体育创新：赛车对下一代乘用车发展的影响

赛车运动是世界上最受欢迎的电视转播运动之一，每年的总收视率以十亿计。它获得广泛的媒体关注，并产生巨大的赞助收入。随着许多世界领先的汽车品牌参与某种形式的赛车运动，为这些公司提供了一个宝贵的平台，以展示其工程资质的实力。

除了具有竞争价值外，汽车制造商还重视参与赛车运动带来的其他好处，即促进他们正在进行的产品开发计划。许多最初在赛道上看到的技术奇迹最终被采用到了乘用车上——从而提高了性能，改善了燃油经济性，并提高了乘员的安全程度。源于此的关键创新涉及混合动力发动机、车载网络、诊断数据的获取、更高效的凸轮轴布置、自动变速系统、空气动力学的改进、先进底盘材料的使用和再生制动。

赛车运动奋进的新时代

随着电动车(EVs)开始加速普及，ABB国际汽联(FIA)电动方程式(Formula E)世界锦标赛的赛程现在被认为是汽车创意的重要试验场。它的E-Prix赛事拥有一个参与度很高且持续上升的全球车迷群体，正在帮助消除电动车不能令人兴奋的迷思。有一系列高知名度的汽车品牌参加了这个比赛，包括梅赛德斯-EQ®。技术再次有巨大的潜力跨越到主流汽车——特别是在能量回收机制或电源管理系统方面。

在Formula E中，赛制在不断演变——车队需要能够做出相应的反应。例如，在Formula E的前四个赛季中，车手们不得不在比赛中途换车，抛弃他们最初使用的那辆，换上第二辆充满电的车。在Formula E的第五个赛季(2018年底)，这一切都改变了。从那时起，所有参赛车队的赛车都需要有足够的电池容量来完成整场比赛，而不进行任何替换。为了应对这一变化，各车队的技术人员不得不在车辆工作能效上迈出巨大的步伐，并大幅提高储能密度。

将Formula E工程带入现实世界的场景中

因此，现在让我们来看看在赛道上发生的事情将对我们在未来几年购买的电动车产生哪些影响。为Formula E第二代赛车开发的技术应该对大众市场的电动车设计有长远的好处。以下是最重要的一些好处：

1.电池技术

如果要加快电动车的商业化进程，需要克服的一个关键障碍是消除消费者对这种车辆无法行驶足够里程就耗尽电量的担忧。通过采用新的电池化学成分的实验，再加上动力总成能效的提高(这两点在某种程度上都来自于Formula E赛车完成的工作)，现在市场上的电动车型能够在需要充电之前行驶超过200英里。同时，充电基础设施的全面铺设和快速充电技术的出现，都有助于进一步解决消费者的“里程焦虑”问题，确保可以快速、方便地进行充电。

2.动力总成

对于Formula E赛车和大众市场电动车模型的动力总成，其目标基本相同。这些目标主要是最大化电力传输能效(采用精密的马达算法，实现更快的开关以避免损耗)，并使用动能回收机制补充电池储备。达到这些目标，电池耗尽的速度将减缓，车辆在需要充电之前所能行驶的里程将增加。

目前，大多数消费者的电动车所使用的主电源总线的额定电压为400伏。在Formula E赛车的推动下，更高电压的动力总成已得到利用，现在正在开发800 V系统，以用于大规模市场部署。传统的硅功率分立组件不能解决这些更高电压值。需要采用宽禁带组件，如基于碳化硅(SiC)工艺技术的组件。SiC已用在Formula E赛车的动力系统中，其更高的能效水平和对恶劣运行条件的适应性被证明是极有优势的。

安森美(onsemi)在Formula E动力总成开发中发挥着重要作用。例如，它协助梅赛德斯-EQ电动方程式车队使用卓越的汽车级功率组件开发超高能效的动力总成系统。两家公司紧密合作以提高主驱逆变功率级的能效水平。随后利用从这样的项目中获得的经验来提高消费者电动车动力总成的能效。

3.快速充电

电动车主电源总线已转向采用更高电压——有助于提高工作能效和减少潜在损耗。然而，从充电的角度来看，它也将具有相当大的价值，使传输损耗减少。正如潜在的电动车客户对车辆续航能力的担忧一样，他们也渴望确保充电不会出现不必要的困难。最新一代Formula E赛车的充电技术可以在30秒内提供4千瓦时的电量。在很长一段时间内，消费者的充电点还不能达到这样的速度(配电网络难以支持，而且充电器和电缆的电流承载能力也有问题)。然而，为电动车充满电所需的时间正在不断缩短——这一趋势将持续，采用最新的宽禁带功率半导体组件至关重要。

4.再生制动机制

再生制动是Formula E赛车的一个重要方面，因为它意味着赛车可以获得更多的现有能源。在赛车场景中，急刹车是常见的，显然有足够的机会进行再生。也就是说，在急刹车期间，捕获这种能量的时间并不长，不足以将其转移回电池中。超级电容器提供了一种暂时储存回收能量的方法，这样它就可以返回到电池中，或在赛车开始再次加速时应用到马达中。

在Formula E设计中加入这些超级电容器是合理的，但它们的高价标签将阻碍它们在消费者电动车中的使用，因为需要控制成本。此外，消费者电动车的制动与运行比率将低得多，因此所带来的好处将没那么大。即便如此，电动车制造商正在投入大量的工程努力，开发高性价比的能量回收系统，以用于大规模市场部署。

总结

赛车运动的创新与更好的道路车辆的发展之间的关系仍然非常明显。像梅赛德斯-EQ银箭02(Silver Arrow 02)这样的Formula E赛车现在正承担着技术驱动的重任。Formula E是OEM设计新电动车型和指定组成部件的全球平台。它所产生的持续的知识转移将在使社会的汽车功能电子化目标得以实现方面发挥关键作用。

安森美一直在大力参与这种知识转移。公司能够利用其在Formula E赛道和研究中心获得的经验，加上其在SiC和氮化镓(GaN)技术方面的专知，应用于我们道路上的电动车。从而使DC-DC转换能效更高，而且可达到更高的电压和更快的开关速度。通过这些创新，电动车将成为对购车者更有吸引力的选择，这将有助于加大这些车辆与日普及。