大学生电动方程式赛车动力电池系统设

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方程式赛车动力系统设计(本科毕业设计)

一、设计步骤设计背景：本文基于扬州大学力行车队的方程式赛车进行研究，阐述 FSAE赛车动力系统匹配现状与发展的相关问题。

通过对方程式赛车的电机参数、传动比、电池组容量进行匹配设计，借以寻找一种有效的动力系统优化思路。

在保证赛车动力系统运行水平的基础上，持续改进系统功能及其运行策略，最终进一步提高FSAE 赛车动力系统的运行能力，使得所设计以及制造的方程式赛车能够满足FSAE赛事比赛的要求。

主要内容如下：（1）参考对比国内高校方程式赛车电动汽车的整车布置方式，设计本文所要求设计的扬州大学电动方程式赛车的布置方式；（2）以本校电动赛车基本参数和设计目标为基础进行动力系统参数设计，对电机、传动装置及能源系统进行结构设计和总体性能计算；（3）使用CATIA软件进行系统建模，对电机、电池、控制器以及驱动桥的位置进行合理布置，做好动力系统的总布置图；（4）按照设计任务书中对赛车的动力性和经济性的要求，对赛车的动力系统进行参数匹配，最终确定整车动力系统组成部分的选型。

在Optimum Lap软件中建立赛道模型，通过软件分析方程式赛车的比赛工况；（5）基于CRUISE软件进行赛车的性能仿真，对影响赛车的经济性与动力性的几个因素进行分析，验证所设计的动力系统各部分参数的准确性；二、设计思路图1-3 整体设计技术路线三、设计内容赛车的设计是从赛车的总布置开始，涉及车架、车身、底盘、传动、转动、可靠性和稳定性测试等多方面内容[13]。

纯电动赛车与传统的燃油赛车相比，由于动力源的差异，所以纯电动赛车没有发动机和油箱，代之以动力电池系统以及电机驱动系统。

FSEC纯电动方程式赛车是本着对传统车辆的加速、制动和操纵性能进行创新设计，赛车的总布置是一个穿插赛车设计始末的过程，总布置的确定对赛车的性能有着重要的影响。

三、系统布置整个赛车的组成结构如图2-2所示，主要有驱动系统、能源系统、车架车身、底盘系统等基本结构要素。

图 2-2 整车部分系统布置四、控制系统由于FSAE赛车实质上就是一辆纯电动汽车，因此赛车的动力系统也与纯电动汽车相似，都是由电机和电机控制器组成。

FSAE大学生方程式赛车(电动版)设计说明书

以大学生方程式赛事为背景，参考广西工学院鹿山学院大学生方程式赛车作为基础，应用汽车理论和汽车设计等相关知识结合比赛规则，对赛车的基本尺寸、质量参数和赛车的性能参数进行选择，对赛车各总成进行选型和总布置，进行赛车蓄能系统、再生制动系统以及行驶系统、传动系统进行设计。

根据同组同学确定的驱动系统，结合比赛需求计算出电池、电容容量和要求，选择电池、电容型号和组合形式，确定出外形尺寸和质量和安装位置。

再为蓄能装置匹配出合适的充电系统。

设计节能环保的再生制动系统,然后按照鹿山二号对纯电动方程式赛车的行驶系统、传动系统进行改动,最后再结合同组同学的参数，确定整车的设计参数。

随着全球能源、环境问题的日益严峻，节能环保的纯电动车辆将会成为下一个时代的主流。

关键词：大学生方程式赛车；总布置；磷酸铁锂电池；超级电容Students Formula One racing events as the background, refer to the Guangxi Institute of Technology the Kayama College Students Formula One racing as a basis for the automotive design and automotive theory and other related information as well as the FSAE competition rules，application of automotive theory and knowledge of automotive design , combined with the rules of the game , the basic dimensions of the car , quality parameters and performance parameters of the car selection , selection and general arrangement of the assembly of the car , the car energy storage system , regenerative braking system and driving system, transmission system design.According to the same group of students to determine the drive system , combined with the game needs to calculate the battery, capacitor , capacity and requirements , select the battery, capacitor model and the combination to determine the shape size and quality , and installation location . Match the charging system for the energy storage device . The regenerative braking system of the design of energy saving and environmental protection , and then follow the Lushan II Formula One racing for pure electric driving system , the transmission system to make changes , and finally combined with the parameters of the same group of students to determine the design parameters of the vehicle .Keywords:college students and Formula One racing ; general arrangement ; lithium iron phosphate batteries ; super capacitor目录1 绪论 (4)1.1 大学生方程式赛事介绍 (4)1.2 大学生方程式的历史 (4)1.3 赛事意义 (5)1.4 国内外发展现状 (5)2 纯电动方程式赛车总布置设计 (6)2.1 赛车主要参数的选取 (6)2.1.1 纯电动方程式赛车机械部分参数的选取 (6)2.1.2 赛车性能参数的选取 (7)2.1.3 悬架主要参数（学院车队提供） (8)2.2 赛车驱动电机的选取 (8)2.2.1 电机类型的选择 (8)2.2.2 电机功率的选择 (9)2.3 赛车各总成选型原则和总布置 (10)2.3.1 悬架、轮胎的选择 (10)2.3.2 制动系统 (10)2.3.3 车架 (11)2.4 人机工程 (11)2.4.1 人体尺寸 (11)2.5 赛车的轴荷分配 (12)2.5.1 学院鹿山2号的轴荷分配 (12)2.5.2 纯电动方程式赛车相对后轴增加的质量分布的计算 (13)2.5.3 纯电动方程式赛车轴荷的分配 (13)3 储能装置的选择 (14)3.1 蓄能装置的容量计算 (14)3.1.1 赛车的续驶里程 (14)3.1.2 蓄能器容量的计算 (14)3.2 蓄能装置类型的选择 (14)3.2.1 高比能量蓄能装置 (14)3.2.2 高比功率储能设备的选择 (17)3.2.3 高比功率装置的计算 (17)3.2.4 超级电容的计算 (22)4 充电器的设计 (24)4．1 锂离子电池充电方法 (24)4.1.1 常用的充电方法[10] (24)4.1.2 赛车充电放式的选取 (25)4．2 赛车的充电要求 (25)4.2.1 赛车的充电要求 (25)4.2.2 充电器方框图 (26)4.2.3 充电器的分析 (27)5 再生制动 (29)5.1 赛车制动力矩的计算 (29)5.1.1 赛车制动力的要求 (29)5.1.2 赛车制动力的计算 (29)5.2 制动距离和制动减速度 (30)5.2.1 制动减速度计算 (30)5.2.2 制动距离计算 (31)5.3 制动效能的恒定性 (31)5.4 制动的稳定性 (31)5.5 前、后制动器制动力的比例关系 (31)5.5.1 求出I曲线 (31)5.5.2 具有固定比值的前、后制动器制动力分析 (32)5.6 赛车要求的最大制动力 (33)5.6.1 赛车最高车速下所具有的能量 (33)5.6.2 塞车的制动力要求 (34)5.6.3 赛车制动器制动力的选取 (34)5.6.4 赛车再生制动路线分析 (36)6 机械传动系统与行驶系 (37)6.1 机械传动系统 (38)6.2 行驶系 (38)6.2.1 车架 (38)6.2.2 车桥和车轮 (38)6.2.3 悬架 (39)致谢 (42)参考文献 (43)1 绪论1.1 大学生方程式赛事介绍全球可利用能源逐渐减少、环境恶化的形式越来越严峻，人类需要一个更安全、低碳的能源体系及环境。

