FSAE大學(xué)生方程式賽車(電動版)設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要以大學(xué)生方程式賽事為背景，參考廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院大學(xué)生方程式賽車作為基礎(chǔ)，應(yīng)用汽車?yán)碚摵推囋O(shè)計(jì)等相關(guān)知識結(jié)合比賽規(guī)則，對賽車的基本尺寸、質(zhì)量參數(shù)和賽車的性能參數(shù)進(jìn)行選擇，對賽車各總成進(jìn)行選型和總布置，進(jìn)行賽車蓄能系統(tǒng)、再生制動系統(tǒng)以及行駛系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)同組同學(xué)確定的驅(qū)動系統(tǒng)，結(jié)合比賽需求計(jì)算出電池、電容容量和要求，選擇電池、電容型號和組合形式，確定出外形尺寸和質(zhì)量和安裝位置。再為蓄能裝置匹配出合適的充電系統(tǒng)。設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保的再生制動系統(tǒng),然后按照鹿山二號對純電動方程式賽車的行駛系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)進(jìn)行改動,最后再結(jié)合同組同學(xué)的參數(shù)，確定整車的設(shè)計(jì)參數(shù)。隨

2、著全球能源、環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，節(jié)能環(huán)保的純電動車輛將會成為下一個(gè)時(shí)代的主流。關(guān)鍵詞：大學(xué)生方程式賽車；總布置；磷酸鐵鋰電池；超級電容 AbstractStudents 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 i

3、nformation 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

4、 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 , sel

5、ect 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 Lusha

6、n 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 ; lit

7、hium iron phosphate batteries ; super capacitor目 錄1 緒論1.1 大學(xué)生方程式賽事介紹 全球可利用能源逐漸減少、環(huán)境惡化的形式越來越嚴(yán)峻，人類需要一個(gè)更安全、低碳的能源體系及環(huán)境。世界各大汽車廠商相繼投巨資開發(fā)新能源汽車，政府部門也相繼出臺相關(guān)政策鼓勵開發(fā)新能源汽車1。SAE方程式系列賽事也很重視這一點(diǎn)加入了混合動力賽車的比賽。SAE方程式系列賽事雖說沒有純電動方程式賽車的比賽，將來純電動汽車技術(shù)在成熟一點(diǎn)的時(shí)候也一定會舉辦純電動方程式賽車的比賽。目前國內(nèi)外都還沒有專門為純電動方程式賽車而設(shè)置的專門賽事，因此本次純電動方程式賽車按照中國大學(xué)生方

8、程式汽車大賽的規(guī)則來進(jìn)行設(shè)計(jì)。中國大學(xué)生方程式汽車大賽，英文名稱：Formula SAE-China簡稱：FSAE。中國大學(xué)生方程式汽車是中國汽車工程學(xué)會及其會員單位，在學(xué)習(xí)和總結(jié)美、日、德等國家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，精心打造的一項(xiàng)新賽事。目的是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)制造能量、成本控制能力和團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能量。使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)企業(yè)需求，為企業(yè)挑選優(yōu)秀適用人才提供平臺；同時(shí)通過活動創(chuàng)造學(xué)術(shù)競爭氛圍，為院校間的交流提供一個(gè)平臺，進(jìn)而推動學(xué)科建設(shè)的提升2。FSAE活動由各高等院校汽車工程或與汽車相關(guān)專業(yè)的在校學(xué)生組隊(duì)參加。FSAE要求各參加隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，自行設(shè)計(jì)和制造方程式類型的賽

9、車，并且該車參加全部或部分賽事環(huán)節(jié)。在比賽過程中，參數(shù)隊(duì)員能充分將所學(xué)的理論知識運(yùn)用于實(shí)踐中。同時(shí)，還學(xué)習(xí)到組織管理、市場營銷、物流運(yùn)輸、汽車運(yùn)動等多方面知識，培養(yǎng)了良好的人際溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，成為符合社會需求的全面人才。FSAE是一項(xiàng)由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽事制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。中國FSAE是一項(xiàng)非盈利的社會公益性事業(yè)，利在當(dāng)代，功在未來。項(xiàng)目的運(yùn)營和發(fā)展結(jié)合優(yōu)秀高等院校資源、整車和零部件制造商資源

10、，獲得了政府部門和社會各界的大力支持以及品牌企業(yè)的資助。社會各界對項(xiàng)目投入人力支持和資金贊助全部用于賽事組織、賽事推廣和為參賽學(xué)生設(shè)立賽事獎金。1.2 大學(xué)生方程式的歷史 SAE方程式系列賽源于1978年。第一次比賽于1979年在美國波斯頓舉行，13支隊(duì)伍中有11支完賽。當(dāng)時(shí)的規(guī)則是制作一臺5馬力的木質(zhì)賽車。SAE方程式系列賽將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)與制造小型具有越野性能的方程式賽車的能力。為了給車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)彈性和自我表達(dá)創(chuàng)意和想象力的空間，在整車設(shè)計(jì)方面將會限制很少2。1.3 賽事意義大學(xué)生方程式賽車活動將以院校為單位組織學(xué)生參與，賽事組織的目的是要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、制造能力、

11、成本控制能力和團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力，使學(xué)生適應(yīng)企業(yè)需求，為企業(yè)提供適用人才的一個(gè)良好平臺。通過比賽營造學(xué)術(shù)競爭的氛圍，為各大高校間提供切磋的機(jī)會，間接的推動汽車學(xué)科建設(shè)的提升。大賽在提高和檢驗(yàn)汽車行業(yè)院校的綜合素質(zhì)，為汽車工業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展積蓄人才，增進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研三方的交流與互動合作等方面具有十分廣泛的意義。毫無疑問，對于對汽車的了解僅限于書本和個(gè)人駕乘體驗(yàn)的大學(xué)生而言，組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)一輛純粹而高性能的賽車并將它制造出來，是一段極具挑戰(zhàn)，同時(shí)也受益頗豐的過程。在天馬行空的幻想、大腦一片空白的開始、興奮的初步設(shè)計(jì)、激烈的爭執(zhí)、毫無方向的采購和加工、無可奈何的妥協(xié)、令人抓狂的返工、絞盡腦汁的

