賽車運動是世界上最受歡迎的電視轉播運動之一，每年的總收視率以十億計。它獲得廣泛的媒體關注，并產生巨大的贊助收入。隨著許多世界領先的汽車品牌參與某種形式的賽車運動，為這些公司提供了一個寶貴的平臺，以展示其工程資質的實力。

除了具有競爭價值外，汽車制造商還重視參與賽車運動帶來的其他好處，即促進他們正在進行的產品開發(fā)計劃。許多最初在賽道上看到的技術奇跡最終被采用到了乘用車上——從而提高了性能，改善了燃油經(jīng)濟性，并提高了乘員的安全程度。源于此的關鍵創(chuàng)新涉及混合動力發(fā)動機、車載網(wǎng)絡、診斷數(shù)據(jù)的獲取、更高效的凸輪軸布置、自動變速系統(tǒng)、空氣動力學的改進、先進底盤材料的使用和再生制動。

賽車運動奮進的新時代

隨著電動車(EVs)開始加速普及，ABB國際汽聯(lián)(FIA)電動方程式(Formula E)世界錦標賽的賽程現(xiàn)在被認為是汽車創(chuàng)意的重要試驗場。它的E-Prix賽事?lián)碛幸粋€參與度很高且持續(xù)上升的全球車迷群體，正在幫助消除電動車不能令人興奮的迷思。有一系列高知名度的汽車品牌參加了這個比賽，包括梅賽德斯-EQ®。技術再次有巨大的潛力跨越到主流汽車——特別是在能量回收機制或電源管理系統(tǒng)方面。

在Formula E中，賽制在不斷演變——車隊需要能夠做出相應的反應。例如，在Formula E的前四個賽季中，車手們不得不在比賽中途換車，拋棄他們最初使用的那輛，換上第二輛充滿電的車。在Formula E的第五個賽季(2018年底)，這一切都改變了。從那時起，所有參賽車隊的賽車都需要有足夠的電池容量來完成整場比賽，而不進行任何替換。為了應對這一變化，各車隊的技術人員不得不在車輛工作能效上邁出巨大的步伐，并大幅提高儲能密度。

將Formula E工程帶入現(xiàn)實世界的場景中

因此，現(xiàn)在讓我們來看看在賽道上發(fā)生的事情將對我們在未來幾年購買的電動車產生哪些影響。為Formula E第二代賽車開發(fā)的技術應該對大眾市場的電動車設計有長遠的好處。以下是最重要的一些好處：

1.電池技術

如果要加快電動車的商業(yè)化進程，需要克服的一個關鍵障礙是消除消費者對這種車輛無法行駛足夠里程就耗盡電量的擔憂。通過采用新的電池化學成分的實驗，再加上動力總成能效的提高(這兩點在某種程度上都來自于Formula E賽車完成的工作)，現(xiàn)在市場上的電動車型能夠在需要充電之前行駛超過200英里。同時，充電基礎設施的全面鋪設和快速充電技術的出現(xiàn)，都有助于進一步解決消費者的“里程焦慮”問題，確?？梢钥焖佟⒎奖愕剡M行充電。

2.動力總成

對于Formula E賽車和大眾市場電動車模型的動力總成，其目標基本相同。這些目標主要是最大化電力傳輸能效(采用精密的馬達算法，實現(xiàn)更快的開關以避免損耗)，并使用動能回收機制補充電池儲備。達到這些目標，電池耗盡的速度將減緩，車輛在需要充電之前所能行駛的里程將增加。

目前，大多數(shù)消費者的電動車所使用的主電源總線的額定電壓為400伏。在Formula E賽車的推動下，更高電壓的動力總成已得到利用，現(xiàn)在正在開發(fā)800 V系統(tǒng)，以用于大規(guī)模市場部署。傳統(tǒng)的硅功率分立組件不能解決這些更高電壓值。需要采用寬禁帶組件，如基于碳化硅(SiC)工藝技術的組件。SiC已用在Formula E賽車的動力系統(tǒng)中，其更高的能效水平和對惡劣運行條件的適應性被證明是極有優(yōu)勢的。

安森美(onsemi)在Formula E動力總成開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。例如，它協(xié)助梅賽德斯-EQ電動方程式車隊使用卓越的汽車級功率組件開發(fā)超高能效的動力總成系統(tǒng)。兩家公司緊密合作以提高主驅逆變功率級的能效水平。隨后利用從這樣的項目中獲得的經(jīng)驗來提高消費者電動車動力總成的能效。

3.快速充電

電動車主電源總線已轉向采用更高電壓——有助于提高工作能效和減少潛在損耗。然而，從充電的角度來看，它也將具有相當大的價值，使傳輸損耗減少。正如潛在的電動車客戶對車輛續(xù)航能力的擔憂一樣，他們也渴望確保充電不會出現(xiàn)不必要的困難。最新一代Formula E賽車的充電技術可以在30秒內提供4千瓦時的電量。在很長一段時間內，消費者的充電點還不能達到這樣的速度(配電網(wǎng)絡難以支持，而且充電器和電纜的電流承載能力也有問題)。然而，為電動車充滿電所需的時間正在不斷縮短——這一趨勢將持續(xù)，采用最新的寬禁帶功率半導體組件至關重要。

4.再生制動機制

再生制動是Formula E賽車的一個重要方面，因為它意味著賽車可以獲得更多的現(xiàn)有能源。在賽車場景中，急剎車是常見的，顯然有足夠的機會進行再生。也就是說，在急剎車期間，捕獲這種能量的時間并不長，不足以將其轉移回電池中。超級電容器提供了一種暫時儲存回收能量的方法，這樣它就可以返回到電池中，或在賽車開始再次加速時應用到馬達中。

在Formula E設計中加入這些超級電容器是合理的，但它們的高價標簽將阻礙它們在消費者電動車中的使用，因為需要控制成本。此外，消費者電動車的制動與運行比率將低得多，因此所帶來的好處將沒那么大。即便如此，電動車制造商正在投入大量的工程努力，開發(fā)高性價比的能量回收系統(tǒng)，以用于大規(guī)模市場部署。

總結

賽車運動的創(chuàng)新與更好的道路車輛的發(fā)展之間的關系仍然非常明顯。像梅賽德斯-EQ銀箭02(Silver Arrow 02)這樣的Formula E賽車現(xiàn)在正承擔著技術驅動的重任。Formula E是OEM設計新電動車型和指定組成部件的全球平臺。它所產生的持續(xù)的知識轉移將在使社會的汽車功能電子化目標得以實現(xiàn)方面發(fā)揮關鍵作用。

安森美一直在大力參與這種知識轉移。公司能夠利用其在Formula E賽道和研究中心獲得的經(jīng)驗，加上其在SiC和氮化鎵(GaN)技術方面的專知，應用于我們道路上的電動車。從而使DC-DC轉換能效更高，而且可達到更高的電壓和更快的開關速度。通過這些創(chuàng)新，電動車將成為對購車者更有吸引力的選擇，這將有助于加大這些車輛與日普及。