同濟(jì)大學(xué)電車隊(duì)DRe24背后的技術(shù)力量

中國大學(xué)生方程式汽車大賽（FSC）自2010年開辦，由中國汽車工程學(xué)會(huì)聯(lián)合中國二十所大學(xué)汽車院系共同發(fā)起。從第一屆二十所高校參賽發(fā)展到現(xiàn)在一百多所汽車院校和數(shù)千名學(xué)生參賽，幾乎囊括了國內(nèi)所有的汽車院校。這項(xiàng)賽事要求車隊(duì)遵循共同的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則限制，自行設(shè)計(jì)制造出一輛小型單人賽車，類似于簡化版的一級(jí)方程式賽車（F1），對(duì)賽車在加速、制動(dòng)、操控、穩(wěn)定、耐久性方面都有較高要求，同時(shí)在賽事中考驗(yàn)學(xué)生們的設(shè)計(jì)、制造、成本控制、商業(yè)營銷、溝通與協(xié)調(diào)等綜合能力。該賽事舉辦多年，由于大賽挖掘和培養(yǎng)出眾多杰出青年人才，被業(yè)界稱贊為“學(xué)界的F1”。

2013年開始，又在大學(xué)生方程式汽車大賽基礎(chǔ)上設(shè)立了中國大學(xué)生電動(dòng)方程式汽車大賽（FSEC），也是純電動(dòng)車型的新賽事，并于2014年獨(dú)立舉辦。FSEC賽事對(duì)賽車的動(dòng)力、電氣和安全性有了更高的要求，更考驗(yàn)學(xué)生的學(xué)術(shù)與實(shí)踐能力，為新能源汽車的發(fā)展提供人才儲(chǔ)備。近些年，伴隨電動(dòng)汽車逐漸成為汽車產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展方向，F(xiàn)SEC也受到了越來越多的關(guān)注。這項(xiàng)賽事的評(píng)選包括靜態(tài)項(xiàng)目和動(dòng)態(tài)項(xiàng)目兩部分，其中靜態(tài)項(xiàng)目內(nèi)容涉及賽車的技術(shù)檢查、成本、設(shè)計(jì)和商業(yè)報(bào)告等；動(dòng)態(tài)項(xiàng)目包括直線加速測試、8字繞環(huán)測試、高速避障測試、 耐久測試及效率測試等，為賽車的競技環(huán)節(jié)。賽事也對(duì)參賽的電動(dòng)賽車的動(dòng)力總成、低壓系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、能量儲(chǔ)存、安全回路和系統(tǒng)、充電機(jī)、電氣系統(tǒng)表等等環(huán)節(jié)都設(shè)定了一定的技術(shù)規(guī)則和要求。截至目前，2024年最新一屆FSEC大賽已經(jīng)有超過90所院校報(bào)名。

作為參加賽事的傳統(tǒng)強(qiáng)隊(duì)，同濟(jì)大學(xué)可謂是每屆大賽的奪冠熱門，也以賽車的自研性和創(chuàng)新性著稱。“從電車隊(duì)技術(shù)的角度來看，我們比較自豪的一點(diǎn)是學(xué)生的創(chuàng)新能力強(qiáng)。我們最初做了單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)四個(gè)車輪，但是從第二年、第三年，我們就迅速推出了雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在第四年、第五年的時(shí)候，又推出了四電機(jī)驅(qū)動(dòng)，目前可能還有很多其他車隊(duì)的賽車是單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而我們已經(jīng)開始做四電機(jī)驅(qū)動(dòng)了。”近日，在同濟(jì)大學(xué)電車隊(duì)DRe24新車發(fā)布的媒體溝通會(huì)上，同濟(jì)大學(xué)汽車電車隊(duì)指導(dǎo)教師張智明如是說。“在研發(fā)過程中，同濟(jì)大學(xué)的賽車，除了電機(jī)電驅(qū)動(dòng)，電池、底盤、懸架設(shè)計(jì)以及單體車身都由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，我們沒有采購任何外部的成品件，鼓勵(lì)學(xué)生從零到一設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化。我們能夠這樣做也得益于兩方面：一方面，供應(yīng)商為我們提供了極大的支持，提出了許多意見，對(duì)加工難度不一的零部件都盡力協(xié)助完成；另外一方面，我們校內(nèi)有國家的力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，機(jī)械學(xué)院有國家級(jí)的機(jī)械測試中心，材料學(xué)院有化驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)洞中心可以對(duì)車進(jìn)行造型測試，包括試驗(yàn)廠，我們的試驗(yàn)廠涵蓋了從鄉(xiāng)村、到城市到高速的各個(gè)工況，為學(xué)生提供了非常好的條件?！?/p>

同濟(jì)大學(xué)電車隊(duì)DRe24新車發(fā)布

我們在溝通中了解到，通常每年大學(xué)生電動(dòng)方程式汽車大賽期間每個(gè)參賽隊(duì)都會(huì)從0到1重新打造一輛賽車，而這樣一輛賽車的造價(jià)往往會(huì)達(dá)到百萬級(jí)別，因此贊助廠商的角色以及眾多企業(yè)的參與和支持就很重要，一方面可以為參賽隊(duì)提供必要的資金支持，同時(shí)也在很多關(guān)鍵的軟硬件設(shè)計(jì)方面為參賽隊(duì)提供一定的技術(shù)支持。