12、解決問題之后，參與者獲得的不僅僅是焊接、定位、機(jī)加工技能，更有汽車工程師的基本素養(yǎng)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。FSAE賽事也給了汽車廠商發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才和創(chuàng)意想法的機(jī)會。1.4 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國是汽車工業(yè)的大國家，但是目前還不是強(qiáng)國，對于FSAE來說我們更是落后于發(fā)達(dá)國家，我們對于FSAE的了解大多是從電視、網(wǎng)上、媒體上了解到的，除了在屏幕上看到賽車在飛馳的賽道上，幾乎沒有機(jī)會去現(xiàn)場體驗(yàn)下FSAE給我們帶來的視覺的沖擊和內(nèi)心的震撼，除了在鏡頭里的賽車還是有很多學(xué)問我們不知道的，在國內(nèi)能接觸到FSAE的是很少的，世界的三大賽事分別是奧運(yùn)會、世界杯、F1賽車，隨著我國在世界上地位的升高和綜合國力的提升，奧運(yùn)

13、會的成功舉辦，上海國際賽車場賽道被國際汽聯(lián)授予賽道最高級別認(rèn)證的賽道，中國大學(xué)生方程式賽車的舉辦，中國的FSAE會逐漸的與國際接軌，并得到快速的發(fā)展。 國外的FSAE技術(shù)已經(jīng)有很大的發(fā)展，并且國外大學(xué)里的FSAE也已經(jīng)相對成熟，很多的工科學(xué)校非常重視這個(gè)比賽，他們擁有自己的車隊(duì)并且得到企業(yè)與社會的大力支持和認(rèn)可。在國外有很多人從事賽車的設(shè)計(jì)、制造和研究工作，這已經(jīng)慢慢的成為了一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。2 純電動方程式賽車總布置設(shè)計(jì)賽車的總布置設(shè)計(jì)中，在研究了賽車規(guī)則、明確了主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)、成本控制和性能要求之后，就對相應(yīng)的部件進(jìn)行空間布置，并使其達(dá)到最佳的組合。2.1 賽車主要參數(shù)的選取2.1.1 純電動

14、方程式賽車機(jī)械部分參數(shù)的選取根據(jù)學(xué)校去年參加全國方程式比賽的鹿山二號為樣車，對樣車進(jìn)行測繪得到以下參數(shù):表2-1 樣車參數(shù)整車參數(shù)數(shù)值單位整車參數(shù)數(shù)值單位車架長度2150mm前輪外傾角-0.5°車架寬度640mm前輪主銷內(nèi)傾角2°車架高度1050mm主銷后傾角5°軸距1530mm車前輪前束-0.3°前輪距1200mm剎車盤質(zhì)量2kg后輪距1180mm主銷長度240mm整備質(zhì)量320kg軸荷分配47/53最小離地間隙35mm車輪半徑260mm車架重量30kg車輪質(zhì)量3kg（1）軸距的選擇根據(jù)方程式賽車規(guī)則要求：賽車的軸距必須至少為 1525 mm（60 英

15、寸）。軸距是指在車輪指向正前方時(shí)同側(cè)兩車輪的接地面中心點(diǎn)之間的距離。為了減輕整車質(zhì)量，減小賽車的轉(zhuǎn)彎半徑，降低成本，但是減小了賽車的可用空間，因此學(xué)院車隊(duì)綜合考慮選取1530mm，純電動車也采用1530mm。（2）輪距的選擇方程式賽車規(guī)則要求：賽車較小的輪距（前輪或后輪）必須不小于較大輪距的 75%。輪距的選擇，對整車的質(zhì)量、轉(zhuǎn)彎半徑、穩(wěn)定性和整車布置空間都有很大的影響，輪距越大賽車懸架橫向剛度將增大，賽車在轉(zhuǎn)向是的穩(wěn)定性將會提高，整車的布置空間將會增大，但是轉(zhuǎn)彎半徑將會增大?？紤]到輪胎、轉(zhuǎn)向系、前懸架的布置和轉(zhuǎn)向輪的擺動防止運(yùn)動干涉等，綜合考慮多種因素賽車前輪距為1200mm，后輪距為118

16、0。 (3)整備質(zhì)量 方程式賽車為了擁有良好的加速性能、燃油經(jīng)濟(jì)性等必須減小賽車的整備質(zhì)量。故要降低各種零部件總成的質(zhì)量，純電動方程式賽車要求質(zhì)量更輕，本次方程式賽車是在學(xué)院現(xiàn)有的鹿山2號為樣車設(shè)計(jì)的。2011年鹿山學(xué)院FSAE賽車鹿山2號的車重（不含車手，燃油）為210kg，其中發(fā)動機(jī)和變速器重量為49kg（學(xué)院車隊(duì)提供參數(shù)），后橋和減速器轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)為15kg（經(jīng)過對賽車備件秤重），電池為3kg（經(jīng)過對賽車電池秤重），油箱為2kg（學(xué)院車隊(duì)提供參數(shù)），剎車系統(tǒng)2kg×2=4kg（經(jīng)過對賽車備件秤重）純電動方程式賽車可以用改進(jìn)使用原車的行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身等。純電動方程式賽車的重量

17、m：改進(jìn)使用原車的行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身為137kg；驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)17kg×2=34kg （估算重量）；能源裝置28kg+5kg=33kg（估算重量）；車手68kg（FSAE規(guī)則要求）；車載充電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)、電纜及其附件為15kg（估算重量）純電動方程式賽車的整備質(zhì)量m=133kg+34kg+4kg+36kg+68kg+15kg=287kg。2.1.2 賽車性能參數(shù)的選取（1）賽車的迎風(fēng)面積的測繪圖2-1 FSAE賽車迎風(fēng)面積示意圖通過對學(xué)院鹿山2號賽車進(jìn)行測繪，得到上面示意圖.經(jīng)過計(jì)算得迎風(fēng)面積A=0.7626。（2）賽車的最高車速設(shè)定在之前做方案論證和收集閱讀了相關(guān)的資料，由