大学生电动方程式赛车电控安全系统的设计

大学生电动方程式赛车电控安全系统的设计陈凯琦,彭㊀辉(九江学院,江西九江３３２００５)摘㊀要:为了满足大学生电动方程式赛车比赛的规则要求,设计了一套安全性及可靠性高的赛车电控安全系统,主要包括安全电路㊁制动可靠性装置㊁绝缘监测装置和驱动系统作用指示电路等.关键词:大学生电动方程式赛车;电控安全系统;系统设计D e s i g no fE l e c t r o n i cC o n t r o l S a f e t y S ys t e mo fR a c e c a r f o rF o r m u l a S t u d e n t E l e c t r i cC h i n a C H E N K a i qi ,P E N G H u i (J i u j i a n g U n i v e r s i t y ,J i u j i a n g ３３２００５,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t om e e t t h e r u l e sa n dr e q u i r e m e n t so fF o r m u l aS t u d e n tE l e c t r i cC h i n a ,as a f ea n dr e l i a b l ee l e c t r o n i c c o n t r o l s a f e t y s y s t e mf o r r a c i n g c a r s i s d e s i g n e d ,i n c l u d i n g s a f e t y c i r c u i t ,b r a k i n g r e l i a b i l i t y d e v i c e ,i n s u l a t i o nm o n i t o r i n g d e v i c e a n d f u n c t i o n a l i n d i c a t i o n c i r c u i t o f d r i v e s ys t e m．K e y wo r d s :F o r m u l aS t u d e n tE l e c t r i cC h i n a ;e l e c t r o n i c c o n t r o l s a f e t y s y s t e m ;s y s t e md e s i g n 收稿日期:２０１８Ｇ１２Ｇ１７０引言中国大学生电动方程式赛车比赛(F S E C )是由中国汽车工程学会主办,由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造的一项比赛.首届大赛在２０１５年在上海举办,经过３个赛季的打磨,参赛队伍越来越多,大赛规则也愈发成熟,同时,对电控安全系统方面的要求也越来越高.电控安全系统是电动方程式赛车整车安全的重要保障之一,随着赛车动力及其他性能的不断提升,对赛车安全性的考验也越来越高.因此,设计出可靠㊁稳定的电控安全系统,对于赛事发展及提升赛车性能有着非常重要的意义.１电控安全系统电路设计电动方程式赛车电控安全系统整体电路(简称安全回路)设计原理图如图１所示.该回路将制动可靠性装置㊁绝缘检测装置和电池管理系统故障设置为常开开关,当这些重要的安全开关发生故障失去电源时,可以回到常开状态,使安全回路断开,保护驾驶员安全.安全回路开关器件全部为硬件控制,采用继电器或开关,相对于软件控制而言更加可靠.安全回路末端为电池箱绝缘继电器,通过安全回路全部开关闭合后为电池箱绝缘继电器控制线圈供电,从而控制电池箱绝缘继电器吸合并为整车动力系统供电.当整车安全系统的某部分发生故障时,安全回路中相应的开关就会断开从而保证安全回路开路,即断开整车动力输出,从而确保安全[１].图１电控安全系统电路原理图F i g ．１S c h e m a t i c c i r c u i t d i a g r a mo f e l e c t r o n i c c o n t r o l s a f e t y s ys t e m ２制动可靠性装置２．１原理制动可靠性装置电路原理如图２所示,其包括信号监测电路㊁延时比较电路和故障自锁电路,并通过逻辑门电路来实现多个信号共同作用.当信号监测电路同时监测到用力制动状态以及动力输出达到５k W 时,逻辑门电路会输出高电平到延时比较电路,两个信号同时存在０．５s 以上时,延时比较电路便会输出低电平到故障自锁电路,故障自锁电路断开安全回路,并亮起B S P D 安全回路状态指示灯,即使故障消除也不能重新闭合安全回路.图２制动可靠性装置电路原理方框图F i g ．２C i r c u i t b l o c kd i a g r a mo f b r a k e r e l i a b i l i t y de v i c e２．１．１信号监测电路信号监测电路由霍尔电流传感器和比较电路构成.信号监测电路原理如图３所示.霍尔电流传感器检测主回路电流值,比较器把制动位置传感器信号和所设定的用力制动时的状态阈值进行对比.当制动信号和电流信号同时存在时,即判定为故障信号,逻辑与门输出高电平,激活由R C 网络和L M ３９３构成的延时比较电路.当故障信号维持０．５s 以上时,故障自锁电路被激活.图３信号监测电路原理图F i g ．３S i g n a lm o n i t o r i n g c i r c u i t s c h e m a t i c d i a gr a m ２．１．２故障自锁电路故障自锁电路原理如图４所示.当L M ３９３输出低电平时,故障自锁电路被激活,安全回路断开,B S P D 安全回路状态指示灯点亮,并通过继电器相互关联作用达到自锁效果.图４故障自锁电路原理图F i g ．４F a u l t s e l f Ｇl o c k i n g c i r c u i t s c h e m a t i c d i a gr a m ３绝缘监测装置绝缘监测装置电路原理如图５所示,其由绝缘监测装置㊁延时比较电路和故障自锁电路三部分组成.当绝缘检测装置检测到车身绝缘性能下降时,报警输出持续的高电平并超过５s,即判定为绝缘故障,随即激活故障自锁电路,从而及时断开安全回路,并亮起I M D 安全回路状态指示灯.图５绝缘监测装置电路原理方框图F i g ．５C i r c u i t b l o c kd i a g r a mo f i n s u l a t i o nm o n i t o r i n g de v i c e 车身绝缘检测装置选用B e n d e rA ＧI S OM E T E R i s o ＧF １I R １５５Ｇ３２０４模块,如图６所示.当动力电池漏电引起车身绝缘性能下降时,该装置报警,并输出高电平,持续５s 以上时,故障自锁电路被激活.图６绝缘监测装置原理图F i g ．６S c h e m a t i c d i a g r a mo f i n s u l a t i o nm o n i t o r i n g de v i c e ４驱动系统作用指示电路驱动系统作用指示电路原理如图７所示,其由信号监测电路和状态指示电路两部分组成.赛车驱动系统是否激活,由不同的指示灯来指示.规则要求,当驱动系统激活时,红灯以２~５H z 频率闪烁.图７驱动系统作用指示电路原理框图F i g ．７B l o c kd i a g r a mo f f u n c t i o n a l i n d i c a t i o n c i r c u i t o f d r i v e s ys t e m 信号监测电路采用AM C １３１１B 高压隔离检测芯片,用以检测电机控制器输入端两侧电压值,并输出相应０~３．３V 的响应值,再通过电压比较电路即可判断电机控制器输入端两侧电压是否超过阈值.高压检测电路原理如图８所示.图８高压检测电路原理图F i g ．８S c h e m a t i c d i a g r a mo f h i g hv o l t a ge d e t e c t i o n c i r c u i t 将电池箱绝缘继电器辅助触点一端接地,另一端接至状态检测电路,当电池箱绝缘继电器吸合时,辅助触点导通,检测电路即可检测到地信号,进而判断赛车当前状态.L E D 驱动电路采用MO S F E T ＧN 晶体管及５５５震荡电路来实现响应指示灯的控制.(下转第１３９页)３总线通信功能测试信号发射器连续发射信号为１MH z 方波,采用８位B N Z 编码(１００１１１００),位周期为１μs ,信号幅值(V p p )为６．０V ,周期为１μs ,上升时间＜７０n s ,两路信号,相位差为１８０ʎ,差分输出.该信号经被测数据总线传输至检测仪主机,通过测量信号幅值,就可计算出被测数据总线电缆对信号的衰减量,从而确定总线功能是否正常.输出信号幅值(V p p)为６V ,周期为１μs .O u t ＋与O u t －信号互为反相,信号波形分别如图３㊁图４所示.图３O u t ＋信号波形F i g ．３S i g n a lw a v e f o r mo fO u t ＋㊀㊀㊀图４O u t －信号波形㊀㊀F i g ．４S i gn a lw a v e f o r mo fO u t －插入损耗定义为连接接收端与发送端(信号发生器)数据总线网络之间的衰减值.以某型机２８９A 数据总线为例,电路网络的测量简化图如图５所示,电路电压等效图如图６所示.耦合器故障隔离电阻R ＝０．７５R Z ,耦合变压器N ʒ１＝２ʒ１.可忽略接收端负载㊁电缆损耗和网络上其它耦合器影响.图５电路网络的测量简化图F i g ．５S i m p l i f i e dm e a s u r e m e n t d i a gr a mo f t h e c i r c u i t n e t w o r k U i n 为输入电压,由发送端(信号发生器)产生.由图５可知,U a b ＝２U i n ,U c d ＝U e f .由图５㊁图６可知,Uc d ＝图６电路电压等效图F i g ．６E q u i v a l e n t d i a g r a mo f c i r c u i t a n dv o l t a ge U ef /４＝(２U i n )/４,所以U o u t ＝U c d /２＝U i n/４,即U o u t ʒU i n ＝１ʒ４,衰减值S ＝２０l g (０．２５)＝－１２．０４d B .综上,数据总线网络中任意两端插入损耗大约－１２．００d B(电缆衰减忽略).在实际故障检测中可根据以上插入损耗的计算方法,测量总线电缆若干个插头之间插入损耗值来综合判断故障模式及故障位置所在.４结语数据总线在机上安装位置和环境相对复杂,且与其相连的设备安装空间往往相对狭小,故在制作测试设备时应配备有相应的转接线缆.线缆具备可更换的接插口,以适用于各类型号的总线连接器.测试设备也应简单化㊁小型化,便于携带,发送端和接收端均可独立供电,以便对机上不同位置的总线连接器输入信号.测试设备应有良好的密封性和环境适应性,以应对各类外场环境和贮存环境.本文的测试思路,对于判断复杂机上环境下总线的故障位置有着重要意义,能够实现数据总线故障的迅速筛查,保障飞机数据的稳定传输.参考文献[１]王世奎,黄永葵,王国庆,等．G J B ５１８６．１Ｇ２００３数字式时分指令/响应型多路传输数据总线测试方法[S ]．[２]陈若玉,毕国楦,黄永葵,等．G J B ２８９A Ｇ９７飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线[S ]．(上接第１３７页)５预充电电路电动赛车的高压电池与电机控制器直接相连.由于电机控制器内有较大电容,如果直接通电输出高电压,可能会将电容击穿,使电机控制器失效,因而通过一个预充电电路,可使电容两端电压安全地上升至动力电池最高电压.６放电电路由于电机控制器内电容的存在,在动力电池绝缘继电器断开后,电机控制器输入端在一段时间内仍存在较高电压,为保证安全,需在电机控制器电容两端并联一个放电电阻,释放电容电压.７结语该赛车电控安全系统的设计满足大赛规则要求,可保证电动赛车安全性和可靠性,并在２０１８年全国大学生电动方程式赛车比赛中验证了设计的合理性和功能性.参考文献[１]李鹏伟．大学生方程式电动赛车电气控制系统设计[D ]．西安:长安大学,２０１７．。

