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Friday赛道 ‖ 除了胜负,我们在Formula E上还看到了什么

独家观点

2019-03-29 11:16

如上,在Formula E第五季(2018-2019赛季)的利雅得迪里耶揭幕战开启当周的那期《Friday赛道》上,我们已经初识过蓝色的BMW闪电。并预告了与BMW iFE.18最近接触的节点:2019年3月23日,三亚。

在经过利雅得迪里耶、马拉喀什、圣地亚哥、墨西哥城、香港的鏖战后,BMW车队在三亚表现不俗,不仅91年的年轻老将Antonio Felix da Costa站上了季军领奖台,并且也在三亚站后,以62分的总积分荣登本赛季积分榜排名TOP1:

现场观赛的好处,还不止于此,除了能亲身感受赛事的激烈以外,还能发现不少平时在电视前无法直击的细节,比如——

这是比赛进行到倒计时15分钟时,选手排名及其车辆所剩余电量。此时从读数上看,各家剩余电量还相差不大。

这是最后倒计时42秒,比赛进入尾声时各车队排名以及车辆所余电量读数。

此时可清晰看到当其它队伍的剩余电量基本上已经都在9%至12%的区间,唯有BMW iFE.18还剩有22%的电量

无论你是否是电动车车主,也无论你是否对电动车的续航里程做过了解,但凡经过上月沸沸扬扬的【拒绝宣传等速巡航】折腾后,大都已被普及了:纯电动车辆最经济的行驶模式是当车速匀速控制在60-80km/h时,而一旦高速行驶,电池电量损耗会成几何级翻倍的使用常识。

而在这个车辆最高时速被限定为280km/h,各个0-100km/h加速时间都能碾压超跑的电动车界最顶级的赛场之上,所有的赛车都必须使用相同的电池、相同的底盘和相同的轮胎时,还能以获得全场季军排名的速度跑出完全傲视群雄的剩余电量,如此强悍的性能和如此高效的BMS电池管理系统,确实值得我们仔细打量一番——

BMW iFE.18的“能量管理核心”是Racing eDrive01,由电动马达、冷却系统和变频器三部分组成,三者都使用创新材料和全新解决方案以实现尽可能轻量与高效。

从电动马达说起,由转子、定子和壳体组成。其转子设计含有由纤维复合材料制成的支撑件,与应用的其它材料如高导热树脂、钛和陶瓷一样,都在大幅减轻重量的同时有效增强了材料强度。

而电池冷却系统通过增材制造工艺制造(我们俗称的3D打印制造),并经过CFD流体力学优化,为电机制造了几乎能够360°包裹的铝制冷却壳,可以使整套Racing eDrive01在实现最小的压力损失下发挥出最大效率。

逆变器的外壳部分也同样由创新纤维复合材料制成,同时设计运用了最先进碳化硅技术的多个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)在半导体的内部。得益于该技术,逆变器实现了在减小尺寸、有效轻量化和最小能量损失的情况下,得到非常高的介电强度。

对每个组件进行性能、效率与轻量最优化的同时,先进的调校逻辑以及高效的动能转换技术也使Racing eDrive01获得了整体协调与统一的提升,比如有效的冷却系统和低损耗电路布局有助于让逆变器更接近于高效工作。

除了传动系统,后端和后悬架是BMW iFE.18工程师为自己的开发留下最大余地的两个区域,包括悬架、减震器,以及将动力系统集成在赛车后端的结构,与相匹配的冷却装置。

BMW iFE.18毕竟为了Formula E而生,这对工程师团队也是巨大的挑战。因为它不仅需要在比赛时发挥出最大抓地力,其后端和后悬架结构还得足够坚固才足以抗衡Formula E特有的街道路面上不同于专业赛道的路沿、坑洼以及其它路面障碍的挑战。

一方面,BMW iFE.18工程师运用其在纤维增强塑料开发和生产方面多年的经验,在后端结构设计中独树一帜,在完全满足Formula E比赛碰撞负荷要求的同时,不仅实现了极好的轻量化,还能同时将各种功能直接完美集成。