18、于上?？ǘ≤囐愜囍本€距離較短，若設(shè)計(jì)車速太高根本達(dá)不到其最高車速，為了保證賽車有很好的加速和操縱穩(wěn)定性設(shè)定最高車速為117km/h。（3）賽車最小轉(zhuǎn)彎半徑賽車最小轉(zhuǎn)彎半徑可以改善賽車的操縱穩(wěn)定性和通過性，純電動方程式賽車將參照學(xué)院賽車選取3m。2.1.3 懸架主要參數(shù)（學(xué)院車隊(duì)提供）表2-2 懸架參數(shù)懸架參數(shù)數(shù)值單位懸架參數(shù)數(shù)值單位前懸偏頻2.5Hz主銷后傾角5度后懸偏頻2.4Hz前輪前束-0.3度前輪外傾-0.5度前側(cè)傾中心15前輪主銷內(nèi)傾角2度后側(cè)傾中心30純電動方程式賽車將參照學(xué)院鹿山2號的懸架設(shè)計(jì)。偏頻決定了懸架的軟硬，由于賽車在制動時(shí)，前懸架承受的力比后懸架的大很多等因素考慮前懸偏頻

19、為2.5Hz后懸偏頻2.4。2.2 賽車驅(qū)動電機(jī)的選取2.2.1 電機(jī)類型的選擇純電動方程式賽車采用輪轂電機(jī)驅(qū)動，后面兩個(gè)車輪每個(gè)輪裝一個(gè)輪轂電機(jī)，不需要傳動機(jī)構(gòu)和差速齒輪，可以按所需動力來分配兩個(gè)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速，因此整個(gè)系統(tǒng)的效率得以提高并且節(jié)約了空間使車身設(shè)計(jì)更加多變靈活。在控制方面，輪轂電機(jī)驅(qū)動的汽車可以采用電子控制直接對驅(qū)動輪制動，同時(shí)可以結(jié)合機(jī)械制動，而且能實(shí)現(xiàn)制動能量回收等3。采用輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)減輕車輛的簧載質(zhì)量，將原來的機(jī)械傳動改成了軟連接，有利于賽車的整布置。輪轂驅(qū)動的多輪分布式電動汽車是由兩個(gè)、四個(gè)或多個(gè)電機(jī)分別安裝在車輪內(nèi)部,直接驅(qū)動車輪前進(jìn)。與集中電機(jī)驅(qū)動相比,采用分布式

20、驅(qū)動結(jié)構(gòu),可以省去復(fù)雜笨重的變速箱、傳動軸以及差速器等傳動系統(tǒng),顯著降低整車質(zhì)量且分布更加均衡,提高傳動效率,節(jié)約能源,同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)低地板汽車的設(shè)計(jì),方便乘客乘坐,并且可以利用電機(jī)再生制動同時(shí)回收各車輪的制動能量,提高電動汽車的續(xù)駛里程。更為顯著的優(yōu)點(diǎn)是由于電機(jī)控制比發(fā)動機(jī)控制更為簡單準(zhǔn)確,響應(yīng)及時(shí)迅速,因此可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)車輪單獨(dú)控制,比傳統(tǒng)車輛更容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的車輛動力學(xué)控制4。2.2.2 電機(jī)功率的選擇（1）空氣阻力系數(shù)的與迎風(fēng)面積的計(jì)算FSAE賽車的迎風(fēng)面積A=0.7626（2）汽車空氣阻力系數(shù)表2-3 汽車的空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積1車型迎風(fēng)面積A/空氣阻力系數(shù)典型轎車1.72.10.300

21、.41純電動方程式賽車的外形和空氣動力學(xué)最接近典型轎車，故按照典型轎車選取空氣阻力系數(shù)。由于典型轎車的迎風(fēng)面積在1.72.1，空氣阻力系數(shù)在0.300.41，而純電動方程式賽車的迎風(fēng)面積是0.7626，賽車的外形流線型不及典型轎車，故賽車空氣助力系數(shù)取0.41。（3）根據(jù)賽車速度確定電機(jī)最高轉(zhuǎn)速(2-1)最大轉(zhuǎn)速為n（r/min）、r為車輪半徑0.26（m）、由于采用外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)故主減速器傳動比取1、由于采用外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)故變速器傳動比取1。n=1200 r/min（4）賽車在良好平直路面等速行駛下的阻力功率(2-2)轎車輪胎在良好路面上的滾動阻力系數(shù)(2-3)取0.0095，取0.0020

22、，取0.0015，取117 km/h，f=0.01472，由于采用外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)，電機(jī)的傳動效率為0.95=8.46kw，因此電機(jī)選用永泰電動車電機(jī)有限公司生產(chǎn)的4.5kw的YT編程輪轂電機(jī)兩個(gè)安裝在后輪驅(qū)動賽車。表2-4 電機(jī)規(guī)格 YT編程輪轂電機(jī)4.5KW最大扭矩160N.m額定扭矩90N.m額定功率4.5kw額定電壓210v外形尺寸228*155mm效率95%最大轉(zhuǎn)速1200r/min額定轉(zhuǎn)速1100r/min 圖2-2 輪轂電機(jī)外形尺寸和安裝圖2.3 賽車各總成選型原則和總布置2.3.1 懸架、輪胎的選擇賽車的懸架系統(tǒng)采用雙橫臂獨(dú)獨(dú)立懸架系統(tǒng)，雙橫臂獨(dú)獨(dú)立懸架是現(xiàn)代車輛懸架常用的結(jié)構(gòu)形

23、式，具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性，加上這種懸架結(jié)構(gòu)簡單，輕便可靠，所以在現(xiàn)代汽車尤其賽車上得到廣泛應(yīng)用5。前懸架為拉桿式不等長雙橫臂獨(dú)立懸架，后懸架為推桿式不等長雙橫臂獨(dú)立懸架。賽車采用采用keizer13英寸輪輞、輪胎采用Hoosier180/520R13。輪胎采用專用的熱輪胎其摩擦系數(shù)可達(dá)到1.4而且質(zhì)量輕3kg（輪輞加輪胎）。2.3.2 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)采用前機(jī)械液壓制動，后輪采用再生制動，前后輪獨(dú)立制動。通過機(jī)械液壓制動和再生制動控制系統(tǒng)來分配和控制制動力。2.3.3 車架車架為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，有利于保護(hù)車手的安全并且質(zhì)量輕。本次純電動方程式賽車采用鹿山2號車架的設(shè)計(jì)。2.4 人機(jī)工

