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3）。

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。