尖端技術(shù)

在北京舉辦的第一場(chǎng)E級(jí)方程式比賽讓車(chē)迷們沸騰不已，也證明該系列賽并非噱頭。在這項(xiàng)激烈賽事中冠軍最終由 Audi Sport ABT車(chē)隊(duì)的前F1車(chē)手Lucas di Grassi獲得。在總計(jì)52分鐘的比賽中di Grassi的平均時(shí)速為127.5公里每小時(shí)（79.2英里每小時(shí)）。排在第二位的是Andretti車(chē)隊(duì)的前雷諾F1測(cè)試車(chē)手和三級(jí)方程式選手Franck Montagny，成績(jī)僅落后第一名2.9秒。

盡管E級(jí)方程式的性能表現(xiàn)優(yōu)異，但并沒(méi)有給從事商業(yè)EV設(shè)計(jì)的汽車(chē)工程師帶來(lái)多少驚喜。盡管最新型的EV多用鋰離子電源組，不過(guò)其能源密度大約為700瓦時(shí)/升，要遠(yuǎn)低于汽油的10千瓦時(shí)/升，但EV不會(huì)排出有毒氣體，而且還有一些其它優(yōu)勢(shì)。其中關(guān)鍵的一點(diǎn)是，與燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)相比電機(jī)的效率更高，在驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛時(shí)，EV電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換率為75%到85%，而燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)化學(xué)能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的效率只有25%到30％。其次，EV的電動(dòng)機(jī)比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)更緊湊，更節(jié)省空間，因此可以容納更多的電池并帶來(lái)更大的整體能量。（圖1）

圖1：EV電動(dòng)馬達(dá)，比如在BMW i3中所用的這個(gè)，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(chē)整體性能更好，巡航范圍也更大。糾其原因，主要是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)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(shí)間更早——電池動(dòng)力汽車(chē)可以追溯到19世紀(jì)30年代，甚至可能更早——但只是在過(guò)去的20年間，各大汽車(chē)廠(chǎng)商才紛紛投入可用資源進(jìn)行EV的密集開(kāi)發(fā)。

這樣的結(jié)果是，電動(dòng)汽車(chē)正在快速迎頭趕上燃油汽車(chē)。比如特斯拉的最新款產(chǎn)品，Model S，它是一款后輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)，其動(dòng)力來(lái)源于60或85千瓦時(shí)的鋰離子電池組。 Model S上面有一個(gè)安裝在后軸中部的三相四極AC感應(yīng)銅轉(zhuǎn)子電機(jī)，內(nèi)含一個(gè)液體冷卻的動(dòng)力總成，能夠驅(qū)動(dòng)2100公斤（4630磅）的車(chē)輛以210公里/小時(shí)（130英里）的最高時(shí)速行駛，續(xù)航里程為425公里（265英里）。這個(gè)高大上的車(chē)輛還有其它一些特性，包括一個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)器和帶能量回收的制動(dòng)系統(tǒng)。

在低轉(zhuǎn)速時(shí)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩和功率都較小，這意味著必須通過(guò)一系列齒輪，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠快速提升轉(zhuǎn)速以達(dá)到不錯(cuò)的加速效果。即使這樣，最大功率和扭矩僅受限于相對(duì)較窄的轉(zhuǎn)速段內(nèi)，達(dá)到最大扭矩時(shí)轉(zhuǎn)速為最大值的一半，而達(dá)到最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速接近最大極限，因此為滿(mǎn)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(kāi)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(dòng)力有所下降。相應(yīng)地，電機(jī)的輸出功率將在整個(gè)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(méi)有下降（圖3）。

圖2內(nèi)部火塞引擎在峰值扭矩輸出時(shí)轉(zhuǎn)速為最大值的一半，并且峰值功率輸出僅限于相對(duì)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(jī)從零轉(zhuǎn)速開(kāi)始輸出峰值扭矩，車(chē)輛加速非?？?。（版權(quán)所有：邁凱拉輪應(yīng)用技術(shù)）

因?yàn)殡姍C(jī)輸出動(dòng)力的方式特殊，具有較低標(biāo)稱(chēng)性能的EV在起步時(shí)表現(xiàn)接近于一個(gè)性能更強(qiáng)的傳統(tǒng)車(chē)輛。比如，Model S，具有一個(gè)310千瓦（416馬力）的發(fā)動(dòng)機(jī)，其輸出扭矩為600牛米（443磅?英尺），可以推動(dòng)車(chē)輛在4.2秒內(nèi)從0加速到100公里/小時(shí)（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(chēng)的歐洲運(yùn)動(dòng)轎車(chē)，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(gè)418千瓦（560馬力）、680牛米（500磅?英尺）的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)。