基于大学生电动方程式赛车设计过程分析

交通与建筑II基于大学生电动方程式赛车设计过程分析黄爱维王承梅许镜仪(南通理工学院，江苏南通226002)摘要:FSAE赛车项目由南通理工学院汽车服务工程和车辆工程专业合作开展。

本文详细介绍了本次设计的方法及指导思想。

在设计过程分析中，综合电动汽车的结构特点，对汽车的传功系统、行驶系统、转向系统、制动系统进行一一分析和布置。

关键词:FSAE赛车;设计;过程分析中图分类号:U469.696 文献标识码:A 文章编号：1003-5168(2016)02-0100-02Based on the Analysis of the Design Process of the Electric Formula Racing CarHuang Aiwei Wang Chengmei Xu Jingyi(Nantong Institute of Technology,Nantong Jiangsu 226002)Abstract：FSAE racing project is developed by the Nantong Institute of technology automobile service engineering and vehicle engineering professional cooperation. This paper introduced the design of the methodand its reference. In the analysis and design process, w ith the structural characteristics of the integrated electric vehicle, the transmission system of automobile, driving system, steering system, braking system were analyzed and arranged.Keywords：FSAE racing;design;process analysis纯电动汽车是指将车载电池作为唯一动力源，以电机驱动的方式驱动轮胎旋转,此类车辆能够符合道路交通、安全法规中各项要求。

基于FSEC_电动赛车电池模组采集板的设计

DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.06.018基于FSEC电动赛车电池模组采集板的设计邱晗斌，田甜，左佑，李康伟（广州城市理工学院汽车与交通工程学院，广东广州510800）摘要：基于中国大学生电动方程式汽车大赛（FSEC）电动赛车动力电池包的电池管理系统，设计了一款电池模组采集板，可以对动力电池的温度、电压等进行监测，且采集板每根铜导线上都有保险丝进行限流保护，一旦动力电池采集温度电压的电路出现短路情况就能立即切断连接，降低动力电池的危险性，在成本和抗振效果上也具有绝对优势。

同时，可以将采集板与各汽车制造企业的电池管理系统采集板相连接，能够显著减小模组质量与体积，且能精准采集到动力电池的电压、温度等，并与电池管理系统进行数据传输处理。

关键词：FSEC；电池模组；采集板；电池管理系统中图分类号：TP274 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）06-0065-04随着国家对电动汽车的大力推广和普及，动力电池的发展也如火如荼。

近年来，常有电动汽车安全事故的发生，引起各方关注[1]。

动力电池作为电动汽车的核心储能装置，其安全运作能为电动汽车提供安全行驶环境，保障驾驶人员的生命安全[2]，为此锂电池组数据的采集和分析能力可为汽车电池开发小组及相关整车部门对电池组的开发和升级提供强有力的数据支持[3]。

为了准确采集到电动汽车所需的电压与温度，需要设计PCB（印制线路板）进行采集任务。

本项目设计的PCB板可用于代替采集线束连接，对动力电池的温度、电压等进行监测，对比市场产品，具有生产效率高、设计成本低等特点，PCB板上的每根铜导线上都有保险丝进行限流保护，一旦出现动力电池电压采集回路短路等情况，回路中的保险丝都能做到立即切断回路，有效降低动力电池起火或爆炸等现象的发生率[4]。

由于动力电池温度、电压的采集使用的是PCB板进行连接，动力电池的电压、温度采集板变成一块“硬板”，只需把“硬板”放在动力电池的极耳或整体电芯上，再打上螺丝或通过其他方法进行固定后，即可完成动力电池模组采集模块的生产，也可以直接由程序编程后的机器手来进行生产，实现动力电池模组的全自动化生产。

大学生方程式赛车设计(发动机匹配试算与装配设计)(有cad图+三维图)

大学生方程式赛车设计（发动机匹配试算与装配设计）摘要中国大学生方程式汽车大赛（简称中国FSAE）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。

各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。

本文具体研究大学生方程式赛车（FSAE）发动机系统的匹配试算和结构设计，通过了解发动机的性能参数、结构参数，运用发动机原理，汽车构造等所学的知识，根据大学生方程式赛车的比赛规则及网上查询资料，对发动机进行选择。

文章主要论述如何改进发动机的进排气及冷却系统，使发动机达到预想的状态，且符合大赛的规定。

对于进排气系统采用GT-Power、FLUNT等软件进行仿真计算设计，进排气系统的优化设计，采用四个分置的进气歧管，避免了各缸进排气时间不同造成的挣气现象，使得进排气更加顺畅，提高了进气效率，从而提升发动机的动力性能。

进气系统限流阀的应用使得赛车更加安全，同时也能让学生更加的主动去学习如何改进进气系统，做成两头锥的形状，使得进气无死角，又不会违背大赛规定。

应用流体力学设计谐振腔，使得进气尽量多。

关键词：方程式赛车（FSAE），发动机，匹配，进排气Design of FSAE(trial matching and assembly design of engine)ABSTRACTFormula SAE of China (hereinafter referred to as the "Chinese FSAE") is a study by the institutions of higher learning in vehicle engineering or relevant majors participate in automotive design and manufacture of the game.This paper studies college students formula (FSAE) matching calculation and structure design of engine system. by understanding the performance parameters, the structural parameters of the engine, using the principle of engine, automobile structure knowledge, According to the rules of the Formula SAE and search Information online to choose a engine . This paper mainly discusses how to improve the intake and exhaust and cooling system of engine, the engine to achieve the desired state, and in accordance with the competition rules. For the inlet and exhaust systems,use GT-Power FLUNT to simulation calculation. Optimization design of inlet and exhaust system,ues four intake manifold split,. avoid the phenomenon of each cylinder earn gas intake and exhaust is caused by the different time, the intake and exhaust more smoothly, improves the air intake efficiency, so as to enhance the power performance of the engine. The application of limited flow valve inlet system makes the car more secure, but also can make students more active go to study how to improve the intake system, made of two cone shape, so that the intake without blind angle, without violating the contest rules. Application of fluid mechanics designing resonant cavity, so that the intake as much as possible.KEY WORDS: Formula One racing (FSAE), engine, matching, The intake and exhaust.目录第一章大学生方程式赛车简介 (1)§1.1 赛事简介 (1)§1.2愿景与使命 (1)第二章发动机的匹配 (3)§2.1发动机的匹配 (3)§2.1.1匹配的定义 (3)§2.1.2发动机匹配的应用场合 (3)§2.2 发动机的机械匹配技术 (3)§2.2.1 发动机和变速器的选型和匹配 (3)§2.2.2 设计与分析 (4)§2.2.3 主要试验项目 (5)§2.3 发动机管理系统及其开发技术 (5)§2.3.1 发动机管理系统 (5)§2.3.2 发动机管理系统开发技术 (5)§2.4 发动机的标定技术 (6)§2.4.1 发动机标定 (6)§2.4.2 发动机标定软件 (6)§2.4.3 发动机标定设备 (6)§2.4.4 发动机标定试验 (7)§2.5 其它相关电气系统的开发 (7)§2.5.1车载网络系统的开发 (7)§2.5.2 电气线束系统的开发 (7)§2.6发动机的选购 (7)§2.6.1 赛车发动机的选择原则 (7)§2.6.2 以下是国内几款常用FSAE发动机的资料 (8)第三章发动机进排气系统的匹配 (14)§3.1 FSAE进排气系统和限流阀的关系 (14)§3.2 GT-Power介绍 (15)§3.3发动机的进排气管 (15)§3.3.1 进气管长度对发动机性能影响 (17)§3.3.2排气管长度对发动机性能影响 (17)§3.4 限流阀的作用意义 (17)§3.4.1 什么是进气限制器 (18)§3.4.2 进气限制器的作用 (18)§3.4.3 为什么要有进气限制器 (19)§3.4.4 进气限制器为什么要安装在节气门之后 (20)§3.5 谐振腔CAE分析方法 (20)§3.6 进排气歧管的设计 (21)§3.7进排气最终方案 (23)§3.7.1 进排气系统UG图 (23)§3.7.2进排气CAD图 (24)第四章冷却系统匹配 (26)§4.1 冷却系统的总体布置原则 (26)§4.1.1 提高进风系数 (26)§4.1.2提高冷却液循环中的散热能力 (26)§4.2 膨胀水箱的选择 (26)§4.3 水管的设计 (27)§4.4 防冻液的选择 (27)§4.5冷却系统的固定 (28)第五章润滑系统 (29)§5.1 润滑的意义 (29)§5.2 润滑的方式 (29)§5.3 润滑系统的组成及油路 (30)§5.4 曲轴箱通风装置 (30)§5.5 机油的功用 (31)§5.6 机油的使用特性及机油添加剂 (32)§5.7 机油的分类 (33)§5.8 机油泵 (34)§5.9 机油滤清器 (35)§5.10 冷却器 (36)第六章总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录 (40)第一章大学生方程式赛车简介§1.1 赛事简介中国大学生方程式汽车大赛（简称中国FSAE）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。

