有留意石先生 IG  的話,應該有看到石先生上週有到現場觀看 Formula E 2019 香港站的賽事。這次前往主要是受贊助 VENTURI 車隊的 ZF采埃孚 之邀,除了觀賞賽事外,也更多的了解 Formula E 與電動車的發展。

先說一下 VENTURI 車隊,他們有兩個 Formula E 車手,分別是前法拉利車手 Massa(馬沙)與三奪澳門 Formula 3 冠軍的  Mortara(莫他拿)。Mortara 更成為 Formula E 2019 香港站的冠軍。

左為馬沙,右為莫他拿

ZF 作為一家提供汽車工業部件的供應商,他們也在大力發展電動車。雖然我們常常聽到 Formula E 的車都一樣,但事實上自第二季開始已經開放不同的電動車部件予車隊自行開發,例如第三季就有 Dampers,第四季有 Gearbox,而來到今年第五季就有整個 Electric Powertrain(Gearbox, E-Motor & Invenrter incl. Software)。


Formula E 開放車隊部件時程

最簡單的理解方式:把電動車想成是四驅車

那什麼是電動車呢?先別想得太複雜,我們從簡單入手,你小時候玩的「四驅車」其實就是最簡單的電動車。中間是電池提供動力,通過連接摩打把電力轉換成動力,再經過齒輪帶動車輪轉動往前,這就是最簡單的電動車。

此圖來自:http://324wd.blogspot.com/2014/11/

當然,現在市場上的電動車例如 Tesla、BMW i3 構造並不是「四驅車」這麼簡單,不然街上的電動車應該只能均速的向前走而不懂得向加減速、轉彎等等。

實際上,我們在玩「四驅車」的時候,我們用的電芯是 DC,摩打也是 DC,但街上的電動車與 Formula E 在運作是把電池提供的 DC 轉換成 AC 摩打來運作,從以提供更可靠、可更改速度等作用,而 ZF 提供的汽車零件就是為了實現這樣的目標。


為何不用 DC 摩打要用 AC 摩打?

那麼你也許會問一個問題,為何我們街上的電動車與 Formula E 不用 DC 摩打,要增加部件來使用 AC 摩打。這是因為 DC 摩打較 AC 摩打更快損耗,導致其壽命會較短,而另一個更重要的原因是 AC 摩打在控制速度上只要通過更改 frequency 便可以做到,簡單直接。

有留意 Formula E 2019 賽制的朋友應該有留意,今年有一個叫 Boost 的模式,只要經過特定路段可以讓賽車增加 25kw 的輸出。這 25kw 就是電池輸出到摩打的電流速度,更多電流經過代表 AC 摩打可以轉動得更快,賽車速度也更快。

想要了解 DC 摩打與 AC 摩打之別,可以直接看以下的 YouTube,算是眾多說明中最快最簡單的一條了。


電動車與 Formula E 用的既然是 AC 摩打,那麼從 DC 轉換成 AC 也就是一個關鍵所在。ZF 在賽前一天也跟我們說明了有關方案。在 DC 電流輸出後,先經過 EMC Filter,再到 DC-Link capacitor,然後就到他們的 SiC Module 再傳送到 AC 摩打。

在這個關鍵的轉換過程中,ZF 的 SiC-800V 可以讓電動車得到更好的效率。在下圖我們可以看到通過 SiC-800V,它同時可以實現更快的充電速度,可以達到 150-300kW / 100km/5min。與 SiC-400V 比較,電動車行駛的距離就更遠,或裝載更少的電池。

電動車摩打自由配搭,無需中軸

電動車與引擎採上下運作而產生動力不同,電動車理論上可以直接用摩打帶轉軸讓車輪向前走,所以在動力相關的部件體積上也較傳統的引擎要細。因此,在採用後驅的情況下,電動車可以直接把摩打放在車的後方,省掉了傳統汽車的中軸,不僅讓汽車前方可以有存放行李的位置,汽車內部也有更多發揮的空間。


若想要前驅也可以直接把摩打放在前面,四驅則可以分別在前後各放一個摩打來提供動力。而 Benz 去年公佈的 EQC 就是其中一款前後均有摩打,可以按需要自由選擇純前驅、純後驅或四驅的電動車。

當然,電動車實際上也不能夠用摩打直接帶動車輪轉動。因為直接由摩打帶動車輪就跟我們在踩單車時選用無齒輪單車那樣,作用比例是 1:1,在應對不同的路面、左右輪摩擦力不同時都會直接損害摩打,更重要是直接用摩打轉動車輪會有扭力等問題。

因此,電動車也一樣需要齒輪,一樣需要變速箱,情況就像我們踩單車上山時需要轉換齒輪比一樣。想詳細了解更多電動車結構的話可以看以下的 YouTube 影片,可以詳細的看個明白。

 

ZF 的 6-Way Damper

除了 Electic Powertrain 外,ZF 也有為 VENTURI 車隊提供 Damper,這個 Damper 與我們一般認知,按下去後會有一股力量把你推回去的不同,它更可以做到把車輪壓回路面,即它不僅僅是單方向,而是雙方,減低車輪離開路面的機會,避免車手在高速行駛時因車輪離地而失去對賽車的控制。

按 ZF 的說法,這不僅僅是 4-Way Adjustable,而是 6-Way Adjustable,但到底什麼是 4-Way,什麼是 6-Way,對不起!石先生切實感受到「書到用時方恨少」之痛,無法完全理解呀~

Formula E 電池降熱靠乾冰

最後跟大家分享一下在 Formula E 維修站看到的東西。與去年進 Formula E 維修站看到的不同,今年前往維修站的時候剛好是完成了 Qualifying 的時候,一眾 Formula E 回到維修站後,第一時間做的是把乾冰放進吹風機,利用乾冰的冰空氣為電池降溫。


與世界冠軍林仔電腦超頻時採用液態氮降溫不同,乾冰雖然吸熱能力較弱,但它遇熱只會變成水,而不會像液態氮般轉換成氮氣而快速膨脹產生危險。



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