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奔驰、奥迪及宝马,为什么玩不转电动方程式锦标赛?

赛车 时间:2021-09-16 09:16来源:竞报体育整理编辑:竞报体育我来说两句

【导读】奔驰、奥迪及宝马,为什么玩不转电动方程式锦标赛? 话说上月刚收尾没多久的2020-2021赛季电动方程式锦标赛(英文:FormulaE,简称FE)柏林站可谓是一波三折,赛前,居然有10支车队以及18位车手拥有理论上的夺冠可能;最后一回合比赛之前,仍有14位车手拥有理

奔驰、奥迪及宝马,为什么玩不转电动方程式锦标赛? 

话说上月刚收尾没多久的2020-2021赛季电动方程式锦标赛(英文:FormulaE,简称FE)柏林站可谓是一波三折,赛前,居然有10支车队以及18位车手拥有理论上的夺冠可能;最后一回合比赛之前,仍有14位车手拥有理论上的夺冠可能。

在经过一场完全无法预测的大混战之后,原本并不处于领先集团的梅赛德斯-奔驰车队戏剧性地包揽了车队以及车手的双料冠军,成为最大赢家。

然而,可能这次突如其来的冠军令奔驰自己都始料未及,因为就在收官战举行的不久前,奔驰车队已经宣布在赛季结束后正式退出FE赛事;而距离奔驰车队在2018赛季末退出DTM房车大师赛,加入这项已经举办到第八年的世界最顶级电动汽车赛事,也仅仅过去了2年。

无独有偶,早在奔驰宣布退出之前,同为德系豪华品牌的奥迪以及宝马车队早已相继宣布在2021赛季结束之后退出FE赛场,尤其是奥迪,作为见证FE赛事成长的“八朝元老”,如此举动实在令人惋惜。而奥迪给出的理由则耐人寻味:FE项目已经达到了其“目的”,但具体是什么目的,奥迪似乎也未明说。

至此,FE赛事仅剩下了5家汽车制造商车队。从门庭若市再到无人问津,FE仅仅用了一年时间,也是闻所未闻,见所未见。

照理说,作为民用电动汽车技术的“金字塔”,FE电动赛车是车企施展其高精尖技术的最佳舞台。虽然的确会比较烧钱,但作为世界汽车发展的大方向,若能将赛用的电动技术进行民用化,其前景之广阔,想必也是一比非常值得投资的买卖。

既然如此,奥迪这边“达到目的”的措辞就显得比较荒谬,毕竟先进技术一定是向前发展的,总得有个先行的试验场吧?

▲ 作为目前奥迪阵营最高端的纯电动车,奥迪e-tron GT实为保时捷J1平台诞生的姊妹轿跑车型,虽然性能出众,但依旧不能摆脱电动车的“续航焦虑”问题

因此,BBA像是“商量好”一般地退出FE赛事,其中必定还有故事可挖。

果然,原来在2021年7月3日,一场事关2025年之后F1赛事动力单元规则的重要会议在奥地利悄然进行,与会各方包括未来留在F1的三家引擎供应商——戴姆勒(梅赛德斯-奔驰的母公司)、法拉利以及雷诺这三家车企的CEO;此外,还包括虽然不造车但却自掏腰包研制F1引擎的红牛运动饮料老板马特西茨、F1主席多梅尼卡利,以及国际汽联主席让·托德。

▲ F1 2022赛季的全新世代样板车

而据外媒报道,除了三家主机厂引擎供应商以及红牛之外,两家德国车企的CEO——保时捷的奥利弗·布鲁姆以及奥迪的马库斯·杜斯曼也参与了此次会议。

因此,这极有可能是未来有新主机厂进入F1赛事的积极信号——这不就是刚刚宣布退出FE赛事的奥迪么?好家伙,把自家兄弟保时捷也给一块带进场了。

兜兜转转,难道这些浓眉大眼的主机厂玩的都是一出“自吸大V8,环保去**”?