24、程2.4.1 人體尺寸2.4.1.1 根據(jù)方程式賽車規(guī)則要求駕駛區(qū)的布置一般以95%的男性人體模型為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。圖2-3 戴頭盔的男性第 95 百分位模版2.4.1.2 賽車人機(jī)布置（1）駕駛姿勢以 GB10000-1988 中國成年人體尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的人體模板，并考慮舒適駕駛姿勢的人體生理角度如圖所示，由人體的布置設(shè)計(jì)確定賽車空間大小及布置，即協(xié)調(diào)空間大小和駕駛姿勢的關(guān)系，為駕駛室的長和高等設(shè)計(jì)指標(biāo)限定約束2。表2-5 駕駛室約束表部位A1A2A3A4A5A6角度范圍(度)1035105080160901259515585110圖2-4 駕駛姿勢的人體生理角度純電動方程式賽車駕駛室布置將

25、按照學(xué)院鹿山2號參考設(shè)計(jì)。2.5 賽車的軸荷分配2.5.1 學(xué)院鹿山2號的軸荷分配2.5.1.1 原車相對后軸減去部分的質(zhì)量分布的計(jì)算賽車質(zhì)心離后軸距離為719.00mm，賽車質(zhì)心至后軸距離為810.00mm，軸荷比47/53。經(jīng)估算賽車發(fā)動機(jī)總成（49kg）質(zhì)心至后軸距離為410mm、距地面的高度為（300mm），主減速器總成（15kg）、質(zhì)心至后軸距離為（100mm）、距地面的高度為（200mm），原車電池（3kg）、質(zhì)心至后軸距離為（500mm）、距地面的高度為（100mm），油箱（2kg）質(zhì)心至后軸距離為400mm、距地面的高度為（250mm），后剎車（4kg）質(zhì)心至后軸距離為0mm、

26、距地面的高度為（260mm）。由公式(2-4)其中為原車相對后軸減去的質(zhì)量分布，為發(fā)動機(jī)質(zhì)量（取49kg） ，為發(fā)動機(jī)總成質(zhì)心至后軸距離（0.41m）， 為主減速器質(zhì)量（15kg），主減速器總成質(zhì)心至后軸距離（取0.1m）， 為油箱的質(zhì)量（去2kg），為油箱質(zhì)心至后軸距離（取0.4m）， 為原車電池的質(zhì)量（去3kg）， 為原車電池（3kg）質(zhì)心至后軸距離（0.5m）。得為23.89kg·m同理可得質(zhì)心高度相對與地面減去的=19.54 kg·m。2.5.2 純電動方程式賽車相對后軸增加的質(zhì)量分布的計(jì)算賽車驅(qū)動電機(jī)（17kg×2）質(zhì)心離后軸距離為0mm、距地面的高度為

27、（260mm），賽車儲能系統(tǒng)（33kg）質(zhì)心至后軸距離為500mm、距地面的高度為（200mm），賽車控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電纜及其附件（15kg）質(zhì)心至后軸距離為450mm、距地面的高度為（280mm）。由公式(2-5)其中為原車相對后軸減去的質(zhì)量分布，為驅(qū)動電機(jī)質(zhì)量（取17kg），為賽車驅(qū)動電機(jī)質(zhì)心離后軸距離（0m）， 為能源系統(tǒng)的質(zhì)量（33kg），為賽車儲能系統(tǒng)質(zhì)心至后軸距離（取0.5m）， 為賽車控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電纜及其附件的質(zhì)量（取15kg），為賽車控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電纜及其附件質(zhì)心至后軸距離（取0.45m）。得=23.2523.89kg·m；同理可得=19.64 kg

28、·m。2.5.3 純電動方程式賽車軸荷的分配根據(jù)汽車設(shè)計(jì)6，由于純電動方程式賽車增加的質(zhì)量分配和學(xué)院鹿山2號賽車減去的質(zhì)量分配和質(zhì)心高度都相差不大，因此純電動方程式的軸荷也采用47/53，質(zhì)心高度也與學(xué)院賽車鹿山2號相同為300mm。本章小結(jié)本章主要考慮到本次純電動方程式賽車的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是學(xué)院現(xiàn)有的大學(xué)方程式賽車鹿山二號，在總布置時(shí)考慮到原車設(shè)計(jì)整車整備質(zhì)量為250kg，為了可以使用原車的車架和懸架等，因此要求純電動方程式賽車要求設(shè)計(jì)的輕量化。為了不大改動車架和懸架而放入蓄能系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，故純電動賽車采用輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)和按照原車的軸荷重新進(jìn)行了匹配。3 儲能裝置的選擇3.1 蓄能裝置

29、的容量計(jì)算3.1.1 賽車的續(xù)駛里程根據(jù)比賽規(guī)則方程式賽車行駛里程最長的測試為耐久賽，其總行駛里程為22km、平均時(shí)速為48km/h57km/h、最高車速為105km/h。為保證賽車能順利完成耐久測試故儲能裝置必須能提供賽車不低于22km續(xù)駛里程的能量。3.1.2 蓄能器容量的計(jì)算賽車最高平均速度為57km/h，完成22km的耐久測試所需的時(shí)間為0.39h（23min）。賽車以57km/h的時(shí)速在平坦賽道上行駛所需的功率為1.49kw，而賽車裝有再生制動系統(tǒng)在彎道減速的能量大部分被回收用于下次加速工況，故在整個(gè)耐久賽蓄能裝置用于賽車加速的能量很少。因此賽車的蓄能裝置在設(shè)計(jì)時(shí)以賽車在57km/h

