在全球各大城市舉辦這類比賽很有意義,因為這些城市在推廣電動汽車改善空氣品質方面,可作為表率。

筆者有幸與Andretti車隊的聯合負責人Roger Griffiths,以及與該團隊合作的TE Connectivity的機械工程師Judith Henzel進行了交談。

作為車隊的聯合負責人,Roger擔任Andretti Autosport車隊的賽車運動開發總監,負責Andretti Autosport競賽的所有領域,包括印地賽車階梯(INDYCAR ladder)和Andretti E級方程式,以及Volkswagen Andretti Rallycross。除作為Andretti E級方程式的聯合負責人外,他還是Andretti Technologies的重要人物,協助塑造電能在賽車運動中的未來。

每6個月,就會有一名新的TE Connectivity工程師被安排到印弟安納波利斯(Indianapolis),與車隊一起旅行,履行合作夥伴關係的使命。

Judith Henzel是在E級方程式賽事工作的三位女性工程師之一。在擔任此職前,她是TE Connectivity汽車產業的專案經理,負責監督原始設備製造商(OEM)的全球技術資訊娛樂專案。Judith擁有德國威斯巴登應用科學大學機械工程學位。

目前,由老闆Michael Andretti領銜的Andretti車隊排名第13位——13是義大利的幸運數字(圖1)。Andretti車隊剛剛在紐約布魯克林(Brooklyn,也是筆者的家鄉)完成了7月份的比賽,紐約是這些城市街頭賽事的全球主要城市之一,且是第三賽季的一部分。

20180109NT01P1 圖1 TE Connectivity Andretti Technologies的E級方程式測試車。(圖片來源:Team Andretti)

電子技術和感測器使車隊達到新的速度水準,同時利用TE Connectivity Andretti Technologies E級方程式測試車作為車輪上的創新實驗室:從賽道到公路——開發感測器和連接方案,使車輛更可靠、引擎更潔淨,且未來的汽車連接也將更豐富。

我記得,當我還是住在布魯克林的青少年時,我們會去布魯克林碼頭區,在星期六晚上觀看未經批准的比賽(60年代,布魯克林的事都未被批准)。那裡擠滿了年輕人,有些參加比賽,大多數是觀眾。不久前,E級方程式賽事在布魯克林紅鉤區的布魯克林遊輪碼頭批准的賽道上進行——這是我當年觀看短程加速賽事的同一個地方——勾起了我的回憶。

請記住,通常情況下,無論是否電氣化,任何賽車的構造通常都是非常保密的,因此很少有公開的資訊。不過,以下我將盡力從我能找到的技術資料中向讀者提供有關E級方程式賽車的完整技術概況。

前三個賽季

第一賽季中的所有10支車隊都使用了幾乎相同的硬體——這使得第一場比賽非常接近,直到最後才分出勝負。

˙第一賽季——2014/15年

在第一賽季,所有車隊都使用相同的指定底盤和動力總成。底盤由Spark Racing Technology(透過Dallara)製造,汽車電池由Williams Advanced Engineering提供,馬達和逆變器來自McLaren先進技術(基於該公司的P1超級跑車),五速變速箱由Hewland Engineering提供。

電池能量使用量設定在28kWh;峰值允許功率在競賽模式下為150kW,在排位賽模式下為200kW,競爭對手可在底盤設置和能源策略而非動力總成秘訣中找到獲勝籌碼。進入全新賽道對賽車工程團隊而言,只能有限制的建模和模擬。

˙第二賽季——2015/2016年

在第二賽季,被批准為製造商(constructor)的車隊可以建造自己的動力傳動系統;在該賽季開始的10支車隊中,有7支用自己的解決方案進行了比賽。電池繼續由Williams提供,相同的底盤將繼續使用,直到該賽事的第四賽季結束。Mahindra的M2Electro從第一賽季的賽車發展而來,採用了McLaren設計的動力總成,結合了四速Hewland變速箱,以及一些創新技術,以進一步提高效率。

