赛车混动系统飞入寻常百姓家
来源：电能质量优化
发布时间：2024-10-31 21:26:20
5月31日，配备博世LMDh混合动力系统的赛车驶上了底特律的街道。这是底特律大奖赛（Detroit Grand Prix）前的一系列练习赛和资格赛的一部分。
赛车运动一直是开发和测试新技术的跳板。近年，随着向可持续发展转变和对环境问题日渐增长的认识，赛车也需要用清洁、更高效能源来驱动。传统的内燃发动机虽然动力强劲，但因其高排放和燃料消耗而臭名昭著。相比之下，电动和混动汽车提供了一种更环保的选择，减少了赛车赛事的碳足迹。
作为全球最大的汽车零部件供应商，博世为国际汽车运动协会（International Motor Sports Association）的赛车手在该系列的Grand Touring Prototype类比赛开发了混合动力系统。最近，博世（Bosch）计划将为专业赛车开发的混合动力系统，应用于乘用车领域。
根据国际汽车运动联合会（IMSA）、法国汽车俱乐部（ACO）和国际汽车联合会（FIA）的协议，赛车运动建立了新的标准，允许使用混合动力技术。
混合动力车结合了内燃机和电动机，提供了功率和效率的独特组合。在赛车运动中，混合动力车越来越受欢迎，因为它们在提供传统发动机的高性能的同时，还拥有电动动力的环保优势。
2023年，博世的混合动力原型车——勒芒-戴通纳混合动力车（Le Mans Daytona hybrid，LMDh）参加了享有盛誉的勒芒24小时耐力赛。该混动系统可为赛车提供高达约500千瓦的综合功率。
这套混动系统，让制造商和车队首次可使用同一辆车参加国际汽联（FIA ）世界耐力锦标赛（World Endurance Championship）和国际汽车运动协会（IMSA）卫士泰克跑车锦标赛（WeatherTech SportsCar Championship），而不必对赛车进行改装。
LMDh系统已在比赛中行驶了超过35万英里（约56万公里），包括测试在内的行驶总里程超过65万英里（约105万公里）。博世LMDh混合动力系统在首次新型GTP类比赛中经受住了24小时赛事的考验，在戴通纳（Daytona）的Rolex 24小时耐力赛中占据了前六名。
混合动力汽车在耐力赛中的成功证明了其潜力，也为混合动力技术在其他赛车项目中的更广泛应用铺平了道路。
博世是该混合动力系统的独家供应商，提供了电动机、逆变器、电子制动系统、混合动力控制单元和其他旨在为赛车增加动力和提升性能的组件。
LMDh系统由于采用了标准化的部件，具有较高的成本效益，使汽车制造商和车队能够在勒芒、戴通纳、塞布林或斯帕-弗朗科尔尚等耐力赛经典赛事中以着迷的条件进行竞争。
耐力赛是赛车运动中对车辆耐久性最严格的考验。在紧张的开发周期内，博世开发了所有组件，包括智能混合动力管理软件。这需要与底盘设计人员、电池和变速箱合作伙伴以及两个赛车系列所有制造商进行密切合作。
该系统的核心是高压电动机，也称为电机发电机单元（MGU），专为LMDh的高要求而设计，可提供高达200kW的功率。
作为电动机时，它使用电池中的电能为赛车提供动力，其扭矩曲线在低速范围内进行了优化，从而提供了更快的出弯加速，最大转速达到20000转/分。作为发电机时，它可将赛车的动能转换为电能并回收到电池中，以便稍后重新使用。
电机控制单元（MCU）即逆变器，是专门为赛车运动设计的高电压逆变器逐步发展的产品，其应用碳化硅技术优化了空间和重量，确保了稳健性和效率之间的良好平衡，这对耐力赛尤其重要。极端功率密度和高开关频率，使电动机能够以最高效率和性能，在极高速度下运行。
它主要用于操作博世三相MGU电机，控制扭矩、速度，并提供热管理、降额、混合动力管理和故障检测。它能够在最小重量和体积下实现最大效率，并在电动机和电池之间提供优化控制，实现完美的能量流动。
电动制动系统（EBS）采用线控制动技术，智能地平衡来自电动机的制动扭矩与传统液压系统制动扭矩，这使得系统比传统制动系统更轻、更紧凑。它能自动调节后制动电路的比例，帮助司机平衡液压制动扭矩和电动再生扭矩之间的制动力。
混合动力控制单元（HCU）是这套混动驱动系统的关键组件。该单元用驾驶员输入的信号（如踏板、车速等）来管理系统功率、控制扭矩，并协调电机、电池和传统动力总成，在控制和调节内燃机和电动机之间的能量流动方面发挥着决定性作用。
它坚固耐用，能在高压下对操作变化和由此产生的能量需求做出可靠且极快的反应。此外，混合动力控制单元还监控和维护混合动力系统的安全性。
此外，博世赛车运动部门还设计了智能混合动力性能管理软件，让系统的各部分可以相互“沟通”，以充分的发挥系统的最佳性能。该智能软件会根据驾驶员的需求，对内燃机、电动机和线控制动系统之间的扭矩分配进行控制。
博世目前计划将LMDh系统的技术应用于消费级车辆领域，目前北美汽车制造商正在缩减部分电动汽车计划，开始更多地依赖混合动力动力总成。
“我们不是在研究单个零部件。我们不是零部件供应商。我们是一个整体系统供应商，”博世系统工程总监·法托里（Mohammad Fatouraie）在底特律的一次练习赛之前表示。
“赛车跑的每一圈都是一个提出新改进或将技术极限再稍稍提高的机会。”博世赛车运动总监雅各布·伯根斯凯（Jacob Bergenske）说。
伯根斯凯表示：“我们有一个非常轻的混合动力车，这在某种程度上预示着我们有一个非常紧凑的小型电池。”法托里表示，混动汽车提高效率还包括减少电池尺寸和重量，以及使用碳化硅芯片，博世计划到2026年开始在美国生产配备该混动系统的普通车型。
博世在赛车运动中与每家汽车制造商都有合作，每家都有自己的内燃机架构，博世还与四家不同的底盘制造商合作，每家都有自己的格式和设计。因此，博世在开发和调整系统时，合作“至关重要”，伯根斯凯说。
“这已经吸引了很多人的关注，我认为你将会看到这种趋势不仅在赛道上的混合动力技术方面加速，而且在普通道路上也会加速。”法托里说，博世正在与多家消费级市场的汽车制造商合作，开发相关系统，旨在成为他们不可或缺的“面包和黄油”，就像它在赛道上为主机厂所做的类似。但他没有给出相关企业名，表示这些谈判仍处于早期阶段，因此任何成品都可能还需要几年时间。
与那些赛车一样，博世提议将其系统集成到汽车制造商现有的车辆平台中，并向客户推销其系统专业知识。
“通过了解总系统，提高总系统的效率，而不会使组件过大或过小。”法托里表示，在混合动力系统中实现更高的效率，可以为广大购买的人节省更多成本，有助于使混动汽车成为更吸引消费的人的选择，尤其是那些尚未准备好购买电动汽车的消费者。
法托里表示，随着慢慢的变多的消费者继续对电动汽车成本和电池续航能力表示担忧，混合动力技术将在未来市场中表现良好。“目前能够大规模生产的电池技术，仍旧没办法与液体燃料提供的单位体积内的包含的能量相媲美，通过混合动力技术，我们大家可以解决这个问题。”
