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第五季Formula E:技术创新加速发生

时间:2019-07-24 作者:Maria Guerra,EDN特约作者 阅读:
每一季的Formula E电动方程式赛车都推动了电动车技术的演进...来看看最新一季的赛事有什么新鲜事!

电动方程式(Formula E)已经成为电动车创新技术的测试场,最新的第五季电动方程式赛车最后两场竞速,是在美国纽约布鲁克林红钩区(Red Hook)的城市赛道进行(下图1),共有11支车队、22位赛车手;用以竞速的电动赛车时速能在2.8秒内由0加速至100公里。

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图1:从场边看台拍摄的美国纽约布鲁克林红钩区的电动方程式赛道。(摄影:Maria Guerra)

以下是从过去两季的赛事中取得的一些技术创新:

电池

所有的第二代电动方程式赛车都是采用由麦拉伦(McLaren)旗下的McLaren Applied Technologies开发之电池(前一代车辆则是采用Williams Advanced Engineering的电池);新一代电池的电池容量比第一代赛车所采用的增加一倍,因此第二代车辆的赛车手能在整个赛程中驾驶同一辆车,不需要在赛事中途换车。

目前电动方程式赛车的电池是安装在车辆的单体底盘(monocoque chassis)中,内含大量的圆柱型电池芯。下表显示了两代电动方程式赛车的电池规格比较:

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在第五季赛事中,赛车手可以使用「进攻模式」(attack mode)来增加动力;要启动进攻模式,赛车手需要采取备战状态,将车子驶离主赛道进入一个引导块;而这些驶入引导块较迂回路线的车辆能取得额外的25kW功率。想要更激烈竞速的赛车手,会以这种提升动力模式跑个几圈以保持领先位置。

电池的电量状态(state of charge,SoC)是采用进攻模式时的重要考虑因素,因为车辆的再生刹车系统使用的扭矩量(amount of torque),取决于包括SoC与温度在内的电池条件(参考下图2)。

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图2:McLaren电池系统的充电画面。(摄影:Maria Guerra)

刹车

第二代电动方程式赛车使用的是新型电子式线控刹车系统(electronic brake-by-wire system),能对后轮刹车有更好的电子控制,改善车手的体验以及充分发挥再生刹车系统功能。

甘油发电机

每一辆第二代电动方程式赛车仍是采用甘油燃料发电机(glycerin fuel generators),是100%可回收的甘油燃料;这种发电机是以标准化制造的柴油引擎为基础──精确来说是Cummins KTA50型号──结合发电机制造商Aquafuel Research的专利技术以甘油来运转。

动力系统

每一支电动方程式赛车队伍可以开发自己的动力系统(powertrain),这也会是发生最多创新的部分。如何将特定装置(例如逆变器、马达…等等)的效率最大化,就是赢家与输家的区别所在。

根据Venturi车队动力系统设计师Louis-Marie Blondel的说法,该车队的动力系统是德国汽车零组件制造大厂ZF与日本半导体大厂罗姆(Rohm)的合作结晶:「在第五季,ZF提供逆变器(inverter),而其中仍运用罗姆的零组件(如SiC模块);该逆变器安装在车辆尾部尽可能低的位置(接近电动马达)。」

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图3:Venturi车队在开赛前检查车辆。(摄影:Maria Guerra)

Blondel补充指出,其第一代与第二代车辆动力系统的主要差别在于功率以及寿命:「我们必须使用更大功率,因此得让动力系统的效率比前一代系统更高,才能维持竞争力;当功率更大,若效率不佳就有可能会损失更多。」

而且,「因为我们整个赛季都得使用同一辆车,动力系统得完成更多行驶里程,因为电动方程式主办单位FIA的规定,我们也不能更换动力系统,因此动力系统需要更可靠,不然我们就得面临处罚。」

从每一季的电动方程式赛车,我们都可以看到像以上这样的技术演进,而这也推动了洁净、永续能源的进一步发展。

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN美国版;参考链接: What’s new on the fifth season of Formula E?,本文作者为电子工程师,也是自由技术作者,未来在EDN将看到更多他的文章;编译:Judith Cheng)

 

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