也有許多來自其他車隊的新配置,傳動範圍從直驅直到五速。大多數車隊使用一個馬達,但有兩個車隊選擇嘗試雙馬達方案。比賽中允許的峰值功率提高到170kW,排位賽仍維持200kW;允許的能量使用量沒有改變,仍為28kWh。

˙第三賽季——2017/2018年

底盤和電池供應商仍保持不變;儘管能量和功率指標保持不變,但賽車電池已經被Spark(透過Williams)更新和升級。然而,再生制動下可回收能量的等級已從100kW提升至150kW。請參見之後的再生制動的章節。

系統設計

E級方程式賽車是一個前瞻性的賽車系列,專注於可移植到下一代道路車輛的技術。然而,賽車仍然完全由車手控制,可謂全電動E級方程式運動仍然是項真正的車手運動。

˙再生制動

車隊被允許利用再生制動(僅透過後橋)獲得能量的等級,已從第二賽季的100kW攀升至第三賽季的150kW。這個工作中需要考慮電動馬達和變速箱設計,因為設計師需要確保賽車的任何部分在再生的上限都不會接近出故障的狀況。

在第一賽季,當提供給車隊的標準零件不能應付再生引起的突然的反向負載時,有許多變速箱發生斷裂——這只是E級方程式中的特例。

由於液壓制動系統是固定的,不像其他運動中那樣動態變化——第二季的100kW容量導致制動平衡不一致,因此再生極限的增加可以使汽車更容易駕駛。借助現在第三季的150kW,汽車平衡將可望改善。

˙方向盤

在第一賽季,配備了一個法國製造的Spark XAP方向盤,具備彩色LCD顯示器、換擋提示燈和三個旋轉控制開關,方向盤後面有四個撥片(paddle)。兩個撥片用於換擋;一個用於再生設置;一個用於解鎖FanBoost電源。每個零件的功能都由標準的動力總成系統控制。

在第二賽季,因為引進了多家新的動力總成製造商,所以需要不同功能。現在,車隊被允許對第一賽季的標準零件設置進行定制。

第三賽季的XAP新裝置已經到位,可以完全配置。它有6個後撥片、6個控制旋鈕(其中一個控制制動偏置)、10個按鈕、一些LED警告燈和1個更大的彩色LCD儀錶板顯示器。6個撥片排成一排,較小的位於頂部和底部,將較大的撥片夾在中間。上方的四個撥片由磁鐵保持關閉,以便在拉動時做點擊動作,其中每個撥片都操控一個微動開關以產生「開關」效果,下方的兩個撥片裝有彈簧,因此與上方四個撥片相比,產生的效果是漸變的。

方向盤具有可定制功能表,以便車隊和車手可以訪問汽車的控制系統,便利性遠超上一版簡單的5頁功能表。在儀表板上方是一排LED燈,在第一賽季配置中用於指示何時變擋。還有個由三個LED組成的三角形陣列——它們是國際汽車聯盟(FIA)警示燈系統,會點亮一盞LED來匹配賽道邊比賽指揮者所揮舞的彩旗。

總體來講,在第三賽季和E級方程式競賽中,方向盤控制器數量的增多和控制軟體的開放,為車隊和車手提供巨大可能性。例子之一是變速箱換擋,這可以使用前四個撥片中的任一個甚至是按鈕實現。對於具有雙速變速箱的車隊(約為第三賽季參賽車隊的一半)來說,可以使用單一撥片進行換擋:按一下一次升擋,再擊降擋(中位通常透過單獨按鈕選擇)。在第三賽季,在再生制動下允許被捕獲的能量已經增加,這給了座艙內的駕駛更大的考慮空間。現在,因為駕駛知道能夠回收一些能量,能按計劃完成一個賽程,所以他們可立即決定,在比賽中的某些時刻是跑得更快還是更穩健地防守。

有些人認為,新的方向盤比大獎賽2(GP2)車所用的更複雜,但與一級方程式或世界耐力錦標賽(WEC)的勒芒原型車1組(LMP1)的方向盤相比尚不可同日而語。另外,車隊設置新方向盤的方式是保密的,僅可知車手和其車隊現在可以使用更多工具。

電氣系統設計

以下來看看電氣系統設計細節。

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