技術(shù)上看，電動汽車正迎頭趕上燃油汽車資料下載

作者 Steven Keeping, Mouser Electronics FIA認(rèn)可的街頭循環(huán)系列賽展示了電動汽車的性能，并承諾將改變行業(yè)沉悶的形象 電動汽車（EV）——一種使用一個或多個電動馬達(dá)驅(qū)動的車輛，其電動馬達(dá)從電池獲得動力，而電池則需要從外部電力供應(yīng)來充電——-正遇到沉悶形象的問題。相較于動力無限的Detroit V8發(fā)動機的狂野咆哮，或者是歐洲運動轎車直列6缸汽油發(fā)動機的尖叫轟鳴，日產(chǎn)Leaf的同步電動馬達(dá)轉(zhuǎn)動時僅嗡嗡作響，但這并不意味著它就“低人一等”。 目前EV銷售量非常低，名氣也還不高。電動車同美國市場中最暢銷的一些車輛產(chǎn)品相比基本沒有任何競爭機會。這些電動汽車中，知名的有通用汽車的雪佛蘭Volt、日產(chǎn)的Leaf、特斯拉的Model S和豐田的普銳斯插電版本，這四種型號的汽車占據(jù)了2011年以來美國電動車225000總銷量的80%。福特的Fusion Energi和三菱i-MiEV 也很受歡迎。然而，除了高檔的特斯拉，所有電動汽車都屬于低檔或中檔車輛， 不受人矚目，如果能勉強贏得回頭率，那也只是它們在開過時的安靜讓人感到意外。 然而，外表不起眼的現(xiàn)代EV車輛其內(nèi)部卻非常復(fù)雜，與來自于 Michigan，Bavaria或者Greater Tokyo的傳統(tǒng)車輛相比，技術(shù)毫不遜色。 比如，在使用24千瓦時的鋰離子（Li-ion）電池組時，相對溫和的日產(chǎn)Leaf電機將產(chǎn)生80千瓦（110馬力）動力和280牛米的扭矩扭矩（210磅?英尺）。這股動力足以推動車輛在十秒鐘內(nèi)從0加速到100公里/小時（0到-62英里），對于一個緊湊的五門掀背車來說，這個數(shù)字并不顯得太寒酸 ，而且該車輛還通過了環(huán)境保護局（EPA）的燃油經(jīng)濟性評級，其復(fù)合指數(shù)為每加侖的汽油行駛115英里，相當(dāng)于2.0升/ 100公里。 不過，這些數(shù)字對大街上的男人們意義不大，他們在為自己選擇下一輛車時并不關(guān)注這些。真正吸引人的是——汽車營銷人員也心知肚明——與賽車品牌的關(guān)聯(lián)?？吹侥愕暮蜻x車的標(biāo)識出現(xiàn)在贏得印地賽車、一級方程式或世界汽車?yán)﹀\標(biāo)賽比賽的高性能汽車上，這種刺激要遠(yuǎn)比規(guī)格表的小字要強烈很多。 目前電動車也擁有了自己的展示場所，國際汽車聯(lián)合會官方（FIA - 賽車運動的管理機構(gòu)）單座總冠軍賽從去年09月份的北京站開始，將持續(xù)到2015年6月。冠軍賽將在10個全球領(lǐng)先的城市中心舉辦——除北京外還包括倫敦、邁阿密和布宜諾斯艾利。十支車球，每隊兩位車手，將使用高性能EV——Spark-Renault SRT_01E參與比賽。 但E級方程式的意義并不只是為了提升電動車的美譽度;據(jù)E級方程式控股的CEO亞歷杭德羅·亞甲所說，總冠軍賽將成為“圍繞我們城市未來關(guān)鍵要素的電動車的研究和開發(fā)的框架。”傳統(tǒng)汽車的一些技術(shù)，如雙頂置凸輪軸、四氣門每缸以及防抱死制動系統(tǒng)，都是在賽車中被發(fā)明或者被完善，然后才惠及到普通的公路運行車輛，E級方程式組織者希望他們的賽事將為電動汽車產(chǎn)業(yè)帶來同樣效果。 注：2014年9月14日，F(xiàn)ormula E電動方程式北京站(Beijing ePrix)比賽在國家奧體中心“鳥巢”和“水立方”周邊的街道舉行。