30、的時(shí)速下在平坦賽道上行駛所需的功率考慮。賽車在57km/h時(shí)在平坦道路所需的功率：(3-1)=1.49kw電機(jī)的額定電壓為=210V賽車在57km/h時(shí)的電流：(3-2)即 7.10A 。賽車在耐久賽比賽所需的電池容量為2.77Ah,由于電池的充放電率不為1和保證賽車?yán)m(xù)駛里程不低于22km的考慮，故選取4.5Ah的電池來提供能量。3.2 蓄能裝置類型的選擇3.2.1 高比能量蓄能裝置3.2.1.1 高比能量蓄能裝置的選擇（1）高比能量儲能設(shè)備的選擇表3-1 幾種常用電池的對比7工作電壓（V）循環(huán)壽命重量比能（Wh/kg）記憶效應(yīng)是否環(huán)保特性鉛酸2V2004003050無否1技術(shù)最成熟，但能量密

31、度低，壽命短，性價(jià)比不理想。2.鉛為有害物質(zhì)。鎳氫1.2V50070無是1.工作電壓低。需較多串并，穩(wěn)定性差。2.自放電率高鎳鎘1.2V500100060有否1.工作電壓低，需較多串并，穩(wěn)定性差。2.有記憶效應(yīng)。3.鎘為有害物質(zhì)錳酸鋰3.7V30050090120無是高溫特性差，溫度達(dá)80攝氏度時(shí)，容量下降一半，且無法恢復(fù)。磷酸鐵鋰3.3V2000120無是1.高溫特性佳，安全性高，無爆炸之慮。2.鐵為全球第二大蘊(yùn)藏量的金屬元素，電池成本有極大下降空間。3.使用壽命長。（2）由于鋰離子電池具有比能量很高、輸出的電壓高、循環(huán)壽命長、自放電小、安全性能好、環(huán)保性能好、充電效率高、可實(shí)現(xiàn)快速充電、工

32、作溫度范圍寬、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)故純電動方程式賽車采用鋰離子電池。表3-2 幾種鋰離子電池的參數(shù)列表8鈷酸鋰 liCo02錳酸鋰 LiMn204磷酸鐵鋰 LiFeP04振實(shí)密度（g/cm3）2.83.02.22.41.01.4比表面積（m2/g）0.40.60.40.81220克容量（mAh/g）135140100115130140電壓平臺（V）3.63.73.2循環(huán)性能>=300次>=500次>=2000次過渡金屬貧乏豐富非常豐富原料成本高低廉低廉環(huán)保含鈷無毒無毒安全性能差良好優(yōu)秀適用領(lǐng)域小電池（手機(jī)）動力電池（自行車）動力電池/超大容量電源（3）磷酸鐵鋰動力電池使用安全，解決

33、了鈷酸鋰和錳酸鋰電池的安全隱患問題，磷酸鋰動力電池是目前全球唯一絕對安全的動力電池，在高溫下穩(wěn)定性可達(dá)400-500度，不會因過充、過放、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒。綜上所述本次純電動方程式賽車采用磷酸鐵鋰動力電池。3.2.1.2 磷酸鐵鋰動力電池的計(jì)算根據(jù)續(xù)駛里程的要求電池的容量為4.5Ah，驅(qū)動電機(jī)的額定電壓為210V。磷酸鐵鋰單體電池主要有18650、22650、26650、32650幾種。根據(jù)計(jì)算體積和重量比較選擇18650的比較合理。電池組將采用66個(gè)18650電池串聯(lián)在一起保證電壓為210V，然后3個(gè)這樣串聯(lián)體并聯(lián)在一起形成4.5Ah的電容量。電池組的標(biāo)稱電壓約為210V

34、、標(biāo)稱容量約為4.5Ah、最大充電電流約為4.5A、最大放電電流約為9A、重量約8kg、體積約25。但是賽車在平坦路面上以最高車速行駛時(shí)的功率為8.46kw，賽車驅(qū)動電機(jī)的額定電壓為210V，故驅(qū)動電機(jī)所需的電流為40.29A。18650電池組提供的最大電流不滿足要求。經(jīng)過比較計(jì)算發(fā)現(xiàn)選用下表中電池較合理，表3-3 26650電池的技術(shù)參數(shù)電芯型號：OPC26650LR 3.2V 5000mAh標(biāo)稱電壓：3.2V標(biāo)稱容量：5000 mAh內(nèi)阻：15充電限制電壓：3.65V放電截止電壓：2.0V外形尺寸：Max 20×40mm充電方式：恒流+恒壓充電溫度：045放電溫度：-1060標(biāo)準(zhǔn)

35、充電電流：5000 mA最大充電電流：7500 mA標(biāo)準(zhǔn)放電電流：5000mA最大持續(xù)放電電流：15000mA重量：145g儲存環(huán)境：溫度-2060，濕度60±25%經(jīng)過比較26650單體電池的最大持續(xù)放電電流大可15A，因此賽車電池組采用先66個(gè)串聯(lián)（提供電壓210V）然后在由這樣的三個(gè)并聯(lián)（提供電流45A）提供賽車在最高車速工況下所需的大電流，如下圖所示。圖3-1 電池連接組合示意圖3.2.2 高比功率儲能設(shè)備的選擇3.2.2.1 高比功率儲能設(shè)備（1）所需的最大電流(3-3)為驅(qū)動電機(jī)的最大功率16kw、為驅(qū)動電機(jī)的額定電壓192V；驅(qū)動電機(jī)的最大電流為83.33A。由于磷酸鐵

36、鋰動力電池組的最大放電電壓為45A遠(yuǎn)小于，因此需要一個(gè)可以提供高比功率的儲能裝置。（2）高比功率裝置的選擇由于磷酸鐵鋰動力電池的比功率達(dá)不到純電動方程式賽車的要求，故此需要一個(gè)高比功率的設(shè)備來滿足純電動方程式賽車的急加速，爬坡等大負(fù)荷的需要。超級電容有超高的比功率、充放電效率高、壽命長、體積小、質(zhì)量輕、無污染、無噪音、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定范圍寬等優(yōu)點(diǎn)7，因此純電動方程式賽車采用超級電容作為高比功率的能量儲存設(shè)備。3.2.3 高比功率裝置的計(jì)算3.2.3.1 高比功率裝置的計(jì)算（1）賽車從0km/h到112.723km/h加速所需的功學(xué)院FSAE賽車從0米到75米加速時(shí)間為4秒。 由公式(3-4)

