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舍弗勒的电动传动系统 — 助力国际汽车联合会电动方程式赛车锦标赛(FIA Formula E)

FIA电动方程式赛车第二赛季于2015年10月17日在中国北京启动,奥迪跑车团队的独家技术伙伴ABT舍弗勒已准备好展示其全新的全电动传动系统。

 

“为了决定是使用1台电机还是2台电机,以及使用几速的变速箱,我们进行了大量计算。最后我们决定,使用1个电机、1个三速变速箱、以及符合法规要求的中央差速器,以实现最佳性能,”舍弗勒执行CEO兼首席技术官Peter Gutzmer教授表示。“”

 

Gutzmer以及其他参与开发世界首个全电动车赛道的人员,在第二场季前赛的测试期间接受了《汽车工程杂志(Automotive Engineering)》的采访。季前赛将在位于英格兰多宁顿堡的著名景点——多宁顿公园赛道举行。

 

在2014-15年的首次赛季中,无论在欧洲、亚洲还是美洲的赛道上,参赛的40辆碳纤维/铝制单体壳底盘单座赛车全部搭载了麦克拉伦的传动系统。在2015-16赛季中,尽管所有电动方程式赛车依然使用威廉姆斯先进工程公司的28 kW·h储能电池,但是每个团队都可以自行选择传动系统。

 

FIA电动方程式锦标赛通讯专家Andrew Van De Burgt表示,10个车队中有8个不愿继续使用第一赛季的传动系统,该系统使用的是 Hewland Engineering的五速换档拨片序列式齿轮箱。这8个团队选择与技术专家合作,以开发一款全新的传动系统。

 

“目前参赛的变速箱从一速到五速都有。在去年比赛的启动环节中,个个参赛队成绩水平比较类似,因为大家使用的是同样的变速箱。而今年变速箱各不相同,因此我们可以看到截然不同的启动风格,” Van De Burgt表示。

 

从噪音角度看,由于变速箱和电机发生了变化,因此声音也会不一样。“你可以瞬间听出哪一辆是ABT/舍弗勒的车,因为它比其他车响得多。你也可以听出马恒达队、龙之队和文图里队的车,因为它们非常安静。因此,今年的赛车听起来会很不一样,”Van De Burgt表示。

 

ABT舍弗勒的奥迪团队希望通过更换传动系统,继续保持上一赛季的冠军成绩(共9个奖位),该系统使用的是一台纯电动电机,能够提供比去年更高的效率和扭矩。

 

Gutzmer表示,舍弗勒电机比2014-15赛季中使用的麦克拉伦电机轻了57-lb (26-kg) ,后者加速至62 mph (100 km/h)需要3秒。“重量真的轻了很多。整个系统都是新的。但包括转子在内的部件都已经其他商用车和赛车中使用过,”Gutzmer表示。

 

这台三速手动变速箱是由Hewland按照舍弗勒的要求生产的,比去年的更坚硬、更紧凑。“我们将注意力全都放在效率提升和实现最大扭矩上,这台三速变速箱在这两方面上都比上一季的五速变速箱更出色,”Gutzmer表示。“我们认为,这台三速变速箱将是整个传动系统的制胜法宝。”

 

舍弗勒传动系统的另一大研究重心在于热效率的提升。

 

“如果你将电池的一部分能量仅仅用在克服导线、电机和其他地方的电阻上,那么这将造成巨大的浪费,因为你在驾驶的时候不能使用这些能量。我们将传动系统的热效率提高了3%,而且在某些驾驶情况下还能达到8%。这是一个很大的进步,因为这让电池的使用变得更为合理,”Gutzmer强调。

 

ABT舍弗勒奥迪团队的赛手Lucas di Grassi表示,能源管理至关重要。上一赛季中,比赛认证用的锂电池功率限定在为200 kW以内,比赛时最高可达150 kW,最大可用能量为28 kW·h。

 

“今年赛季的认证功率没有变化,但比赛时的功率限值改成了170 kW,比上一赛季高了20 kW,最大储能则保持不变。因此,除了提高电机功率之外,还得提高它的效率,因为加速时消耗的能量将会更多,”di Grassi表示。

 

Gutzmer说,来自舍弗勒、ABT和奥迪车队的技术专家都参与了软件程序的重新编写,“这样做不仅可以彻底改变车辆的行为,而且还能对变速箱和电机进行调谐。”

 

Di Grassi的队友Daniel Abt表示,赛车的后悬架也进行了相应修改。“因为首先改变的是电机和变速箱,所以悬架上的连接点也必须更改。我们更换了弹簧、缓冲器,所以后悬架也是全新的。”

 

赛手Daniel Abt 的比赛工程师Jacky Eeckelaert称,这些修改共同造就了一辆性能更出色的赛车。Eeckelaert 在2014-15赛季中担任di Grassi 的比赛工程师,他表示,“如果将今年和去年的数据进行比较,可以清楚地看到,新车的传动系统不仅更出色,而且底盘及整体的动力学性能也更好。”

 

Van De Burgt称,尽管车队不能在2015-16赛季开始前透露这台全电动传动系统的深入技术细节,但随着比赛的进展,将会披露更多信息。“让人们相信,电动方程式锦标赛中使用的技术将会在未来的公路车辆上应用,这种带有推广效应的展示,对我们来说非常重要。”

在电动方程式锦标赛中登场的各种传动系统解决方案,展示了未来电动汽车的无限可能,车队主管Hans-Jurgen Abt表示。“最好的技术通常都来自于赛车。在第二赛季中,舍弗勒等赛车制造商将展示出他们的最大能耐。”

 

作者:Kami Buchholz

来源:SAE《汽车工程杂志》

翻译:SAE 上海办公室

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