FSAE电动方程式赛车动力系统匹配及仿真

GUO Zhongqing1，GAO Congcong1，CHEN Chaozhou2
（1.Shaanxi Vocational & Technical College，Xi’an Shaanxi 710100，China； 2.Research Institute of Highway Ministry of Transport，Beijing 100088，China）
仿真分析。将仿真数据和理论数据做对比，证明本文的匹配设计符合要求并且是合理的。
关键词：FSAE；动力匹配；CRUISE 仿真；电动汽车
中图分类号：U461.2
文献标识码：A
文章编号：1673-6478（2019）04-0019-04
FSAE Electric Car Racing Matching and Simulation of Power System
1 电动赛车动力系统参数计算
电动赛车的动力系统主要包括电机、电池及传动系统，需要进行的计算参数有：电机相关参数、电池电量计算。 1.1 原车参数及 FSAE 电动赛车设计目标
通过对往年比赛成绩的分析，然后根据本校车队实际情况确定 FSAE 电动赛车的动力性能，原车参数及电动赛车设计目标如表 1 所示[1]。 1.2 驱动电机主要参数确定
计算电机的功率时，判断所选择电机是否能达到赛车加速性能的要求，不用考虑爬坡性能，只需根据加速性能计算出电机的最大功率，即只需计算
收稿日期：2018-12-11 作者简介：郭忠庆（1991- ），男，陕西西安人，助教，研究方向为汽车检测与维修技术．
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交通节能与环保
第 15 卷
表 1 原车参数及电动汽车设计目标
Tab.1 Original vehicle parameters and electric vehicle design objectives

大学生方程式赛车(总体设计)-吕许慧

河南科技大学毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（总体设计）姓名吕许慧院系车辆与动力工程学院专业车辆工程指导教师牛毅2011年 6 月2日大学生方程式赛车设计（总体设计）摘要本次毕业设计为期二个多月，进行了方程式赛车的总体设计。

在设计中，主要运用了对比分析的方法，各项参数通过优化设计和UG、MATLAB等进行优化。

初期阶段，我们根据2011年大学生方程式汽车大赛规则确定了赛车整体布置方案，并进行论证与分析，初步确定赛车主要参数。

通过计算与对比，确定发动机型号，初选传动系最大传动比、最小传动比。

中期阶段，我们设计中使用UG6.0三维软件对各个零部件总成进行建模和整体装配，并进行悬架、转向的运动干涉分析。

利用发动机动力特性曲线特点，用MATLAB软件绘制出赛车驱动力-行驶阻力平衡图、加速度曲线图等，并详细计算赛车燃油经济性。

最后阶段，利用UG7.5进行导出赛车总体布置二维工程图，并制成总体参数表，并将第一代赛车与第二代赛车进行对比分析。

对于考虑到的实际生产中可能发生变化的悬架、车架和转向部件，预留方案。

通过本次毕业设计，了解和掌握了对汽车进行总体设计的步骤和方法，巩固了本专业的所学的专业知识，增强了搜集资料、整合资料的能力，这些将为我毕业以后从事汽车设计工作打下良好的基础。

关键词：FSAE，总体参数，参数确定，总布置、赛车动力性、燃油经济性ABSTRACTFor two months, My graduation design is the overall design of the formula racing. we used the contrast analysis method mainly in the design, through optimizing the parameters optimization design and optimization of UG MATLAB, etc.Initial stage, we according to 2011 auto contest rules determine college equation overall layout of the car, and the demonstration and analysis, the main parameter is determined primarily racing. Through calculation and comparison, sure engine type, primaries drivetrain maximum transmission ratio, minimum transmission.The intermediate stage, we design UG6.0 3d software used in various parts of assembly for modeling and whole assembly, and suspension, steering movement interference analysis. Use of engine power characteristic curve characteristic, MATLAB software mapped drive car driving forces - resistance balance figure, acceleration curve, and etc, and detailed calculation racing fuel economy.The final stages UG7.5 are derived by car, general layout, and two-dimensional engineering graphics overall parameter table, and made the first generation and the second generation racing cars are compared and analyzed. For considering the actual production of may change suspension, frame and steering parts, obligate scheme.Through the graduation design, I understand and master the overall design of car of the steps and method, the professional knowledge of professional knowledge, enhance the data collection and integration of information, these ability after my graduation will be engaged in car design lay a good foundation for the job.KEY WORDS:FSAE, general parameters, parameter identification, general arrangement,the car power, fuel economy特殊符号m a 汽车总质量kgV 最高车速km/hL 轴距 mmB1 前轮距 mmB2 后轮距 mmR 最小转弯半径mmhg 满载时质心高度mmhgˊ空载时质心高度mmD 轮胎直径mmB 轮胎宽度mmP 轮胎气压MPA 汽车迎风面积F 滚动阻力系数C空气阻力系数Do i驱动桥主减速比g i变速器传动比F汽车行驶使的空气阻力w1g i变速器Ⅰ挡传动比F车轮与路面的附着力ϕm汽车总质量au汽车行驶速度aP发动机最大功率em axT发动机转矩eP为克服滚动阻力所消耗的功率fϕ轮胎与路面的附着系数η传动系效率tQ是百公里油耗s目录第一章FSAE赛车总体概况 (1)§1.1 FSAE赛车起源 (1)§1.2 FSAE赛车现状 (2)§1.2.1国际赛车概况 (2)§1.2.2国内赛车概况 (2)§1.2.3我校赛车概况 (2)§1.3 FSAE赛车总体设计概述 (3)§1.3.1汽车设计的规律、决策与设计过程 (3)§1.3.2 FSAE赛车主要技术要求 (3)§1.3.3 第二代赛车设计目标 (4)§1.3.4 FSAE赛车项目意义 (5)第二章FSAE赛车总体设计 (7)§2.1 总体设计目标 (7)§2.2 赛车目标参数的初步确定 (8)§2.2.1 发动机选择 (9)§2.2.2 轮胎的选择 (10)§2.2.3 传动系最小传动比的确定 (11)§2.2.4 传动系最大传动比的确定 (11)§2.3 赛车发动机选型 (12)§2.4 赛车主要设计参数的确定 (13)§2.4.1 尺寸参数 (13)§2.4.2 质量参数 (14)§2.4.3 性能参数 (15)§2.5 赛车各系统设计 (17)§2.5.1 悬架系统设计 (18)§2.5.2 转向系统设计 (19)§2.5.3 制动系统设计 (19)§2.5.4 电器系统设计 (21)§2.5.5 车身设计 (23)§2.5.6 车架设计 (23)第三章赛车动力性与燃油经济性 (25)§3.1 汽车的动力性 (25)§3.1.1 动力性的评价指标 (25)§3.1.2驱动力—行驶阻力图 (25)§3.1.3 汽车的加速能力 (28)§3.1.4 动力特性图 (29)§3.1.5 功率平衡 (31)§3.2 燃油经济性 (32)第四章赛车总体布置 (34)§4.1整车布置的基准线（面）-零线的确定 (34)§4.2各部件的布置 (34)§4.3总体设计参数表 (37)第五章结论 (39)参考文献 (40)致谢 (42)第一章FSAE赛车总体概况Formula SAE 赛事1980年在美国举办第一次比赛以来，现在已经成为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。

《大学生方程式赛车动力匹配设计论文开题报告》

一、研究背景和意义（一）研究背景中国大学生电动方程式大赛于2013年首次举办，在现如今资源短缺和环境污染的两大社会难题下，此项大赛的开展为中国电动汽车行业发展做出了有力的推动。

为了保证参赛大学生能够按时完成赛车的制作，大赛组委会不定期开展各方面培训，培训项目涵盖整车的设计制造、成本营销及结构分析等。

通过培训使学生能够合同协作、自主创新，从而提升参赛队员的综合能力，为国内电动汽车行业培养一批具有工程基础的高水平人才。

作为一项以安全和竞速为主题的全国性赛事，参与赛事的比赛车辆必须满足大赛制定的规则，并在比赛前完成所有的车检程序，在车检合格后方可进入比赛区域进行比赛。

以此为背景，研究中国大学生方程式赛车动力匹配设计。

（二）研究意义依托大学生方程式赛车研发项目，在前几代电车动力系统研发技术基础之上，设计了新的赛车动力系统。

对电机参数、传动比、电池组容量及电池组数等进行了匹配设计及选型；通过软件的仿真，验证所设计的动力系统能够满足赛车性能需求，所以中国大学生方程式赛车动力匹配设计具有极其重要的现实意义。