37、可得平均加速度=9.375由牛頓第二定律(3-5)求得平均加速阻力F=2812.5N汽車以平均加速度=9.375從0km/h到112.723km/h所需的加速時(shí)間(3-6)=3. 34s從0km/h到112.723km/h的行駛距離由公式(3-7)得出=52.29m加速所要的功W=FS，(3-8)W=.625J。由于純電動方程式賽車驅(qū)動電機(jī)的最大牽引力達(dá)不到平均加速阻力F=2812.5N，作為純電動方程式賽車也不需要盲目的去追求這么高的加速能力，而忽略了節(jié)約能量和經(jīng)濟(jì)性。而需要綜合考慮。因此不能通過上面的方法來求出賽車加速所需的能量。3.2.3.2 純電動方程式賽車加速度的計(jì)算圖3-2 驅(qū)動電

38、機(jī)特性曲線9（1）最大驅(qū)動力的計(jì)算單個(gè)4.5kw輪轂驅(qū)動電機(jī)額定扭矩為90N/m，最大扭矩為160N/m，賽車采用兩個(gè)輪轂電機(jī)，故扭矩和為320N/m。驅(qū)動力(3-9)為作用在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩，r為車輪半徑。=1230.77N。（2）賽車達(dá)到最高車速時(shí)的滾動阻力和空氣阻力的計(jì)算最高車速時(shí)的滾動阻力(3-10)式中W為賽車重力，f為滾動阻力系數(shù)（經(jīng)計(jì)算得f=0.01472）得=41.40N最高車速時(shí)的空氣阻力(3-11)式中為空氣阻力系數(shù)0.41，A為迎風(fēng)面積0.7626，為最高車速為117.62km/h。得=207.52N 。（3）賽車可用于加速的最大驅(qū)動力的計(jì)算賽車可用于加速的最大驅(qū)動力(3-

39、12)，其中為賽車最高車速下的最大驅(qū)動力515.38N，為最高車速時(shí)的滾動阻力41.40N，為最高車速時(shí)的空氣阻力204.52N求得=269.96N。（4）賽車達(dá)到最高時(shí)速時(shí)具有的加速能力的計(jì)算由牛頓定律(3-13)可得(3-14)其中為賽車可用于加速的最大驅(qū)動力388.16N，m為汽車質(zhì)量，為賽車達(dá)到最高時(shí)速時(shí)具有的加速能力=0.9388，因?yàn)槌浞终f明賽車還是具有加速到最高車速的能力，但是車速還受到驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速限制，故最高車速只能為117.62km/h。（5）賽車平均加速度計(jì)算根據(jù)特性圖可知，驅(qū)動電機(jī)在0到150r/min時(shí)的轉(zhuǎn)矩最大為160Nm，賽車的行駛阻力（除去加速阻力）在賽車速度為

40、0km/h時(shí)最小為41.40N（不考慮由靜摩擦到動摩擦出現(xiàn)的微小峰值）。賽車可用于加速的最大驅(qū)動力(3-15)式中為驅(qū)動電機(jī)的最大牽引力（1230.77N）, 為滾動阻力（41.40N），為空氣阻力（在賽車剛啟動為0）=1189.37N，由牛頓定律=4.14(3-16)，其中為賽車可用于加速的最大加速度，為賽車可用于加速的最大牽引力，m為汽車質(zhì)量。賽車從0加速到最高車速117.62km/h的加速阻力變化，根據(jù)驅(qū)動電機(jī)的特性圖看出隨著車速的增加驅(qū)動電機(jī)的扭矩下降，空氣阻力和車速的三次方成正比增加，滾動阻力基本不變化。因此(3-17)（為電機(jī)驅(qū)動力，為滾動阻力，為空氣阻力，注賽車行駛的賽道平坦不考

41、慮坡道阻力），再由(3-18)求出不同速度下的加速度值，然后描點(diǎn)連線畫一條加速度隨速度變化的曲線。由于根據(jù)曲線求出平均加速度比較困難，故可以把簡化為一條直線來計(jì)算。因此平均加速度(3-19)，其中為賽車在從0加速到最高車速間的平均加速度，為賽車達(dá)到最高時(shí)速時(shí)具有的加速能力（0.9388），為賽車可用于加速的最大加速度（4.14）。得=2.5394。3.2.3.3 賽車加速阻力的計(jì)算（1）賽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的計(jì)算賽車的加速阻力為(3-20)，式中為賽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，m為汽車質(zhì)量287kg（kg），為行駛加速度（）值的選?。?3-21)式中為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，m為汽車質(zhì)量287kg（kg

42、），為車輪的轉(zhuǎn)動慣量（），為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，為變速器傳動比，為主傳動比。由于純電動方程式賽車采用外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)直接驅(qū)動，傳動比為1，沒有安裝發(fā)動機(jī)，因此不存在飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。故賽車質(zhì)量換算系數(shù)的計(jì)算可以使用公式(3-22)計(jì)算。（2）的計(jì)算可以把賽車車輪簡化成一個(gè)質(zhì)量均勻的實(shí)心圓柱體來計(jì)算故(3-23)其中m為質(zhì)量（前輪為車輪質(zhì)量加上剎車系統(tǒng)質(zhì)量5kg，后輪為車輪質(zhì)量加上電機(jī)質(zhì)量和剎車系統(tǒng)質(zhì)量20kg），r為車輪半徑0.26m。得=0.169 =0.676=1.69得=1.087（3） 賽車加速阻力的計(jì)算賽車的加速阻力為(3-24)式中為賽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)（1.087），m為汽車質(zhì)量287k

