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国际汽联电动方程式锦标赛三亚站结束 揭密极速
发布时间: 2019-04-02 来源:阿诚 点击次数:
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  随着2018-19赛季ABB国际汽联电动方程式锦标赛第六轮比赛结束,卫冕冠军让-埃里克维尔涅在车队主场2019电动方程式FWD富卫三亚站拿下本赛季首个分站冠军,令赛场响起中国国歌。电动方程式第五赛季开赛以来,六场比赛的冠军分别由六支车队的六位不同车手获得。

  图1:代表中国出赛的DS车队车手获得了本轮电动方程式锦标赛冠军,推动新能源汽车落地的海南三亚市看起来是DS车队的福地。

  在燃油汽车赛事中,汽车的引擎好坏是赛车手能够拿到好成绩的关键。那么电动方程式赛事中,最关键的技术是什么呢?高密度的电池,开关磁阻技术的马达驱动技术,还是电动汽车中的功率器件?也许不同的人会有不同的看法。

  在普通人看来,EV的续航最大的瓶颈是电池技术的变革。而喜爱飙车的人,自然会更在意车子的加速能力。但到了全世界最顶级的电动方程式比赛中,赛车手和车队技术人员,更在意的却是汽车的逆变器。从较早采用的IGBT配电池,到近几年的SiC配电池的组合,让赛事进入到了一个新的阶段。

  此前,在3月10日进行的香港分站赛中,由半导体厂商罗姆赞助的文图瑞车队选手爱德华多莫塔拉夺得分站冠军,使这支来自摩纳哥的Formula E车队备受瞩目。电子发烧友记者在现场,采访了文图瑞车队CTO(图2)。他认真回答记者提出的各种技术问题,其中谈到采用SiC逆变器,对于赛车性能的变化时,他表示SiC逆变器取代IGBT逆变器,效率提升了3~8%。由于重量减轻和电池效率提升,赛车的续航距离从300公里提升到了324公里。“从另一个角度来看,赛车效率提升,可以将100kWH的电池缩减至92kWH的电池尺寸,可以降低电池的成本。”他说。

  同样续航的EV,只是通过逆变器技术从IGBT至SiC的改变,就可以缩小电池的尺寸重量。这是从赛车的角度来看。如果是消费者用车的角度来看,同样成本的电池,只要搭配SiC逆变器,那就可以直接提升续航距离。以传统燃油车的角度来看,这就是一个更为省油的电动机!

  当然,作为电动汽车行业最重要的赛事,电动赛车不仅是为了宣传赞助商而进行比赛。在全球不同地方进行赛事,Formula-E还承担着各种前沿技术的测试工作。例如,在沙特德拉伊都、中国海南三亚、中国香港这种高温的城市的公路赛道上飞驰,极为干燥和极为潮湿的天气下,赛车会有什么不同的影响,就需要收集各种数据进行监测。文图瑞车队技术工程师在赛前头一天的预热中,认真地观察着车子和车手的状况。(上图)他对着赛道实况讲解现在车手在高温高湿状况下要注意的问题。

  “温度对于电池驱动的汽车会有很大的影响,赛道路面上的气温会超过80度,甚至更高。汽车需要通过传感器收集各种数据,包括电池的续航的变化。在高温下的电机的效率、电池的续航、胎压的变化以及车手的状况,我们都要做细致的研究。”

  显然,这次三亚比赛的正常举行,证明了高温高湿气候下高速飞驰的电动汽车经受住了考验。最为难得的是,采用SiC和锂电池的电动汽车,甚至在南极地区极寒的气温下也同样经受的考验,电动汽车每年的赛事,正在如当年国际汽联的燃油车赛事一样,推动着汽车新技术的研究,和向普通消费者来普及新技术。

  全球更节能更环保的电动汽车取代燃油汽车在越来越多的发达国家中定下来日程,未来电动汽车的兴起,对于核心功率器件的需求一定会快速上升。SiC功率器件与传统的Si器件相比,具有更高速开关的特性,功率转换更高效,开关损耗减少,同时可以更小型化和轻量化。不仅SiC模块本身可以小型化,其功率元器件周边的线圈、电容和散热装置也同样可以更小型化,优势非常明显。

  日本京都大学教授 松波弘之在1987年发现了SiC技术,罗姆在2000年12月全球首家成功实现 SiC-DMOSFET的产业化并开始量产。2004年罗姆与京都大学联合开发出SiC MOSFET原型,2008年在汽车行业率先采用,与本田联合研究混动汽车上的SiC功率模块。

  2009年罗姆收购德国晶圆制造商SiCrystal,2010年不仅实现 SiC肖特基二极管的量产,还在全球率先实现SiC-MOSFET的量产。2015年罗姆还实现了全球首次的在芯片表面设置了Trench的SiC沟槽型MOSFET的量产。

  宛如飞驰人生的赛场,虽然没有燃油发动机F1车那样的轰鸣,但赛车给观众的感觉同样非常震撼。在电子发烧友记者看来,这些电动汽车的背后的技术进步才是让我们震撼的地方。

  图:罗姆为文图瑞Formula E车队提供技术支持的全SiC模块(G型封装)

  电动汽车的顶级赛事,无疑会进一步带动EV的市场。SiC功率元器件已经在迎来井喷,在太阳能发电、EV充电站、伺服电源领域,SiC功率元器件的应用案例在不断增加。甚至已经在研发将SiC应用到飞机上。为了满足不断增长的需求,罗姆计划在日本福冈投资6000亿日元扩建一座新工厂以增加产能,服务全球不同类型的客户。目前全世界SiC排名前三的分别上Wolfspeed、英飞凌和罗姆,未来的罗姆透露其SiC的一个小目标:到2025年占全球SiC元器件市场的30%。

  电子发烧友记者与罗姆赞助的文图瑞车队巴西车手菲利佩马萨一起合影(马萨曾是大名鼎鼎的F1冠军)。能与F1冠军赛车手的亲密合影,感觉可以吹一辈子了。

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