二、国内外研究现状（一）国内研究状况相比于国外赛事发展，国内FSAE起步较晚。

最早是在2006年九月，由台湾南台科技大学自主完成的赛车在日本参加FSAE大赛。

2008年，湖南大学完成中国内地第一辆大学生方程式赛车设计，并在美国洛杉矶SAE西部赛上取得新秀第四名的好成绩。

同年，FSAE赛事在哈尔滨举办的全国车辆工程教学指导委员会年会中得到了广泛关注。

通过委员会的邀请，同济大学李理光教授对大赛在中国进行的意义、世界各国开展情况、赛事的成本以及对大赛在国内开展的初步设想进行了详细的主题报告，在年会上产生了巨大的反响。

随着国际大赛影响力的不断扩大，中国FSAE大赛开始迅速发展。

2010年，中国汽车工程学会和易车网联合发起了中国的第一届大学生方程式赛车比赛(FSC)。

中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校车辆工程专业或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛，同时具有着专业的裁判团队。

FSEC电动方程式赛车动力系统设计

10.16638/ki.1671-7988.2019.15.002FSEC电动方程式赛车动力系统设计*郭笑，赵勇，吴凡玲，杨亚东，金晨，沈辉（扬州大学机械工程学院，江苏扬州225008）摘要：针对中国大学生电动方程式汽车大赛（FSEC）大赛规则，研究设计了一种双轮毂电机驱动的动力系统。

同时在Cruise仿真软件中对双轮毂电机动力系统的FSEC赛车进仿真分析。

仿真结果表明，所设计动力系统满足比赛性能指标。

关键词：FSEC电动赛车；轮毂电机；动力系统匹配中图分类号：U464.9 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)15-05-02FSEC electric formula racing car power system design*Guo Xiao, Zhao Yong, Wu Fanling, Yang Yadong, Jin Chen, Shen Hui（Yangzhou University School of Mechanical Engineering, Jiangsu Yangzhou 225127）Abstract:A dual-hub motor-driven power system was designed and designed for the Chinese University Formula One Motorsport Competition (FSEC) competition rules. At the same time, the simulation analysis of the FSEC car of the dual-hub motor power system was carried out in the Cruise simulation software. The simulation results show that the designed power system meets the performance index.Keywords: FSEC electric racing; hub motor; power system matchingCLC NO.: U464.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)15-05-021 FSEC电动赛车动力系统设计意义本课题通过创新驱动的方式和不断优化结构及性能参数，设计出更适合FSEC电动赛车的动力系统，可以为后续的FSEC电动赛车动力系统设计与研究提供参考。

大学生方程式电动赛车电机、电池选型与匹配

内燃机与配件1大赛简介在中国，大学生方程式汽车大赛起步较晚。

2010年，大学生方程式汽车大赛第一次落户中国上海，中国汽车工程协会在上海国际汽车场主办了首届中国大学生方程式汽车大赛，这也意味着FSAE 赛事终于走进中国。

为了便于区分国内外赛事区别，中国大学生方程式赛车分别用了油车FSC （Formula Student China ）、电车FSEC （Formula Student Electric China ）作为赛事代码。

昆明理工大学是云南省唯一一所参加了中国大学生方程式汽车大赛的高校，2015年昆明理工大学KMUST车队第一次参加了FSEC 方程式汽车大赛，本文以大学生方程式汽车大赛系列赛事为背景，基于昆明理工大学多年参赛以来的经验，以2017年昆明理工大学参赛车辆（电车）整车的总布置设计为研究对象，介绍在基本参数确定之后对赛车主要的电机、电池选型匹配工作。

2电气系统的选择汽车电气设备是汽车四大组成部分之一，对于大学生方程式电动赛车来说，电器与电子设备更是不缺少的组成部分，赛车电气系统的选择与布置直接影响到赛车的整体性能，所以选择合适的电气设备并恰当的布置在赛车上是一项非常重要的工作，在电动赛车上显得尤为突出。

2.1电气系统总体方案在整车电路的设计上主要依据FSEC 赛事对安全回路的要求以及所选电机电路原理图来进行布置设计，由于纯电动汽车的要求，电池箱的高压电一定要满足赛车整体需求，且驱动电机对高压电也有相应的要求，高电压对电机的工作十分重要；仪表的设计要简单，但是必须保证显示准确，让车手能清晰的看到相关信息。

根据赛事要求，昆明理工大学第二代纯电动赛车仪表上主要显示的事电池管理系统信息以及低压电相关信息，主要包括高低压电压、电流以及电池箱电量，当然也有许多参赛高校赛车仪表上有时速显示。

2.2电气系统线束的总体布置方案在保证电器用电需求以及赛事要求的情况下，电气系统的线路设计越简单越好，所以昆明理工大学第二代纯电动赛车采用一了个主线束，主线束布置方案根据整车的电器总成进行设计。

四轮独立驱动电动方程式赛车的驱动控制系统设计

四轮独立驱动电动方程式赛车的驱动控制系统设计作者：朱小春邓诗猛李浩然来源：《汽车与驾驶维修（维修版）》2020年第03期摘要：本文主要介绍了2019年中国大学生方程式汽車大赛中深圳职业技术学院参赛队的四轮独立驱动电动方程式赛车的驱动控制系统。

具体内容包括系统的组成、整车控制器、轮毂电机驱动控制器、动力电池系统及通讯系统等。

目前，这套四轮独立驱动电动方程式赛车的驱动控制系统，已达到中国大学生电动方程式汽车大赛组委会规定的功能和性能要求。

关键词：四轮独立驱动;电动方程式赛车;驱动控制中图分类号：U462.1文献标识码：A1引言中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSC”）是FSAE国际大学生方程式汽车大赛的分支之一，是一项由高等院校汽车工程或者汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。

各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在1年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动和操控性等方面具有优异表现的小型单座休闲赛车，并且能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。

赛事分为静态项目和动态项目。

静态项目包括：成本与制造分析、营销报告和赛车设计。

而动态项目则包括：单项性能测试（包括直线加速、“8”字绕环和高速避障）和良好的赛道耐久性（包括耐久比赛和效率测试）。

电动赛车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合大学生方程式赛车各项竞赛要求的车辆。

总体设计涉及嵌入式系统、电力电子、电机控制、整车控制和通讯网络等学科的技术。

整车的控制策略是赛车的核心，其中整车驱动控制系统决定了整车的操控与行驶效果，能对比赛结果造成直接影响。

因此，驱动控制系统的设计，对赛车而言至关重要。

本论文主要介绍深圳职业技术学院代表队参赛作品，四轮独立驱动电动方程式赛车的驱动控制系统。

2四轮独立驱动控制系统介绍2.1四轮独立驱动控制系统的组成四轮独立驱动电动方程式赛车是利用4个独立控制的电机，分别驱动汽车的4个车轮，省略了离合器、变速器及传动轴等传动环节。

一种大学生电动方程式赛车的整车电控系统[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201720874516.8(22)申请日 2017.07.19(73)专利权人福州大学地址 350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城学园路2号福州大学新区(72)发明人彭育辉　李海鹏　钟志标　(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司 35100代理人蔡学俊(51)Int.Cl.B60L 3/00(2006.01)B60L 15/20(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称一种大学生电动方程式赛车的整车电控系统(57)摘要本实用新型涉及一种大学生电动方程式赛车的整车电控系统。

包括整车控制器、电机控制器、电机、电池管理系统、动力电池、12V低压电瓶、传感器模块、BSPD装置；所述整车控制器分别与电机控制器、电池管理系统、传感器模块连接，所述电机控制器与电机连接，所述电池管理系统与动力电池连接，所述动力电池经电机控制器为电机供电，所述12V低压电瓶用于为整车控制器、电机控制器、电池管理系统、BSPD装置供电，所述传感器模块还与所述BSPD装置连接，所述BSPD装置用于实现电动方程式赛车的安全制动。

本实用新型创新性的设计了BSPD装置，且结构简单可靠性高，使得整车电控系统更加安全可靠。

权利要求书1页说明书4页附图5页CN 207190808 U 2018.04.06C N 207190808U1.一种大学生电动方程式赛车的整车电控系统，其特征在于：包括整车控制器、电机控制器、电机、电池管理系统、动力电池、12V低压电瓶、传感器模块、BSPD装置；所述整车控制器分别与电机控制器、电池管理系统、传感器模块连接，所述电机控制器与电机连接，所述电池管理系统与动力电池连接，所述动力电池经电机控制器为电机供电，所述12V低压电瓶用于为整车控制器、电机控制器、电池管理系统、BSPD装置供电，所述传感器模块还与所述BSPD装置连接，所述BSPD装置用于实现电动方程式赛车的安全制动；所述BSPD装置包括继电器A、继电器B、延时继电器，其中，继电器A的控制线圈一端与12V低压电瓶一端连接，另一端经继电器B的常开开关与12V低压电瓶另一端连接，继电器B的控制线圈与继电器A的常开开关构成回路，延时继电器的控制线圈两端分别与12V低压电瓶的两端连接，延时继电器的常开开关的两端与继电器B的常开开关两端连接。

