图 3-17 仪表显示模块
分析,箱体强度满足 2014FSEC 规则要求。 ① 数据收集模块:采用 ISO1050CAN 总线收发器与
Silicon Labs CAN 总线控制器构成总线模块,收集整车控
制器、电机控制器和电池管理系统的相关信息
② 显示模块:采用 4.3 寸 TFT 智能显示屏,显示车速、
电机转速、SOC、电池温度、电机温度、状态及故障码
③ 无线通讯模块:采用蓝牙 4.0BLE 无线通讯模块,可
图 3-12 端面碰撞分析 图 3-13 侧面碰撞分析 将 CAN 总线模块收集到的信息以串口形式发出到手机
端或电脑端的上位机软件,用于实时监控整车运行状态
悬架参数 前悬架 后悬架
悬架形式 拉杆式双横臂悬架 拉杆式双横臂悬架
轮胎规格 20.5×7.5-13 20.5×7.5-13
轮辋规格 万丰 13×8 英寸 万丰 13×8 英寸
悬架线刚度 21.3N/mm 26.7N/mm
侧倾角刚度 395Nm/deg
悬架偏频 3.2Hz 3.2Hz
静态前束 0.2° 0.2°
主销后倾角 3°
主销内倾 6°
抗前倾/抗后仰 0% 0%
侧倾中心高度 31mm 39.8mm
5 制动系统
① 赛车踏板总成采用快速可调设计,踏板调节范围最大
达 90mm,可满足不同车手对踏板的操控需求;
② 制动主缸采用向上斜置平衡杆上置式布置方式,可最
大限度减少主缸活塞与缸壁摩擦
③ 平衡杆上置式更便于调节前后制动力分配,满足不同
附着路面对前后制动力分配的需求
2)结构优化
通过 ANSYS 有限元分析及实车道路试验,对摇臂
总成结构进行了优化改进,提高了摇臂传递效率,并针
对轮边总成结构进行轻量化,采用轻质高强度铝合金轮
芯,并对立柱结构进行进一步改进,降低簧下质量,提
高赛车操纵稳定性
图 3-19 前立柱有限元分析
7 转向系统
1)参数优化
图 3-20 前轮芯有限元分析
图 3-18 踏板总成三维模型
6 悬架系统
1)参数优化
为了提高赛车操纵稳定性,对悬架系统细化了以下
运用 ADAMS/Car 对赛车进行整车优化分析,以方向
盘转角的输入,分析赛车高速避障赛车绕桩的赛车横摆
角速度响应,分析系统的响应特性。图 3-21 分别为
10.12 秒及 10.13 秒时方向盘转角达到峰值
四个优化目标:
①在“鹿山 E1 号”赛车悬架参数基础上,对悬架主销
参数进一步优化,减小前轮转向倾角补偿,减少了赛车
转向不足;
② 降低悬架刚度并增大避震器运动行程,充分利用阻尼
特性;
③ 优化摇臂总成结构,提高摇臂传递效率,优化 A 臂定
位焊接工艺,提高了制造精度;
④ 使用轻质轮芯材料,优化轮边结构,降低簧下质量
表 3-3 悬架设计参数表
图 3-21 转向系统优化分析
2)结构优化
① 根据人机工程学,优化布置转向器及转向拉杆机构;
② 采用轻质材料,减少转向机构重量;
③ 改进加工工艺、使零件强度更高、装配更合理
图 3-22 转向系统总成布置
四
赛车三视图
图 4-1 赛车主视图。