具體到電動(dòng)方程式賽車，在電池BMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，張智明提到，“賽車和乘用車的區(qū)別主要在于賽車對(duì)技術(shù)極致的追求，對(duì)動(dòng)力性能包括瞬時(shí)的功率釋放要求會(huì)更高一些，在日常乘用車輛上，BMS管理速度可以稍微慢一點(diǎn)，響應(yīng)時(shí)間稍微長一點(diǎn)，畢竟每個(gè)人駕駛習(xí)慣不一樣，但是賽車手的駕駛習(xí)慣還是更追求極限，所以對(duì)響應(yīng)時(shí)間包括調(diào)控都要求要非常及時(shí)，核心在于硬件和芯片，我們和頂尖的芯片半導(dǎo)體供應(yīng)商ADI合作的目的也在于此，首先，ADI解決方案可以使車輛的BMS系統(tǒng)的響應(yīng)包括監(jiān)控實(shí)施的速度都比較快；其次，ADI對(duì)我們的幫助還體現(xiàn)在拓?fù)浼軜?gòu)的優(yōu)化和升級(jí)方面，ADI把高性能的芯片、通信架構(gòu)開放出來，讓我們在這方面響應(yīng)更快，對(duì)賽車的穩(wěn)定性和安全性也有比較大的提升?！?/p>

因?yàn)橥瑵?jì)大學(xué)在最新一款電動(dòng)賽車上創(chuàng)新性的采用了無散熱也是一種被動(dòng)散熱的方式來做電池的熱管理，張智明介紹，“往年我們相當(dāng)于是主動(dòng)散熱，會(huì)配備風(fēng)冷，會(huì)在電池箱上裝風(fēng)扇，用普通的風(fēng)冷給電池散熱。我們的團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新性的無散熱的方式，采用一種導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠來均衡各個(gè)電芯的溫度，因?yàn)橥ǔｋ娦旧嫌械牡胤綔囟葧?huì)高，有的地方溫度會(huì)低，使用導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠可以讓它的溫度分布更均勻，讓熱度及時(shí)降低。今年我們在這個(gè)方案的基礎(chǔ)上保留了被動(dòng)散熱方案的理念，采用了一種內(nèi)嵌式熱管的散熱方案，在單個(gè)模組里內(nèi)嵌了一種鋁熱管，具有很好的導(dǎo)熱性，可以將整個(gè)模組的熱量導(dǎo)熱到電池中部，再通過中部的散熱孔聚焦熱量散發(fā)出去，所以相當(dāng)于是一個(gè)被動(dòng)散熱，相比于去年的主動(dòng)散熱，是更加穩(wěn)定的方案。”這種被動(dòng)散熱方案可以幫助降低賽車的重量，因?yàn)閷?duì)賽車而言，重量是影響其速度的一個(gè)很關(guān)鍵的因素。但這種解決方案“相對(duì)而言，在電池狀態(tài)的監(jiān)測和管理方面提出了更高的挑戰(zhàn)，因?yàn)橘愜嚨墓r比較激烈，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的大電流的充電與放電，對(duì)電池的一致性是更大的挑戰(zhàn)，電池一致性出現(xiàn)問題在以往是經(jīng)常發(fā)生的。受益于今年我們采用的ADI BMS方案，與前代產(chǎn)品相比，在主動(dòng)均衡方面有更高的優(yōu)勢。在電池充電維護(hù)的時(shí)候使用該功能，可以為電池均衡提供助力?！睆堉敲餮a(bǔ)充。

顯然，作為同濟(jì)大學(xué)電車隊(duì)重要的合作伙伴和贊助商之一，ADI BMS解決方案為同濟(jì)大學(xué)2024年最新款賽車DRe24提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。ADI中國大學(xué)計(jì)劃經(jīng)理陳曦表示，“ADI一直高度重視中國的教育事業(yè)和人才培養(yǎng)，自2002年起，開始與國內(nèi)多所高校及研究機(jī)構(gòu)建立了長期的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系?！?/p>

目前ADI與高校的合作主要是通過三個(gè)維度展開：

? 技術(shù)創(chuàng)新。與高校緊密合作，共同開展研發(fā)和預(yù)研類項(xiàng)目，特別是在芯片技術(shù)開發(fā)和重點(diǎn)領(lǐng)域(比如：醫(yī)療等)進(jìn)行深入的合作；

? 技術(shù)教育支持。除了贊助和支持如同濟(jì)電車隊(duì)這樣的賽事，ADI也自行組織或與高校聯(lián)合舉辦比賽。此外也與高校合作出版書籍、課程等，其中部分課程已被評(píng)為國家級(jí)精品課程（金課）。此舉旨在利用先進(jìn)的技術(shù)支持學(xué)生創(chuàng)新，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力；

? 人才培養(yǎng)。通過實(shí)習(xí)項(xiàng)目和招聘活動(dòng)吸引優(yōu)秀人才加入ADI。

“當(dāng)前社會(huì)正處于一個(gè)快速變革的時(shí)期，從傳統(tǒng)的燃油車到電動(dòng)車再到如今的無人駕駛，乃至未來的機(jī)器人、人工智能，我們正經(jīng)歷著前所未有的技術(shù)革新。我們希望在未來能有更多的機(jī)會(huì)與像同濟(jì)大學(xué)這樣優(yōu)秀的學(xué)校和學(xué)生們合作，共同延續(xù)創(chuàng)新精神。例如，在今年我們的合作重點(diǎn)可能仍然集中在電池管理系統(tǒng)（BMS）電氣化方面，目前我們正在從傳統(tǒng)BMS向無線BMS技術(shù)過渡。展望未來，汽車智能化方面也存在著巨大的合作潛力?！标愱刈詈髲?qiáng)調(diào)。