电动方程式赛车双电机动力系统设计与仿真

电动方程式赛车双电机动力系统设计与仿真作者：仝志辉吴全君游远翔来源：《现代电子技术》2019年第15期摘 ;要：比较现有电动方程式赛车电机布置方式，综合考虑赛车的动力系统布置形式，确定双电机设计方案。

首先，确立赛车整车参数及动力性能目标参数，对双电机参数、电池参数、传动比进行匹配设计;其次，建立电动方程式赛车模型及循环工况;最后，使用Cruise软件对电动方程式赛车进行赛事动力性、经济性工况仿真分析。

分析结果表明，双电机动力系统能满足赛事需求，对电动赛车动力系统设计有一定指导意义。

关键词：电动方程式赛车; 双电机动力系统; 赛车模型; 仿真分析; 参数匹配; 电机驱动中图分类号： TN99⁃34 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码： A ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号：1004⁃373X（2019）15⁃0139⁃05Design and simulation of Dual⁃motor power system for electric formula racing carTONG Zhihui， WU Quanjun， YOU Yuanxiang（School of Energy and Power Engineering， North University of China， Taiyuan，030051， China）Abstract： In comparison with the motor layout modes of existing electric formula cars， the dual?motor design scheme is determined by comprehensively considering the power system layout of the racing car. Firstly， the parameters of the whole racing car and the target parameters of the power performance are established， and the matching design of the double motor parameters， battery parameters and transmission ratio is carried out. Secondly， the model of the electric formula racing car and its circulating condition are established. Finally， the dynamic properties and economic conditions of the electric formula racing car are simulated and analyzed by means of Cruise software. The analysis results show that the dual⁃motor power system can meet the requirements of the racing event and has certain guiding significance for the design of electric car power system.Keywords： electric formula car; dual⁃motor power system; racing car model; simulation analysis; parameter matching; motor drive0 ;引 ;言大学生方程式汽车大赛（FSAE）目的在于培养汽车行业乃至整个机械制造业的专业人才，为在校大学生提供一个创新实践平台。

Get格雅毕业设计(论文)-大学生方程式混合动力电动赛车设计(含全套CAD图纸)

毕业设计〔论文〕-大学生方程式混合动力电动赛车设计〔含全套CAD图纸〕毕业设计〔论文〕题目大学生方程式混合动力电动赛车设计2013年 5 月30 日大学生方程式混合动力电动赛车设计摘要本次毕业设计，我进行了大学生方程式混合动力电动赛车的总体设计。

在设计中，主要运用了比照分析的方法，各项参数通过优化设计和UG、MATLAB等进行优化。

我根据2021年大学生方程式汽车大赛规那么确定了赛车整体布置方案，并进行论证与分析，初步确定混合动力电动赛车主要参数。

通过计算与比照，确定发动机型号和电动机型号,并确定其混合形式——并联式。

初选传动系最大传动比、最小传动比。

我设计中使用三维软件对各个零部件总成进行建模和整体装配，并进行悬架、转向的运动干预分析。

利用发动机动力特性曲线和电动机动力特性曲线特点，用MATLAB软件绘制出混合动力电动赛车驱动力-行驶阻力平衡图、加速度曲线图等，并详细计算混合动力电动赛车的燃油经济性。

利用进行导出混合动力电动赛车总体布置二维工程图，并制成总体参数表，并将纯发动机赛车与此次混合动力电动赛车进行比照分析。

通过本次毕业设计，了解和掌握了对汽车进行总体设计的步骤和方法，并且使我认识到混合动力汽车的开展前景。

稳固了本专业的所学的专业知识，增强了搜集资料、整合资料的能力，这些将为我毕业以后从事汽车设计工作打下良好的根底。

关键词：混合动力电动赛车，参数确定，总布置，动力性，经济性FORMULA STUDENT HYBRID RACING DESIGNABSTRACTMy graduation design is the overall design of the formula hybird racing. I used the contrast analysis method mainly in the design, through optimizing the parameters optimization design and optimization of UG MATLAB, etc.equation overall layout of the car, and the demonstration and analysis, the main parameter is determined primarily racing. Through calculation and comparison, sure engine type, primaries drivetrain maximum transmission ratio, minimum transmission.The intermediate stage, we design UG8.0 3d software used in various parts of assembly for modeling and whole assembly, and suspension, steering movement interference analysis. Use of engine power characteristic curve characteristic, MATLAB software mapped drive car driving forces - resistance balance figure, acceleration curve, and etc, and detailed calculation racing fuel economy.The final stages UG8.0 are derived by car, general layout, and two-dimensional engineering graphics overall parameter table, and made the first generation and the second generation racing cars are compared and analyzed. For considering the actual production of may change suspension, frame and steering parts, obligate scheme.Through the graduation design, I understand and master the overall design of car of the steps and method, the professional knowledge of professional knowledge, enhance the data collection and integration of information, these ability after my graduation will be engaged in car design lay a good foundation for the job.KEY WORDS: hybrid racing, parameter identification，generalarrangement, the car power, econom符号说明m a 汽车总质量kgV 最高车速km/hL 轴距 mmB1 前轮距 mmB2 后轮距 mmR 最小转弯半径mmhg 满载时质心高度mmhgˊ空载时质心高度mmD 轮胎直径mmB 轮胎宽度mmP 轮胎气压MPA 汽车迎风面积F 滚动阻力系数C空气阻力系数Do i驱动桥主减速比变速器传动比g iF汽车行驶使的空气阻力wi变速器Ⅰ挡传动比1gF车轮与路面的附着力ϕm汽车总质量au汽车行驶速度aT发动机转矩ef P为克服滚动阻力所消耗的功率ϕ轮胎与路面的附着系数η传动系效率tQ是百公里油耗s目录第一章大学生方程式混合动力电动赛车总体概况 (1)§1.1 混合动力汽车开展现状 (1)电动赛车开展现状 (2)§1.3 大学生方程式混合动力电动赛车电动总体设计概述 .. 3 §1.3.1汽车设计的规律、决策与设计过程 (3)§1.3.2 大学生方程式混合动力电动赛车主要技术要求 (4)§1.3.3 本次混合动力电动赛车动力性设计目标 (4)§1.3.4 大学生方程式混合动力电动赛车工程意义 (5)第二章大学生方程式混合动力电动赛车总体设计 (6)§2.1 总体设计目标 (6)§2.2 赛车目标参数的初步确定 (7)§2.2.1 发动动机的选择 (8)§2.2.2 电动机的选择 (9)§2.2.3 轮胎的选择 (10)§2.2.4 传动系最小传动比确实定 (11)§2.2.5 传动系最大传动比确实定 (11)§2.3 混合动力电动赛车发动机和电动机选型 (12)§2.4 混合动力电动赛车主要设计参数确实定 (13)§2.4.1 尺寸参数 (13)§2.4.2 质量参数 (15)§2.4.3 性能参数 (17)§2.5 赛车各系统设计 (20)§2.5.1 悬架系统设计 (21)§2.5.2 转向系统设计 (22)§2.5.3 制动系统设计 (22)§2.5.4 电器系统设计 (24)§2.5.5 车身设计 (26)§2.5.6 车架设计 (26)第三章大学生方程式混合动力电动赛车动力性与经济性 (28)§3.1 汽车的动力性 (28)§3.1.1 动力性的评价指标 (28)驱动力—行驶阻力图 (28)§3.1.3 汽车的加速能力 (31)§3.1.4 动力特性图 (33)§3.1.5 功率平衡 (34)§3.2 燃油经济性 (35)第四章大学生方程式混合动力电动赛车总体布置 (37)整车布置的基准线〔面〕-零线确实定 (37)各部件的布置 (37)总体设计参数表 (40)第五章结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)第一章大学生方程式混合动力电动赛车总体概况混合动力汽车〔Hybrid Electric Vehicle, HEV〕是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。

纯电动方程式赛车电池箱温度冷却系统

NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车纯电动方程式赛车电池箱温度冷却系统姜武华　姜飞　史世峰　叶理想　王宁合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽省合肥市 230009摘要：中国大学生纯电动方程式赛车大赛（FSEC) 是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛，每年都会吸引来自全国众多车队参加。

动力电池作为电动方程式赛车的“心脏”，赛车高速运行时，要求高的电池输出功率，对应电池会产生大量热量，如果热量不能及时散出，会大大影响赛车性能。

针对这种情况，设计一种电池箱温度的风冷装置，通过对电池温度的无线监控，来控制散热装置（风扇）开启数量和转速，使电池始终工作在最佳温度范围。

关键词：在线监测；温度智能控制；软硬件设计1　前言电池犹如电动汽车的心脏，对整车的性能起着至关重要的作用。

对常用的各种电池的单位质量能量、循环使用次数、记忆效应等性能方面进行比较，锂离子电池展现出了其得天独厚的优势，近年来主导了二次电池市场，成为了动力电源的首选[1]。