43、g（kg），為行駛加速度（取平均加速度為2.5394）求得=792.21N（4）加速所需能量的計(jì)算賽車從0加速到最高車速所需的時(shí)間的計(jì)算：由(3-25)，其中為從0加速到最高車速所需的時(shí)間， 為賽車的最高車速（取32.67m/s），為賽車的初速度（取0）得=12.866s 。賽車從0加速到最高車速所需的路程：由(3-26)其中為賽車從0加速到最高車速所需的路程，為賽車的初速度（取0），為賽車從0加速到最高車速的平均加速度（取2.5394），t為從0加速到最高車速所需的時(shí)間（取12.866s）得=210.18m賽車加速所需能量的計(jì)算：由W=(3-27)其中W為賽車加速所需做的功，為加速所需的力（

44、792.21N），為賽車從0加速到最高車速所需的路程（取210.18m）。得W=.70J3.2.4 超級電容的計(jì)算表3-3 經(jīng)初步計(jì)算選出型號為VEC 2R7 506 QG的超級電容。型號額定電壓電容內(nèi)阻（DC）最大電流自放電電流尺寸重量體積比能量VEC 2R7 256 QG2.7V25F2022.5A0.068mA（72h）16×256.8g10.2ml5.0Wh/L由電容的能量(3-28)其中為電容組所含的能量，C為25F，U為210V（需要78個(gè)串聯(lián)滿足電壓要求）可得78個(gè)單體電容器串聯(lián)在一起的=J。由于VEC 2R7 256 QG電容的最大電流為22.5A，但是賽車在加速時(shí)需

45、要的最大電流為85.71A而電池可以提供的最大為45A，因此電容至少要提供40.71A的電流，因此需要并聯(lián)2組這樣的電容組，電容器要在賽車制動時(shí)儲存再生制動的能量，需要預(yù)留一定的容量來儲存這部分能量，只保證工作容量不低于0.5倍總?cè)萘浚虼吮ＷC可用于工作的容量為J.工作容量完全滿足賽車從0km/h到117.67km/h加速的能量。綜上所述電容器組為并聯(lián)兩組串聯(lián)了78個(gè)單體電容在一起的組合體，額定電壓為210V、質(zhì)量為2kg（1060.8g加上外殼及附件質(zhì)量）、體積為0.。本章小結(jié)本章從電池的比較與選擇開始，介紹了不同電池的特性已經(jīng)適用范圍。根據(jù)FSAE比賽的相關(guān)規(guī)則計(jì)算出合理的蓄能裝置容量，既

46、滿足賽車比賽需要又充分體現(xiàn)了賽車的經(jīng)濟(jì)性和輕量化。并且針對賽車加速問題專門設(shè)計(jì)有超級電容，從而解決賽車提速不足的問題。4 充電器的設(shè)計(jì)純電動方程式賽車出于對質(zhì)量、布置空間和成本等多方面考慮，選擇的儲能裝置容量較小，需要經(jīng)常充電，來補(bǔ)充所消耗的能量，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)充電器來給電池補(bǔ)充能量。因?yàn)橘愜嚦潆娖髟谫愜嚻綍r(shí)訓(xùn)練時(shí)使用頻繁，為了保證能及時(shí)給賽車充電和便于攜帶，故設(shè)計(jì)一個(gè)車載充電器來給賽車充電。車載充電器采用交流220V普通照明電路給賽車充電，這樣的設(shè)計(jì)使賽車充電不受電源限制，且可以在夜間電能比較富裕的時(shí)間對賽車充電這樣達(dá)到節(jié)能的目的。由于賽車考慮到了節(jié)能和提高續(xù)駛里程等因素設(shè)計(jì)了再生制動系統(tǒng)

47、，當(dāng)賽車需要減速時(shí)一部分能量通過再生制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成電能，這部分電能也需要充電器輸送個(gè)儲能裝置。因此賽車需要一個(gè)可以直接使用220V照明電的外插充電器同時(shí)還要有再生制動時(shí)能給儲能裝置充電的車載充電器。41 鋰離子電池充電方法4.1.1 常用的充電方法10常用的充電方法主要有以下幾種：（1）恒壓充電使用恒壓源直接為電池充電，它是利用開口蓄電池在充滿電時(shí)，充電電壓突然躍升的現(xiàn)象設(shè)計(jì)的，因此它只是適用于開口蓄電池，而不能用這種方法為密封蓄電池充電。這種充電方法只考慮電池電壓這一單一狀態(tài)的變化，不能有效的反映電池的整體充電狀況。它的起始充電電流過大，往往造成蓄電池的損壞。（2）恒流充電使用恒定的電流源為

48、電池充電，充電速率相對來講都比較低。根據(jù)充電速率的大小，又可分為以下幾種情況:浮充充電:又稱涓流充電，一般充電速率在C/50以下。標(biāo)準(zhǔn)充電:一般充電速率在0.1C左右，充電時(shí)間大約在14H左右。快速充電:一般充電速率在0.3C以上，充電時(shí)間大約在3H左右。以上的快速充電與標(biāo)準(zhǔn)充電是相對而言的概念，并沒有嚴(yán)格的劃分。人們有時(shí)還根據(jù)速率的大小，將快速充電又劃分出一般快速充電(3H到SH)和高速充電(小于3H)等。在恒流充電方式中，高速充電幾乎是不可能的，一般的恒流充電也只適合于O.3C以下的充電速率。（3）先恒流后恒壓充電法也稱標(biāo)準(zhǔn)恒電流/定電壓充電方法。這種充電方法是上述兩者的簡單結(jié)合，采用前期

49、恒流充電和后期恒壓充電的方式，一方面避免了恒壓充電剛開始時(shí)的充電電流過大，另一方面又避免了恒流充電時(shí)導(dǎo)致過充電的現(xiàn)象。（4）脈沖充電脈沖充電就是采用脈沖電流來對電池充電，他是一種快速充電法，其特點(diǎn)是先用脈沖電流對電池充電，然后讓電池短時(shí)間大脈沖放電，在整個(gè)充電過程中是通過對電池的反復(fù)充、放電來完成的。脈沖充電法的優(yōu)點(diǎn)是極大地縮短了充電的時(shí)間，有利于消除電池的記憶效應(yīng)和恢復(fù)極板原來的晶體結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是不能將電池完全充足，而且對完好的電池的壽命有不利的影響。4.1.2 賽車充電放式的選取由于賽車要求整車可靠性較高，容易維護(hù)。賽車的電池容量較低且充電時(shí)間比較充分，完全可以利用晚上用電量較低時(shí)對電池進(jìn)

