吉速电动方程式车队纳新 | 电气组——用热血与激情探索赛车的极限

汽车   2024-11-04 21:33   吉林  


“电是赛车的灵魂”

如果是发动机的轰鸣像是一头猛兽的嚎叫,

那电机的啸叫就像是雄鹰的高鸣。

首次在日本亮相的E21带着最独特的三电机构型,

迅捷灵敏,定位精准,

速度惊人,冷酷的外表下,

潜藏着的是狂野的内心。


8字绕环灵活运转,

高速避障稳定发挥,

直线加速一发惊人,

耐久测试稳如老狗,

这一切离不开它的灵魂——电气组


组别简介


Gspeed 24赛季


像自带吸引力的耳机线一般复杂的线束

能get到程序员同款秃头的软件电控

魔法又玄学的硬件电控

严谨又关乎安全性的热管理

为赛车捏好一副完美的灵魂的动力电池

电气组的工作,囊括了线束设计软件电控硬件电控热管理动力电池设计。电气组的身影从赛季开始之初一直贯穿到赛季结束,无论是在家里还是在赛场,电气组都必须打起十二分的精神,因为电气组的工作质量是赛车整体质量的关键体现,是容不得一丝大意的至关重要的一环。

线束设计

赛车每秒传输数以万计的信号,这些信号从遍布全车的传感器发出,通过线束传递,所以在赛车上每个地方都能看到线束的身影,它们承担着各部分的通讯与供电将整车连接起来。

        线束分高压低压,工作分为设计阶段和实践阶段,高压低压相关联,设计实践相结合,线是车的筋脉,将车上所有系统连成一体。参与线束设计你将会对整个电气系统了然于心,在电脑上画出线,在图纸上定出车的脉络,最后才能将一套线落到车上。粗细长短,弯折直走,定义颜色,处处是门道,处处是学问,稳定安全夯实基础,轻量美观力求突破。不怕吃苦,只求卓越。


软件电控

        如果把动力电池比喻为“心脏”,把线束比作“血管”,电机比作强而有力的“四肢”,那么软件电控就是连接这一切的“大脑”‘。

       软件电控是指在汽车中使用的各种软件系统和控制单元,用于监控和控制车辆的各个方面,包括电池管理、车身电控、安全系统等。而在赛车中,软件电控更是不可或缺的一环,赛车的驱动力分配,控制策略的实现,各个传感器的标定,都决定着一辆赛车能否有良好的动力表现。

整车模型搭建

MoTec数据记录

       在汽车软件电控的实现过程中,各个系统之间进行密切的协作和通信,通过车载总线技术实现数据传输和控制指令的交换。此外,软件开发和测试也是汽车软件电控的重要环节,如何码出更有效可靠的策略和调整更准确的参数都亟待你的参与。

硬件电控

       硬件电控——电子世界的“魔法绘图师”

      你是否想过,那些精巧的电子设备内部,藏着怎样的“魔法”?答案就在PCB组中!我们不是普通的工程师,我们是电子世界的“魔法绘图师”,用电路板绘制出连接现实与数字的桥梁。

在这里,我们玩转“电路魔法”:从简单的LED闪烁到复杂的各种芯片,我们用电路板赋予电子元件生命,让它们按照我们的指令翩翩起舞。

       在这里,我们挑战“不可能”:空间有限?信号干扰?不存在的!我们用巧妙的布局和精密的工艺,将“不可能”变成“可能”。

       在这里,你将会学到如何使用AD软件设计电路板、布线布局、焊接电路板、调试电路板;如何设计一块服务于整车、工作状态良好且满足规则要求的PCB板。

PCB原理图

电路板3D图

       从设计到焊接再到调试,每一个步骤都决定着这块板子的命运,每一步都至关重要。你可能遇到卖给你假电子元器件的无良商家,焊接时把元器件焊反导致板子被烧,调试过程中莫名其妙的调不通......而正是这些难题的出现,打磨了我们的耐心,提升了我们的专业水平。