然而，续航里程的问题一直是锂电池作为动力源的一个巨大问题。

如何增强电动车的续航里程，一般方法有：①增大电池的能量比密度，使相同体积重量的电池能够承载更多的电量；②减小负载所需的能耗；③使电池工作在最佳的环境温度下；④减轻整车质量。

本文主要研究如何使电池在最佳的环境温度下工作，进而来增强电动车的续航里程。

目前电动汽车电池箱的冷却方式有空气冷却、液体冷却、相变材料冷却。

液体冷却和相变材料冷却能获得较好的冷却效果，但是这两种冷却结构都额外增加了电池箱的重量，而且液体冷却存在漏液问题，安全性较差，相变材料冷却结构设计较复杂，成本较高。

考虑到成本、轻量化和安全性这三个方面，本文选择空气冷却方式[2]。

传统的电动汽车电池箱的空气冷却大多用定速风扇，在低电流短时工作情况下，不需要风扇冷电池温度便可以处于理想温度，此时风扇的工作势必增加电池的能源消耗。

大学生电动方程式赛车动力电池系统设

副教授机械工程学院高级工程机械工程学院师讲师副教授讲师教授副教授讲师讲师教授教授教授教授机械工程学院机械工程学院机械工程学院机械工程学院机械工程学院机械工程学院机械工程学院环境与生物工程学院环境与生物工程学院化工学院化工学院
省级项目王晗程 9161010F0623 王亚伟(9161010F0626)、陈硕(9161010F0604) 焦俊杰省级项目俞思豪 9161010F0430 省级项目褚锦涛 9161040G1114 省级项目刘明君 9161010E0523 省级项目郑沛 916101170147 省级项目黄瀚仪 9161010F0501 省级项目刘庆伟 9161010E0524 国家级项目伍佰捷 916102270231 国家级项目宋沚谕 916102380128 祖莉孙波卞雷祥商飞潘绪超汪满新李健生汪俊松
指导教师姓名姓名职称
顾文华马骏张仁李肖泽龙王宏波教授副教授副教授副教授讲师教授教授教授教授副教授讲师副教授教授副教授讲师副教授教授教授教授教授副教授副教授
学院
电子工程与光电技术学院电子工程与光电技术学院电子工程与光电技术学院电子工程与光电技术学院电子工程与光电技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院经济管理学院经济管理学院经济管理学院经济管理学院