事情显然没有那么简单。

最为世界上最顶级的汽车赛事,F1(Formula 1)世界一级方程式锦标赛的热度近几年在国内确实有所衰退;但在全球范围内,仍然没有任何汽车赛事能够让F1的霸主地位动摇一分。

而F1在国内热度的减退也可以从很多角度去解释,例如电视赛事转播的减少,赛事宣传部门对于网络媒体的不重视;一代“车王”迈克尔·舒马赫的退役;以及可能是最重要的原因之一——F1动力单元的混动化

已经有多少人在7年前的2014年,一听到混动世代F1赛车的V6涡轮增压引擎的“孱弱”声浪后,遗憾地关掉了电视机的?其实车辙君也是曾经之一。

但促使在从事汽车媒体行业后重新关注F1赛事的契机显然也不是这个确实是“差点意思”的V6引擎声浪,而是在其它方面。譬如,在取消“极不环保”的加油环节之后,各大车队的战术使用策略会发生什么变化(比如最典型的,什么是“undercut”,大家如果感兴趣的话可以另写一篇文章),以及更重要的,对于F1的混动技术的兴趣。

作为这个星球上科技含量最高也是造价(指的是造价,而不是所谓的“身价”)最高的车种,没有之一,F1赛车所蕴含的“黑科技”那是数也数不完,说那也是说不透。

但作为一台赛车,F1赛车自然也不会违背以下几个宗旨:结构尽量“简单”,当然这里可能更会指向可靠性以及轻量化等要素;安全,包括结构安全、功能安全,以及车队技师的维保安全等。

▲ 雷诺2014赛季动力单元示意图

因此,F1的混合动力单元,从大体的结构来说,也依旧是属于一种不插电的重混结构,实质也就是HEV结构的一个性能取向的超级变种。

根据FIA发布的2014版F1技术规则,F1的混合动力单元被细分为6个模块,它们分别是:内燃机(Internal Combustion V6 Engine)、涡轮增压器(Turbo Charger)、动能回收电机(MGU-K)、热能回收电机(MGU-H)、能量存储单元(Energy Store)以及控制单元(CE)。

参考上图可以发现,即使是黑科技点多如繁星的F1混合动力单元,依旧有我们熟悉的名词出现,譬如MGU-K,从基本原理上说,也可以看作是一个究极赛用版本的动能回收电机。在车手踩下刹车制动车辆时,通过回收发动机与变速箱暂时分离时的曲轴能量来给赛车的电机单元进行实时补能,以爆发出整套混合动力单元的最强水平。

而MGU-H可以算是整个F1混合动力单元中的“黑中黑”科技,以至于在2021赛季的引擎新规中,由于其研发成本以及造价过于高昂,对于部分非厂商车队的门槛实在太高,而被赛会宣布移除。

MGU-H虽译为“热能回收电机”,但其基本原理与动能回收电机并无差异,只是在实现难度上远超MGU-K。这是因为MGU-K的本体实质会串联在F1赛车单涡轮增压器(限制涡轮数量是赛会规定,并且F1赛车不被允许使用可变截面涡轮)的转轴之上。

▲ 我们有时会在某些涡轮增压车上听到类似“啾啾”的声音,这就是在涡轮进气道改装了“泄压阀”的排气声;而现今的量产车基本都会把多余空气直接直接排入排气管道内,这样就不会扰民了

我们都知道,涡轮增压器的起压永远具有迟滞性,这是因为其原理本身就是通过利用发动机排出的废气从而进行增压的,而排气永远是发动机四冲程的最后一个步骤;而相对的,其泄压自然也会慢发动机本体一步,因此,便会经常出现压力“过剩”的情况。这个时候,一般的车辆便会在涡轮的进气端设置一个泄压阀,以排出这段多余的空气。

▲ MGU-H系统工作示意图

但对如今倡导“环保”的F1赛事来说,自然是连这段“多余”的能量也不想放过。而MGU-H的精妙之处便在于通过串联涡轮增压器的转轴,回收涡轮在“超转”时的那部分动能,储存起来,既能在回收多余动能时充当“旁通阀”的作用,还能够反向充当一个“电动涡轮增压器”:在需要涡轮迅速起作用时,更早推动涡轮内部叶片的旋转以快速建压,以减少发动机的涡轮迟滞。

但问题就在于,即使是一台技术顶尖的F1 V6赛车发动机,其最高转速也就“只”能攀升到16000rpm左右;而即使是我们民用的涡轮增压器,也能轻轻松松上到100000rpm(你没有看错,就是每分钟10万转!),更何况是F1的涡轮呢(虽然F1技术规则对于涡轮的最大转速也是有一定限制的,但显然也会超过10万转/分)?