另一方面,工程师们在为BMW iFE.18研发后端和后悬架结构的不少关键组件时采用了生成设计开发,根据赛车功能所需参数比如弹簧刚度、防倾杆、行驶高度、前束和外倾角等等相关数据,通过数学方式生成几十个开发变量,由电脑生成模拟模型,工程师们凭借经验从中精选更适合的解决方案,并由3D打印进行制造。这种技术使得各种功能的集成变得更加有效,比如在冷却回路中,使用很少的零件便完成了功能实现。

BMW iFE.18另一个重要开发点是电子线控制动系统,电子线控制动已经成为Formula E的一个主要技术指标,与F1、LMP1(FIA世界耐力锦标赛)、WEC(世界耐力锦标赛)达到同样的技术标准。

从本季(第五季)比赛开始,当驾驶员采取制动措施时,由电子线控制动系统来控制机械制动力,并在减速和制动期间回收制动产生的能量。而此前,在比赛期间电动机从制动过程中回收能量时,需要各赛车选手手动调节赛车后轴上的附加制动器,以达到制动能量回收平衡。而 BMW iFE.18上的电子线控制动系统可以自动实现这种平衡,在制动时自动将最大的能量输送回电池。

BMW iFE.18电子线控制动系统的集成加上工程师们为其特别定制开发的软件逻辑,显著提高了赛车以最大功率回收电量的再生潜力,在Formula E法规允许范围内,达到速度和能量管理之间的最佳平衡。

在比赛中,工程师们通过BMW iFE.18电子线控制动系统的实时反馈数据,进行整理与预测;与赛车手共同决定在比赛的哪个阶段节省能源,哪个阶段发起攻击,以达到最优化地利用电池的最大功率来完成整个比赛。

至此,BMW iFE.18能够在赛道中以几乎2倍于对手的剩余电量完成比赛的答案基本真相大白。但可能很多人心里还有疑问,虽然BMW与Formula E的渊源深厚,但蓝色闪电亲自下场Formula E也是头一届,为何上文反复强调BMW iFE.18工程团队的工程与制造经验呢?

BMW iFE.18虽是宝马首款纯电动方程式赛车,但其与BMW i3共享工程师团队,实现技术共通最大化,是依托宝马集团在全球已售超过35万台新能源量产车所积累的研发经验打造而成。

仅仅在2018年,宝马便在全球交付了超过14万辆新能源车,在中国全年共交付了超过2.3万辆新能源车,在豪华品牌中牢牢占据市场第一的位置,领先新能源市场。随着宝马在新能源市场的持续布局,到2020年,宝马品牌核心产品系列的首款纯电动汽车BMW iX3将在沈阳投产,不仅在中国销售,还将出口到全球市场。到2025年,宝马将向市场推出25款新能源车型,包含12款纯电动车型,以满足不同客户的需求。届时,预计宝马新能源车型销量占比可达15%-25%。

由此可见BMW iFE.18在Formula E赛场上的硬核实力,正是来源于宝马以创新电动技术加速新能源量产车研发,作为新能源汽车市场引领者的雄厚技术积淀。

与此同时,正如BMW iFE.18首次亮相时,BMW董事局成员Klaus Fröhlich所说:“对于BMW来说,它(Formula E)也是量产车研发的完美测试实验室。我们的电动量产车的技术经验使赛车的动力传动系统受益匪浅。与此同时,BMW iFE.18在Formula E取得的成果也会直接影响到未来电动系列量产车动力传动系统的发展。”

毕竟赛车不必考虑成本、不必考虑其它量产车所必须顾忌的诸多限制,使在极端条件下测试新材料、技术和开发方法成为可能。而BMW赛车技术团队素来秉持“From the racetrack to the road”的精神,BMW iFE.18的eDrive电池管理系统的调校逻辑、电动总成元器件采用的碳纤维复合材料和高效的动能转换技术,在历经赛场上突破极限的磨练后,也将反哺于BMW iNEXT和未来的BMW i家族产品中。