FSAE大学生方程式赛车(电动版)设计说明书

根据同组同学确定的驱动系统，结合比赛需求计算出电池、电容容量和要求，选择电池、电容型号和组合形式，确定出外形尺寸和质量和安装位置。

再为蓄能装置匹配出合适的充电系统。

随着全球能源、环境问题的日益严峻，节能环保的纯电动车辆将会成为下一个时代的主流。

方程式赛车动力电池箱结构设计与分析

方程式赛车动力电池箱结构设计与分析蒋正禹;黄碧雄;刘宁宁【摘要】为满足大学生方程式赛车动力电池轻量化、高速比、可靠安全性、稳定性的要求,对方程式赛车动力电池箱进行结构设计及分析.利用CATIA软件对方程式赛车动力电池箱主要零部件进行结构设计、装配并建立有限元模型,包括确定边界条件及确定载荷和约束施加等.对模型进行静态应力分析,验证模型及边界条件的正确性和可行性.计算出动力电池箱的变形位移和应力,对结果进行可视化处理.在此基础上,确定动力电池箱在工作时的危险部位,并对其完成相关的强度校核及结构优化.通过对箱体结构优化设计,提升了箱体的性能,并降低了其质量.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2019(033)001【总页数】6页(P41-46)【关键词】方程式赛车;动力电池箱;结构设计;有限元分析【作者】蒋正禹;黄碧雄;刘宁宁【作者单位】上海工程技术大学机械与汽车工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械与汽车工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械与汽车工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】U469.72在国家高度重视环保和节能减排的今天,发展电动汽车(纯电动汽车、混合动力电动汽车)已经成为了汽车行业的热点.目前,制约电动汽车大规模使用的一个因素是大部分电动汽车续航能力还弱于传统汽车,其主要原因是电池包能量密度低.电池包整体的能量密度与电池箱结构紧密相关,电池箱的设计也成为新能源汽车发展的不可或缺的一部分,随着电池技术的发展,动力电池系统作为纯电动方程式赛车和无人驾驶方程式赛车的关键零部件,它的安全性、可靠性和耐久性决定着整车的性能.纯电动方程式赛车和无人驾驶方程式赛车动力电池箱一般布置在主环下方、驾驶座后方,有着较为恶劣的安装环境,电池箱体作为动力电池的载体,在动力电池安全工作和防护方面起着关键作用,如何保证结构设计合理性是箱体结构设计的首要任务.因此,通过对箱体结构优化设计,提升箱体的性能,降低其质量,是目前研究的重点.本研究所设计的电池箱由底板、箱体、隔板、箱体盖、固定支架和吊环等零部件组成.1 电池箱零部件优化设计1.1 底板的模型建立及边界约束条件边界条件的施加方式与有限元网格模型的生成方式直接相关,但实际情况往往比较复杂.底板应力云图和位移变形图如图1和图2所示.图1 底板应力云图Fig.1 Stress nephogram of bottom plate图2 底板位移变形图Fig.2 Displacement and deformation diagram of bottom plate基于汽车轻量化考虑,相对传统合金钢,在满足相关强度等要求的同时优先选择高强度铝合金,底板材料选择CATIA软件系统中的3.2 mm铝合金.赛车在运动过程中紧急制动或发生碰撞时会产生巨大的瞬时加速度,为保障电池箱的安全性,设计中需要满足各个方向产生的最大加速度(水平方向40g、垂直方向20g).因底板水平方向主要受切应力,垂直方向受压应力,所以给底板水平方向施加约束,垂直方向施加6 470 N/m2应力(σ=F/S=ma/S,式中m=55 kg为电池总质量,a=20 N/kg为垂直方向加速度,S=500×335=167 500 mm2为底板受力面积). 从图1可以看出,当给底板施加6.47×103 N/m2的应力时,颜色最深即应力分布最大的位置是底板中部两边缘处,应力约为5.47×106 N/m2.从图2可以看出,此时位移变形最大的为底板中心位置处,其变形位移量约为6.69×10-2 mm.底板颜色最深处即为最危险处,在满足其要求的强度下,底板位移变形很小可以忽略不计,因此底板设计符合要求.1.2 箱体模型建立及边界约束条件箱体工作中其上表面主要是受压应力,其应力云图和位移变形图如图3和图4所示. 图3 箱体应力云图Fig.3 Stress nephogram of box图4 箱体位移变形图Fig.4 Displacement and deformation diagram of box 箱体材料选择2.3 mm铝合金,因箱体水平方向各个面主要受压应力,垂直方向为切应力,前后面和左右面受力相似,所以只需选择给箱体左右方向施加约束,前后方向施加1.38×104 N/m2应力来进行有限元分析(σ=F/S=ma/S,式中m=55 kg为电池总质量,a=40 N/kg,S=500×240=120 000 mm2为箱体受力面积).由图3可知,给箱体施加1.38×104 N/m2应力时,颜色最深即应力分布最大的位置为箱体,受力靠近约束面边缘处,应力约为4.57×107 N/m2.从图4可以看出,此时位移变形最大的为箱体受应力中心位置处,其变形位移量约为1.5 mm.箱体颜色最深处即为最危险处,在满足其要求的强度下,箱体位移变形1.5 mm相对较大,出于安全考虑此箱体设计需要进行进一步相关强度校核.1.3 箱盖模型建立及边界约束条件箱盖工作中主要是垂直方向上表面受压应力,水平方向受切应力,因此,给水平方向约束,垂直方向给载荷,其应力云图和位移变形图如图5和图6所示.图5 箱盖应力云图Fig.5 Stress nephogram of box cover图6 箱盖位移变形图Fig.6 Displacement deformation diagram of box cover 箱盖材料选择2.3 mm铝合金,因箱盖垂直方向主要是上表面受压应力,水平方向切应力,所以水平方向施加约束,垂直方向施加7.33×103 N/m2应力来进行有限元分析(σ=F/S=ma/S,式中m=55 kg为电池总质量,a=20 N/kg,S=500×300=150 000 mm2为箱盖受力面积).从图5可知,当给箱盖施加7.33×103 N/m2的应力时,颜色最深即应力分布最大的位置是箱盖与箱体接触边缘处,应力约为1.21×107 N/m2.从图6可知,此时位移变形最大的为箱盖中心受压应力位置处,其变形位移量为4.33×10-1 mm.箱盖颜色最深处即为最危险处,在满足其要求的强度下,箱盖位移变形相对较小,因此箱盖符合设计要求.1.4 固定支架模型建立及边界约束条件固定支架与螺栓配合工作中水平方向主要受切应力,垂直方向受压应力,因其是电池箱与车架的唯一连接点,所以水平、竖直方向都必须进行有限元分析,其水平及竖直方向应力云图和位移变形图如图7、图8、图9和图10所示.图7 固定支架水平向应力云图Fig.7 Horizontal stress nephogram of fixed bracket图8 固定支架竖直向应力云图Fig.8 Vertical Stress nephogram of fixed bracket图9 固定支架水平方向位移变形图Fig.9 Horizontal displacement deformation diagram of fixed bracket图10 固定支架竖直方向位移变形图Fig.10 Vertical displacement deformation diagram of fixed bracket固定支架材料选择3.2 mm铝合金,综合电池箱与车架的固定位置,固定支架的布置选择水平方向左右两边各5个支架通过螺栓与车架固定.因固定支架水平方向主要受切应力,竖直方向受压应力,所以在水平方向给支架与螺栓接触曲面施加约束,水平方向施加4.38×106 N/m2的应力来进行有限元分析(σ=F/S=ma/(NS),式中m=55 kg为电池总质量,a=40 N/kg,S=(πd×3.2)/2=50.2 mm2为受力面积,d=10 mm固定支架孔直径,N=10为固定支架螺栓数).在竖直方向给支架与螺栓接触曲面施加约束,竖直方向施加3.42×106 N/m2的应力来进行有限元分析(σ=F/S=ma/(NS),式中m=55 kg为电池总质量,a=20N/kg,S=20×20-πd2/4=321.5 mm2为受力面积,d=10 mm为固定支架孔直径,N=10为固定支架螺栓数).从图7可知,当施加4.38×106 N/m2的应力时,颜色最深即应力分布最大的位置是固定支架与螺栓接触面,其应力为2.96×105 N/m2.此时位移变形最大的为固定支架顶部位置处,其变形位移量为0.000 251 mm.从图8可知,当施加3.42×106N/m2的应力时,颜色最深即应力分布最大的是固定支架与螺栓接触面的位置,为8.44×104 N/m2.此时位移变形最大的为固定支架底部与车架连接部位置处,其变形位移量为2.11×10-5mm.从固定支架水平方向应力云图、固定支架竖直方向应力云图和固定支架水平方向位移变形图、固定支架竖直方向位移变形图的综合分析可知,箱盖颜色最深处即为最危险处,在满足其要求的强度下,固定位移变形都很小,可忽略不计,因此说明这种固定支架固定方式是比较可靠的,同时满足设计要求.1.5 吊环模型建立及边界约束条件吊环材料选择常用的高强度铝合金材料,吊环工作中主要是受向上的拉应力,所以其约束为下端与箱体接触的加强板,其应力云图和位移变形图如图11和图12所示. 图11 吊环应力云图Fig.11 Stress nephogram of hanger ring图12 吊环位移变形图Fig.12 Displacement and deformation diagram ofhanger ring因吊环主要用在电池箱与车架的拆装,所以吊环主要承受电池重力,工作时受拉应力.考虑到电池箱的安装环境及拆装方式,吊环的布置采用左右各一个,用于拆装从驾驶舱提出电池箱,前部安装一个,用于将电池箱通过滑槽从主环之下拉到驾驶舱,同时,设有吊环固定卡,避免在行驶过程中拉手产生振动.因吊环水平方向受拉应力远小于垂直方向,所以只需要选择竖直方向受载做有限元分析,竖直方向施加1.38×105 N/m2的应力来进行有限元分析(σ=F/(NS)=mg/(NS),式中m=55 kg为电池总质量,g=10 N/kg,S=0.002 m2为吊环受力面积,N=2为吊环的固定数量).从图11可知,当给吊环施加1.38×105 N/m2的应力时,颜色最深即应力分布最大的是吊环顶部左右拉杆接触的位置,其应力为8.93×106 N/m2.此时位移变形最大的为吊环顶部中心位置处,其变形位移量为1.61×10-2 mm.吊环颜色最深处即为最危险处,在满足其要求的强度下,吊环位移变形很小,因此吊环符合设计要求.2 动力电池箱总装配置2.1 动力电池箱内部隔板布置电池箱隔板布置竖直方向采用1块横板、2块纵板将电池pack分为6个模组,以便于电池pack的模块化管理和后期使用的维护及检修更换,水平方向1块隔板将电池箱分为两层结构,如图13所示.2.2 动力电池箱双层结构布置为了充分利用电池箱内部极其有限的空间及线束的布置,电池箱分为两层,将电池模组置于下层,电池管理系统置于上层两侧,继电器、熔断器及线束置于上层中间,电池箱上层预留30～50 mm的空间,以便连接电池管理系统线束和检修线路,同时也有利于电池散热,显示器置于水平隔板与箱盖之间的位置是较为优化的结构,如图14所示.图13 电池箱隔板布置图Fig.13 Battery box partition layout2.3 动力电池箱总装配电池箱由底板、箱体、隔板、箱体盖、固定支架、吊环、百叶窗等零部件组成.材料选用高强度铝合金,在满足相关设计要求的同时,相对传统高强度钢可以减轻10%的重量.箱体采用分块设计以提高材料利用率、降低成本.利用电池上的凹槽,在中板底部相应位置开长孔,在前面板、后面板和中板靠下部设百叶窗通风孔;在前面板、中板、后面板上端折边的相应位置开孔铆螺母,以便于箱体盖的安装;同时,在中板的上端开电池管理系统线束孔和高压电缆线进出孔,用于线束安装.箱体壳内壁上设安装座,用于电池高压插座安装.壳体外面设有拉手吊环,便于推拉电池箱.同时,设有拉手固定卡,避免在车辆行驶过程中拉手产生振动具体结构,如图15所示.图14 电池箱双层结构图Fig.14 Double layer structure diagram of battery box图15 电池箱整体装配外形图Fig.15 Integral assembly outline of battery case 综上所述,方程式赛车动力电池箱有限元分析结果的主要结构参数见表1.表1 动力电池箱结构参数Table 1 Structure parameters of power battery box 零部件名称材料数量/个长度/mm宽度/mm高度/mm厚度/mm施加应力/Pa水平方向竖直方向承载最大应力/Pa最大变形位移/mm是否合格底板铝合金1495.4330.4—3.2—6.47×1035.47×1066.69×10-2是箱体铝合金1500335237.72.31.38×104—4.57×1071.5是箱盖铝合金1504.6339.4—2.3—7.33×1031.21×1074.33×10-1是固定支架铝合金102020203.24.38×106—2.96×1052.51×10-4是固定支架铝合金102020203.2—3.42×1068.44×1042.11×10-5是吊环铝合金35040—3.2—1.38×1058.93×1061.61×10-2是电池箱铝合金1500335240—————是3 结语本文从箱体的功能需求出发,有的放矢地开展箱体结构设计,借助于CATIA软件对电池箱底板、箱体、隔板、箱体盖、固定支架、吊环、百叶窗等主要零部件建立模型并进行有限元仿真分析,最终设计出尺寸为500 mm×335 mm×240 mm(长×宽×高)结构合理、性能卓越、较为轻便的方程式赛车动力电池箱箱体结构.运用双层结构的布置方案,减小了电池箱体积,优化了其结构,降低了整车重心,从而实现方程式赛车高速比、可靠安全性目标.参考文献:【相关文献】[1] 唐俊,龙坤.CATIA V5 R14中文版实例教程[M].北京:清华大学出版社,2005.[2] 盛选禹,唐守琴.CATIA有限元分析命令详解与实例[M].北京:机械工业出版社,2005.[3] 车杜兰,周荣,乔维高.电动汽车电池包散热加热设计[J].北京汽车,2010(1):5-7,39.[4] 王阳,宁国宝,郑辉.集中电机驱动纯电动汽车电池包设计[J].汽车技术,2011(7):32-35,46.[5] 汤贵庭.铝合金电池箱结构优化设计[J].时代汽车,2018(7):101-102.[6] 袁林,赵清海,张洪信,等.纯电动汽车动力电池箱多目标形貌优化设计[J].青岛大学学报(工程技术版),2018,33(3):98-103.[7] 叶磊,阳林,田硕,等.FSE电动赛车动力电池设计及温度仿真研究[J].机械与电子,2016,34(10):42-45.[8] 浙江工业大学.一种FSEC大学生电动方程式赛车电池箱动力总成:CN201720172077.6[P].2017-11-03.[9] 黎英.FSEC电动赛车动力电池热管理系统研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2016.[10] 刘峰云,谭子胡,李学博,等.基于EKF的电动方程式赛车动力电池容量试验研究[J].汽车实用技术,2018,44(11):9-12.[11] 范健文,蒙志攀.电动赛车电池箱通风冷却结构设计方法及应用[J].汽车工程师,2014(12):45-47,51.[12] CHEN K H,HAN T,KHALIGHI B,et al.Air colling concepts for Li-ion battery pack in cell level[C]∥Proceedings of 2017ASME Summer Heat Tranfer Coference.Bellevue:American Society of Mechanical Engineers,2017:1-12.[13] CHAU K T,LI W L.Overview of electric machines 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