汽车：DHBW Engineering - 使用 EOS P 396 生产赛车冷却系统

汽车：DHBW Engineering - 使用 EOS P 396 生产赛车冷却系统

大学生赛车系列因电动车创新而闻名

 复杂且重量较轻的散热组件使蓄电池箱内的最高温度从 80 °C 下降至仅有 50 °C。 这就意味着冷却性能上升了 100% 以上 (由 DHBW Engineering Stuttgart 提供)。

Enzo Ferrari、Ferry Porsche、Ferruccio Lamborghini—— 他们都是自己生产跑车,因为他们无 法找到能够满足自己愿望的车。每年参加大学生方程式系列大赛时,看着自己的车站在起跑线上的梦 想就成为了现实。根据当前的环保要求,重点放在了电动发动机上。eSleek14 属于 DHBW Enginee- ring Stuttgart 车队,配备两台电动发动机,均为 60 马力。驱动这辆高速赛车的电力来自横向固定在 车内的蓄电池。空气冷却系统的结构由作为增材制造专家的 EOS 提供支持。

挑战

这台双发动机汽车的驱动装置结构非常复杂。实际的动力传动系统比传统的内燃机简单,但这被 集成储能装置的麻烦所抵销了。 在 eSleek14 中,它们包括锂聚合物电池——24 个模块,总容 量为 6.7 kWh。这个动力源被装 在由玻璃钢纤维制成的夹心式蓄电池箱内,同时由集成电池管理 系统(BMS)来控制每块电池的充电和放电。

由于其电池的化学特性,锂离子电池是易燃的。总的来说,电池组的物理保护和系统的可靠通风 同样重要。因为过热会导致损坏甚至起火。与 BMS(电池管理 系统)相关,因此控制热量的积聚非常重要。同时,经过优化的散热可保证能量供应的最佳性能 和确保电动发动机的动力分配。

开发者心中的另一个不变的因素 是每个组件的重量。电池组必须尽可能小且密集包装,以便提供最大的动力同时占居最少的空 间。同时,必须确保预定的范围——谚语上叫作化圆为方。这 是 eSleek14 设计师们所面临的挑战。他们的解决方案还必须满足方程式系列赛车的碰撞要求。

解决方案

整个蓄电池系统的建造方式要保证机械保护和电气保护,同时还要优化冷却。三个连续通道通过流入和流出气流的方式保证了蓄电装置的空气供给和通风冷却空气从前端进入,沿着电池分配到三个通道,然后通过一个歧管汇合在一处,最后被向上抽回,由一个径流式风扇驱逐——这是建造师们的一个技术杰作。

然而,这样的组件并不单独销售。增材制造工艺在这方面提供了非常有价值的选择。负责 2013/2014 年款汽车电池建造和高压装置冷却概念的 David Köhler 证实了这一点:“我们决定采用增材制造技术生产冷却管道,得益于 EOS 的技术,我 们获得了全面的设计自由度。对于如此小的批量,注塑成形法没有意义,我们无论如何都必须更改结构设计。”对于 2013/2014 赛季,与上一年一样,EOS 教会了车队如何最大限度利用增材制造技术的优势。

在蓄电池箱的开发方面,不仅可以实现每个模块之间的冷却通 道,还可以实现可以在蓄电池箱末端以最高效的方式将空气向回导出的冷却风管。为了满足严格的组件重量规范,车队选择了轻的尼龙材料 PA 2200 来建造。 该材料的特点是刚度高和良好的热导率——这对于汽车运动应用来说是完美的特性。

结果

风道采用 EOS P 396 材料制作,激光束逐层熔化粉状材料形成最终的组件。大量的组件测试 表明,这种结构符合所有的安全标准。下一步是将这些组件成功地集成到车辆中。重量也达到了所需条件:冷却风道组件的重量 仅有 77 克。每一克的重要性体现在 eSleek14 的总重量只有 180 公斤,比功率仅为 1.5 kg/ hp。相比之下,保时捷 911 GT2 公路赛车中每单位马力可转换为 3 公斤的重量。

该车队能够将冷却性能提高 100% 以上。总之,蓄电池箱内的温度从高达 80 °C 下降至 只有 50 °C。冷风分配也更加均匀。该车队在霍根海姆赛道上的成绩清楚地表明,在散热过程中没有任何发烫的现象。在加速试验中令人震惊的多项性能不合格后,该车队在耐力和效率测试中 仍然表现不俗,这两项指标均排到了第四位。虽然加速试验不合 格,该车队仍然取得了总体排名第七的成绩。在巴塞罗纳赛道的比赛最终证明,该汽车不
但速度快,而且可靠和高效。“ 我们紧跟世界最强车队的脚步。 经过巴塞罗纳和霍根海姆两站比 赛后,我们处于全球排名榜前十 名,”Köhler 自豪地总结道。

未来几年的长期成绩值得关注。 作为下一代工程师们的一个训练 赛系列,大学生方程式大赛有着 难以估量的价值。“现在,我们正在为将来的创新打下基础。” 这是 EOS 战略与业务发展部负责人 Nikolai Zaepernick 可以确 定的事情。“对于我们,这是个有意识的选择。这类应用在未来几年电动公路汽车中的使用潜力 巨大。