因此,对于这个小小的MGU-H单元来说,其需要面对的工作环境是可想而知的复杂,对于其温度以及强度都有着无比严苛的顶级需求。说句白话,这就是一份使劲往里砸钱,也难得溅起两滴水花的苦差。

虽然前文提到过,MGU-H单元已经在2021赛季被正式移除了,但既然是赛会做出的决定,自然还是会有部分车队在一开始反对的,这毕竟关系到车队成绩的根本利益。而这几支车队,其实也就是财大气粗的引擎供应商车队,譬如法拉利、奔驰以及雷诺。

那么,为什么这些大车队还舍得继续给MGU-H“烧钱”呢?答案其实也不难猜,因为它们各自都已经能把类似MGU-H的技术给民用化了。而倘若MGU-H能够继续存在,对于其后续的民用技术的开发以及使用显然是依旧得利的。

我们就拿奔驰这边来举例说明。全新一代奔驰C63 AMG“八缸变四缸”的消息想必大家也有所耳闻,当然了,相信各位投“不接受”票的一定占绝大多数;但咱们用键盘投的票还真不作数,大势所趋,就先得拿最“便宜”的八缸AMG来“开刀”(若此处有C63车主,不妨来留言区聊聊您的看法)。

参考上图全新一代C级AMG动力传动系统的示意图,说实话,还真没啥大新意。简单说,这就是一套P0+P4的插电式混合动力系统。其中,“P”指的是position,也就是混动系统中的电机位置。“P0”,指的是经由皮带轮传动的48V启发电一体电机,这套机构相信大家也并不陌生了;而“P4”,则指的是独立于后轴的纯电驱动单元。

虽然其具体参数目前还是不确定的,但就光凭奔驰这台暴躁无比的M139四缸发动机,就已经能在A45 S AMG上输出整整421Ps马力,因此,只要后驱电机稍微“使点劲”,其混合动力单元的综合马力显然是能够达到600Ps的水准的。

但毕竟是一台C63,难道真没什么“干货”瞧瞧?那显然是不可能的。答案就在这个看似“平平无奇”的涡轮增压器上。奔驰为何要采用对车辆性能几乎毫无作用的P0混动系统(当然,这显然会带来更经济的油耗表现),想必有给这套涡轮增压器“腾位”的考量——没错,这是一个电驱动的涡轮增压器,简单说,也就是电动涡轮,E-Turbo。

各位是不是想到了什么?没错,这套E-Turbo的工作原理,与F1混动赛车上的MGU-H单元极为类似。这套由盖瑞特提供的电动涡轮能够在400V电压的作用下,通过其同轴电机进行更早的起压,直至攀升到156000rpm的最高转速。当然了,E-Turbo之中的电机显然不具备MGU-H电机的动能回收功能,所以也使其结构变得更为简练。

在这套电动涡轮辅助P0电机的加持下,官方宣称,这台M139发动机有着能够输出超过330kW(450Ps)的恐怖实力;此外,在涡轮电机的辅助下,涡轮迟滞现象必然会进一步减弱,再加上车辆后桥独立电机的辅助出力,这套动力单元的实际表现,兴许深不见底。

写在最后

FE到底好看吗?如果是喜欢瞬息万变的车手排位变化,那么FE值得一看。但为什么理应作为“大趋势”的FE赛事却屡遭抛弃?答案除了赛事规则的诸多限制,想必还离不开二字,那就是绝对的性能

现今的FE赛车,其续航甚至撑不起一场顶级的GP赛事,于是只能放在街道举行,令观赛体验大打折扣;此外,电动车糟糕的续航表现与补能效率,使车手甚至需要在比赛期间直接“跳车”,以代替传统的进站补能环节。

而为何会出现如此“紧张刺激”的排位变化?其实质或许便是因为纯电赛车的续航表现实在太过糟糕,因此车手纷纷采取“吸尾流”式的跑法节省能源,以便在最后时刻采用“攻击模式”进行超车。因此,FE赛事的绝大部分时间,就像是在玩一场“老鹰捉小鸡”的省电游戏,到底好不好看,这就看个人了。

也怪不得,即使表面上大声呼吁,但各大传统主机厂自己也都玩不下去了,还是老老实实做好混动吧。

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