經(jīng)過一天的角逐，來自奧迪運動ABT電動方程式(Audi Sport ABT Formula E Team)的車手盧卡斯·迪·格拉斯(Lucas di Grassi)獲得冠軍。 尖端技術(shù) 在北京舉辦的第一場E級方程式比賽讓車迷們沸騰不已，也證明該系列賽并非噱頭。在這項激烈賽事中冠軍最終由 Audi Sport ABT車隊的前F1車手Lucas di Grassi獲得。在總計52分鐘的比賽中di Grassi的平均時速為127.5公里每小時（79.2英里每小時）。排在第二位的是Andretti車隊的前雷諾F1測試車手和三級方程式選手Franck Montagny，成績僅落后第一名2.9秒。 盡管E級方程式的性能表現(xiàn)優(yōu)異，但并沒有給從事商業(yè)EV設(shè)計的汽車工程師帶來多少驚喜。盡管最新型的EV多用鋰離子電源組，不過其能源密度大約為700瓦時/升，要遠(yuǎn)低于汽油的10千瓦時/升，但EV不會排出有毒氣體，而且還有一些其它優(yōu)勢。其中關(guān)鍵的一點是，與燃?xì)獍l(fā)動機相比電機的效率更高，在驅(qū)動車輛行駛時，EV電能到機械能的轉(zhuǎn)換率為75%到85%，而燃?xì)獍l(fā)動機化學(xué)能轉(zhuǎn)為機械能的效率只有25%到30％。其次，EV的電動機比汽油發(fā)動機更緊湊，更節(jié)省空間，因此可以容納更多的電池并帶來更大的整體能量。（圖1） 圖1：EV電動馬達(dá)，比如在BMW i3中所用的這個，更輕便也更小巧。（版權(quán)所有：BMW） 盡管如此，同中檔的EV的相比，傳統(tǒng)汽車整體性能更好，巡航范圍也更大。糾其原因，主要是因為內(nèi)燃機擁有130多年的歷史研發(fā)積累。雖然EV本身可能比大家認(rèn)為的發(fā)明時間更早——電池動力汽車可以追溯到19世紀(jì)30年代，甚至可能更早——但只是在過去的20年間，各大汽車廠商才紛紛投入可用資源進行EV的密集開發(fā)。 這樣的結(jié)果是，電動汽車正在快速迎頭趕上燃油汽車。比如特斯拉的最新款產(chǎn)品，Model S，它是一款后輪驅(qū)動的電動汽車，其動力來源于60或85千瓦時的鋰離子電池組。 Model S上面有一個安裝在后軸中部的三相四極AC感應(yīng)銅轉(zhuǎn)子電機，內(nèi)含一個液體冷卻的動力總成，能夠驅(qū)動2100公斤（4630磅）的車輛以210公里/小時（130英里）的最高時速行駛，續(xù)航里程為425公里（265英里）。這個高大上的車輛還有其它一些特性，包括一個變頻驅(qū)動器和帶能量回收的制動系統(tǒng)。 在低轉(zhuǎn)速時燃?xì)獍l(fā)動機產(chǎn)生的扭矩和功率都較小，這意味著必須通過一系列齒輪，以使發(fā)動機能夠快速提升轉(zhuǎn)速以達(dá)到不錯的加速效果。即使這樣，最大功率和扭矩僅受限于相對較窄的轉(zhuǎn)速段內(nèi)，達(dá)到最大扭矩時轉(zhuǎn)速為最大值的一半，而達(dá)到最大功率時轉(zhuǎn)速接近最大極限，因此為滿足不同的道路狀況，需要頻繁換檔（圖2）。相比之下，EV可以在一開始就輸出最大扭矩，并平滑的持續(xù)提供功力，只在最高轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)尾部動力有所下降。相應(yīng)地，電機的輸出功率將在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平滑上升，即便是在轉(zhuǎn)速上限的尾部也基本沒有下降（圖2）。 