       电路板与赛车的功能命运紧密相连,一个元器件的损坏便可以让赛车戛然而止。PCB组的工作虽费脑子,但解决一个问题调通一个板子所带来的快乐是无法言喻的,当你看到自己设计的功能在赛车上成功体现时,所有的困难都不在话下,期待我们能创造更多的高质量电路板。

动力电池

       动力电池,是整个车的心脏,是激活车辆澎湃性能的来源。一辆车能否跑得快开得爽,都是由这电池所决定的。

      动力电池像是一团生命之火,你既需要细心爱护它,也需要小心敬仰它。电池箱作为车上最最不可或缺的一环,它容不得半点差错,不管是设计,制造还是维护,都需要你像对待自己孩子一样仔细。越迷人的越危险,电池箱所蕴含的能量也同样不容小觑,作为一名动力电池的设计者,首先要做到的就是对与高压电有基本的认识和尊敬,在工作中时时刻刻要注意安全规范的操作,否则可能会出现物理意义上的“火冒三丈”。

       当你迈进动力电池的大门,你会从最简单的欧姆定律定律开始,经历电芯的选型、模型的建立和装配、线束的设计和制作、热管理的仿真、PCB的绘制和焊接、BMS程序的编写以及电池箱与整车的装配等等,你将会学习到电气组的每一部分知识和能力并将统合运用在这小小的电池箱中。

       期待着你走进电池这迷人的世界,与我们一起做出更精致更澎湃的动力“心脏”。

电池箱渲染图


热管理

       手机用久会发烫,冬天搓手能取暖,无论是电流流过元器件,还是物体之间相互摩擦,都会产生热量。在我们是赛车上,温度最高的就是高速旋转的电机和轮胎,长时间在工作的电池箱和电机控制器。高温会严重影响赛车性能,因此我们必须严格控制我们的电机,电池在合适的温度区间。

       我们的热管理工作需要去使用热仿真软件将电池箱和控制器置于虚拟环境,对温度影响能精准把控并决定相应对策。还要针对不同热源选用合适的冷却方式。我们对电机控制器进行改装,并在赛车前后各安装两个水泵,做到水泵—电机控制器—电机之间的水循环,带走热源的热量,并在前仓空套开孔形成撞风,后仓安装风扇逐风,风冷+水冷进行热管理,严格把控温度。

       电气热管理不仅需要专业的知识技能,还要有奇幻丰富的脑洞,更是在各组间协调配合,来保护我们的赛车在合适温度内。

热仿真示意图

       在对动力电池箱散热系统进行设计时,需要经过正向匹配和逆向验证两个过程,正向匹配需要根据电池箱的结构参数选取合理的冷却风扇尺寸和通过风量,使电池箱温度控制在55摄氏度以内。逆向验证就是在设计阶段,根据初步确定的热管理系统设计方案,使用 Fluent 进行热-流- 固耦合多工况仿真分析,根据仿真结果来确定散热效果最佳的风扇尺寸以及流道宽度。在这个过程中你会遇到很有趣的事情比如冷却到零下30度的电芯,还有温度超越火山的箱体,各种奇葩的现象等你来解锁!

模组排列


结尾寄语

特斯拉说:“当天生的爱好发展成为一个强烈的愿望时,一个人会以惊人的速度向着他的目标大跨步地奔去。”


吉林大学学生赛车队 等你驰骋


文案 | 电气组

编辑 | 梁起铭

审核 | 赵子淇

责编 | 王德禹


吉速车队
吉林大学吉速方程式车队成立于2009年11月,是一支主要由本科生组成的工程类科创团队,中国大学生方程式汽车大赛(FSC)的创始车队之一,致力于参与、引领和发展世界范围内的大学生方程式汽车赛事,为中国乃至世界的汽车行业与赛车运动培养优质人才。
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