尖端技術

在北京舉辦的第一場E級方程式比賽讓車迷們沸騰不已，也證明該系列賽并非噱頭。在這項激烈賽事中冠軍最終由 Audi Sport ABT車隊的前F1車手Lucas di Grassi獲得。在總計52分鐘的比賽中di Grassi的平均時速為127.5公里每小時（79.2英里每小時）。排在第二位的是Andretti車隊的前雷諾F1測試車手和三級方程式選手Franck Montagny，成績僅落后第一名2.9秒。

盡管E級方程式的性能表現優異，但并沒有給從事商業EV設計的汽車工程師帶來多少驚喜。盡管最新型的EV多用鋰離子電源組，不過其能源密度大約為700瓦時/升，要遠低于汽油的10千瓦時/升，但EV不會排出有毒氣體，而且還有一些其它優勢。其中關鍵的一點是，與燃氣發動機相比電機的效率更高，在驅動車輛行駛時，EV電能到機械能的轉換率為75%到85%，而燃氣發動機化學能轉為機械能的效率只有25%到30％。其次，EV的電動機比汽油發動機更緊湊，更節省空間，因此可以容納更多的電池并帶來更大的整體能量。（圖1）

圖1：EV電動馬達，比如在BMW i3中所用的這個，更輕便也更小巧。（版權所有：BMW）

盡管如此，同中檔的EV的相比，傳統汽車整體性能更好，巡航范圍也更大。糾其原因，主要是因為內燃機擁有130多年的歷史研發積累。雖然EV本身可能比大家認為的發明時間更早——電池動力汽車可以追溯到19世紀30年代，甚至可能更早——但只是在過去的20年間，各大汽車廠商才紛紛投入可用資源進行EV的密集開發。

這樣的結果是，電動汽車正在快速迎頭趕上燃油汽車。比如特斯拉的最新款產品，Model S，它是一款后輪驅動的電動汽車，其動力來源于60或85千瓦時的鋰離子電池組。 Model S上面有一個安裝在后軸中部的三相四極AC感應銅轉子電機，內含一個液體冷卻的動力總成，能夠驅動2100公斤（4630磅）的車輛以210公里/小時（130英里）的最高時速行駛，續航里程為425公里（265英里）。這個高大上的車輛還有其它一些特性，包括一個變頻驅動器和帶能量回收的制動系統。

在低轉速時燃氣發動機產生的扭矩和功率都較小，這意味著必須通過一系列齒輪，以使發動機能夠快速提升轉速以達到不錯的加速效果。即使這樣，最大功率和扭矩僅受限于相對較窄的轉速段內，達到最大扭矩時轉速為最大值的一半，而達到最大功率時轉速接近最大極限，因此為滿足不同的道路狀況，需要頻繁換檔（圖2）。相比之下，EV可以在一開始就輸出最大扭矩，并平滑的持續提供功力，只在最高轉速區內尾部動力有所下降。相應地，電機的輸出功率將在整個轉速范圍內平滑上升，即便是在轉速上限的尾部也基本沒有下降（圖3）。

圖2內部火塞引擎在峰值扭矩輸出時轉速為最大值的一半，并且峰值功率輸出僅限于相對狹窄的轉速范圍內。（版權所有：Woodbank通訊有限公司）

圖3電機從零轉速開始輸出峰值扭矩，車輛加速非常快。（版權所有：邁凱拉輪應用技術）

因為電機輸出動力的方式特殊，具有較低標稱性能的EV在起步時表現接近于一個性能更強的傳統車輛。比如，Model S，具有一個310千瓦（416馬力）的發動機，其輸出扭矩為600牛米（443磅?英尺），可以推動車輛在4.2秒內從0加速到100公里/小時（62英里）。這種加速效果甚至超出寶馬M5，要知道后者是一款高性能著稱的歐洲運動轎車，具備與前者相似的大小，只是重量略低（1945公斤（4288磅）），但卻擁有一個418千瓦（560馬力）、680牛米（500磅?英尺）的燃油發動機。