圖2內(nèi)部火塞引擎在峰值扭矩輸出時轉(zhuǎn)速為最大值的一半，并且峰值功率輸出僅限于相對狹窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。（版權(quán)所有：Woodbank通訊有限公司） 圖3電機從零轉(zhuǎn)速開始輸出峰值扭矩，車輛加速非常快。（版權(quán)所有：邁凱拉輪應(yīng)用技術(shù)） 因為電機輸出動力的方式特殊，具有較低標(biāo)稱性能的EV在起步時表現(xiàn)接近于一個性能更強的傳統(tǒng)車輛。比如，Model S，具有一個310千瓦（416馬力）的發(fā)動機，其輸出扭矩為600牛米（443磅?英尺），可以推動車輛在4.2秒內(nèi)從0加速到100公里/小時（62英里）。這種加速效果甚至超出寶馬M5，要知道后者是一款高性能著稱的歐洲運動轎車，具備與前者相似的大小，只是重量略低（1945公斤（4288磅）），但卻擁有一個418千瓦（560馬力）、680牛米（500磅?英尺）的燃油發(fā)動機。 E（娛樂信息）級方程式 雖然E級方程式的誕生源于FIA的期望，即提升能源、移動性和可持續(xù)性的正價值，但也許目前最大的好處是，E級方程式將成為EV技術(shù)的測試溫床，將激發(fā)電池、動力傳動系統(tǒng)、電機以及發(fā)動機管理等的進一步發(fā)展。 該電動汽車從靜止起步，3秒內(nèi)將車速快速提升到百公里每小時（62英里每小時），并最終攀升至225公里/小時的最高車速（150英里每小時）。在排位賽時，車手可以完全使用200千瓦（270馬力）的全部潛在動力，不過在正式比賽時，為將電池續(xù)航延長到30分鐘左右，最大功率被鉗制為150千瓦（203馬力）——只能有限的使用額外的30千瓦（40.5馬力）以用于超車。 這并不意味著2014年總冠軍賽會很無聊。 FIA正在使出渾身解數(shù)試圖提升E級方程式的趣味性，以提升公眾對EV的品牌形象認(rèn)知。 就首批賽車手來說，賽事圈并不缺天才。二十個車手中有十三個曾經(jīng)完成過F1賽事，他們將參與E級方程式的爭奪。在第一場比賽中，最后一個拐彎處發(fā)生了一場意外，Nick Heidfeld（F1賽車的常規(guī)賽事完成者）的Venturi 與 Nicholas Prost的Renault兩輛賽車碰撞到一起，最終前者的賽車以底朝天式結(jié)束了比賽，也表明了賽車車手間的爭奪級別是相當(dāng)高的。 所有這些車手為總計10支的車隊參賽，包括賽車愛好者熟悉的一些車隊，比如奧迪，Andretti,，雷諾和Virgin，當(dāng)然也包括一些新成立的式E級方程式賽車團隊，如China Racing，Dragon Racing和Mahindra Racing。 當(dāng)然，車輛使用的EV技術(shù)也是世界上最先進的;例如邁凱輪電機驅(qū)動車輪時具備世界上最高的功率重量比，提供高達(dá)200千瓦（270馬力）的動力，而馬達(dá)僅重26千克（7.7千瓦/千克）。相比之下，用于2014年F1賽季的1.5升V6發(fā)動機可以產(chǎn)生450千瓦動力，但發(fā)動機卻重達(dá)120公斤（3.75千瓦/千克）。 每支球隊都將基于法國公司建造的Spark-Renault SRT_01E來打造賽車，還有Spark Racing技術(shù)，并與一些領(lǐng)先的賽車公司組成財團彼此協(xié)作。但這并不是說所有的賽車完全等同。例如，車隊可以自由地調(diào)整電源管理軟件以確定如何最好地在比賽過程中管理電池能量，只要所提供的電力不超過規(guī)則中的詳細(xì)條例。每個電池組都集成了一個主控系統(tǒng)，用于監(jiān)控每個電池單元的電壓和溫度，以確保不會有什么異常發(fā)生。