50、行充電以達(dá)到充分的利用資源的目的。故純電動方程式賽車的車載充電器采用三段式充電的方式利用外電源對電池進(jìn)行充電。42 賽車的充電要求4.2.1 賽車的充電要求根據(jù)賽車的使用條件，要求充電器可以在電池電量不足時(shí)或者制動再生時(shí)把產(chǎn)生的電能給蓄能裝置充電，并且要求充電裝置的質(zhì)量輕、體積小、可靠性高等因素。圖4-1 賽車的電力控制系統(tǒng)的組成與工作原理114.2.2 充電器方框圖（1）充電器在外插電模式下的框架圖圖4-2 充電器在外插電模式下的框架圖根據(jù)上圖可知此模式下所需的模塊有調(diào)壓模塊、整流模塊、充電開關(guān)控制模塊、過流檢測模塊、過壓或欠壓檢測模塊、控制管路模塊等模塊。（2）充電器在再生制動模式下的框架

51、圖圖4-3 充電器在再生制動模式下的框架圖根據(jù)上圖可知此模式下所需的模塊有限壓限流電路、調(diào)壓模塊、整流模塊、充電開關(guān)控制模塊等模塊。4.2.3 充電器的分析（1）在充電器在外插電模式下賽車處于停止?fàn)顟B(tài)，充電器的外接電源接在220V單相交流照明電上，充電器先使用變壓模塊對220V進(jìn)行降壓，達(dá)到賽車電池的電壓230V（最高限制240V，主要是考慮到對電動機(jī)的一個(gè)保護(hù)，驅(qū)動電機(jī)的最高耐電壓為240V，大于240V有可能損壞驅(qū)動電機(jī)，同時(shí)也保護(hù)電池防止電池過充等），然后經(jīng)過整流電路對經(jīng)過變壓后的交流電進(jìn)行整流，使其成為直流12。然后送入充電開關(guān)控制模塊，控制模塊再根據(jù)控制管反饋回來的信號進(jìn)行分析，然后

52、根據(jù)需要對電池進(jìn)行充電管理，控制模塊控制著整個(gè)充電過程。由過流檢測模塊檢測充電電流，給控制管模塊提供信號，同時(shí)過壓、欠壓檢測模塊也將電池的信息反饋給控制管，再由控制管反饋給控制模塊。（2）在充電器在制動再回收充電模式下賽車處于制動狀態(tài)，充電器直接接通電機(jī)，電機(jī)將制動再回收的能量轉(zhuǎn)換成電能送到充電器，充電器要安裝限壓、限流電路防止發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓、電流過大損壞充電器電子元件，同時(shí)也保護(hù)了超級電容不受損壞。然后電流進(jìn)入調(diào)壓模塊，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電調(diào)整到合適的電壓，然后經(jīng)過整流電路對交流電進(jìn)行整流變成直流電，然后竟然充電開關(guān)控制模塊，然后根據(jù)控制模塊的分配后對超級電容進(jìn)行充電。（3）各模塊的分析和

53、選用調(diào)壓模塊：調(diào)壓電有電容降壓和變壓器降壓兩種形式，主要是采用變壓器進(jìn)行調(diào)壓控制。采用電壓器進(jìn)行升壓將單相交流220V電升到230V。整流電路：整流電路主要有單半波整流、全波整流、橋式全波整流等幾種形式。由于經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)采用單相橋式整流電路。圖4-4 單相橋式整流電路（4）過流保護(hù)電路過流保護(hù)電路顧名思義就是防止電路中電路過大損壞電子元器件的保護(hù)電路，最簡單的過流電路是在安裝保險(xiǎn)絲電路，當(dāng)充電電流過大時(shí)，大電流在保險(xiǎn)絲處產(chǎn)生大量的熱由于保險(xiǎn)絲是一種熔點(diǎn)較低的金屬制成的，因此保險(xiǎn)絲被燒短，電路就斷開了，就這樣防止了大電流的產(chǎn)生，但是保險(xiǎn)絲燒斷了需要跟換新的才能重新使用，不能自己恢復(fù)供電，所以在充

54、電電路中很少采用這樣方式。大部分采用的還是用電子電路來實(shí)現(xiàn)了，在輸出端串聯(lián)一個(gè)很小的電阻，如0.5歐姆的，用來取樣，測試該電阻兩端電壓，當(dāng)達(dá)到某值有自動調(diào)低，或者關(guān)閉電源，達(dá)到保護(hù)的目的。（5）過壓、欠壓保護(hù)電路過壓保護(hù)電路的作用是防止電路中出現(xiàn)高電壓損壞元器件，在充電電路中就是防止給蓄能裝置兩端充電電壓過高而損壞蓄能裝置。欠壓電路的作用是維持系統(tǒng)正常的工作電壓，在充電電路中要保證充電器輸出端的電壓大于等于電池的電壓這樣才可以給電池充電。還有一種情況就是當(dāng)電池長時(shí)間工作后，電池的電壓會降低，如果繼續(xù)使用下去電池的壽命會降低，因此需要一個(gè)電路來控制防止電池過放電。（6）限壓限流電路在賽車制動再生時(shí)電動發(fā)電機(jī)處于發(fā)電工況，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速高時(shí)帶動電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也很高，這時(shí)電動發(fā)電機(jī)可能會產(chǎn)生很高的電壓電流，過高的電流和電壓有可能損壞充電器蓄能裝置等電子裝置，為了防止這一情況的發(fā)生，特意在充電器輸入上安裝了限壓限流電路。本章小結(jié)本章主要是對比了幾種常用的的充電方法，這幾種充電方法也各有利弊，考慮到純電動方程式賽車對可靠性要求高，對尺寸和質(zhì)量比較敏感。故本次純電動方程式賽車將采用可靠性高、體積小、質(zhì)量輕的恒流充電器，恒流充電器也有利于提高電池的使用壽命和充電效率，加上賽車在平時(shí)訓(xùn)練的過程中完全可以選擇更換電池的方式來維持賽車的運(yùn)行，