工程師可以選擇關(guān)閉或者限制電池組中某些單元的輸出，在些許性能下降的代價下以保持降溫并控制溫度在接受范圍內(nèi)。這種做法與一級方程式中使用的節(jié)省燃料并限制輪胎磨損的策略類似。 意大利 Dallara公司提供硬殼式底盤，由碳纖維和鋁制成，滿足最新的FIA碰撞測試標(biāo)準(zhǔn)——它們也同樣適用于一級方程式賽車。McLaren Electronics Systems提供了電動動力總成和電子設(shè)備，而另一家為一級方程式提供設(shè)備的知名公司，Williams Advanced Engineering，則提供了電池。電池采用了鋰離子（鋰離子）化合物，這一技術(shù)也備受中檔和高檔商用EV制造商的青睞。鋰離子電池提供了是佳的能量密度，充電速度也很快。電池組的重量限制在200千克（以鼓勵改進能量密度），并提供28千瓦時的電能。傳遞動力的是Hewland提供的五速換擋撥片序列式變速箱。 系統(tǒng)集成則由雷諾來監(jiān)督，這是一家領(lǐng)先的EV供應(yīng)商，該公司主要通過雷諾運動技術(shù)和雷諾F1運動項目來對賽車進行投資。賽車采用米其林特別設(shè)計的46厘米（18英寸）停步輪胎，可以在公路上提供良好的抓地能力。 除北京站外，比賽將在2.5到3公里（1.6至1.9英里）的長街賽道中進行。該循環(huán)賽包括長灘和柏林，甚至還有標(biāo)志性的摩納哥F1賽道（雖然E級方程式比賽將不會使用Grand Prix全部賽段）。比賽從靜止開始，并持續(xù)約55分鐘。因為電池在保證比賽所需時速時只能維持約30分鐘，司機被要求中途進站，比賽的下半場將使用第二（充滿電）輛賽車。國際汽聯(lián)特派員將監(jiān)督更換過程，確保所有安全設(shè)備正確使用，并強制約定最小更換時長。 除北京站外，比賽將在2.5到3公里（1.6至1.9英里）的長街賽道中進行。該循環(huán)賽包括長灘和柏林，甚至還有標(biāo)志性的摩納哥F1賽道（雖然E級方程式比賽將不會使用Grand Prix全部賽段）。比賽從靜止開始，并持續(xù)約55分鐘。因為電池在保證比賽所需時速時只能維持約30分鐘，司機被要求中途進站，比賽的下半場將使用第二（充滿電）輛賽車。國際汽聯(lián)特派員將監(jiān)督更換過程，確保所有安全設(shè)備正確使用，并強制約定最小更換時長。 同其它任何商業(yè)汽車賽事一樣，E級方程式系列賽正在吸引著更多的贊助商，他們熱衷于其中的魅力和榮耀，支持這些賽事，并致力于提高EV收益以及改進EV技術(shù)。 領(lǐng)先的電子分銷商貿(mào)澤電子，在為汽車工程師提供高科技解決方案方面已經(jīng)有多年專注經(jīng)驗，當(dāng)然在很多其它領(lǐng)域也如此。貿(mào)澤電子非常自豪地為E級方程式中國賽車車隊提供贊助，貿(mào)澤的標(biāo)志會出現(xiàn)在紅色車輛的前鼻錐處。與貿(mào)澤電子一同贊助中國車隊的其它廠商還包括：Vishay，半導(dǎo)體和無源元件的一家領(lǐng)先供應(yīng)商；Molex，連接器到線纜組件技術(shù)方面的一家領(lǐng)先供應(yīng)商。 在短短三年內(nèi)，E級方程式已經(jīng)從概念發(fā)展成為完全成熟的系列賽，盡管目前比燃油汽車要慢一些，但隨著白熱化競爭中技術(shù)不斷被迫提升，這一差距肯定會越來越小。該技術(shù)將注定進入公路行駛的EV中，提升他們對電動汽車的期許，據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，美國公路上的零排放汽車在2022年將提升到110萬輛。 (mbbeetchina)