從概念到現(xiàn)實(shí) 奧迪e-tron電驅(qū)技術(shù)解析

● e-tron的核心技術(shù)

　　奧迪e-tron的核心技術(shù)包括以下四項(xiàng)：電動(dòng)機(jī)、功率電子裝置、充電系統(tǒng)以及鋰電池技術(shù)。

● 電池能量密度制約電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程

　　在奧迪e-tron系列車(chē)型上，廣泛地運(yùn)用了鋰電池技術(shù)。為獲得較長(zhǎng)的行駛里程以及盡可能降低車(chē)輛的重量，車(chē)用電池必須要有較高的能量密度。各種常見(jiàn)電池類型的能量密度可參看下圖。從下圖中我們可以了解到，車(chē)用鋰電池的能量密度比電子消費(fèi)產(chǎn)品上使用的鋰電池要低，這是因?yàn)檐?chē)用鋰電池需要承受大電流充放電而在能量密度上做出了妥協(xié)。

● 電池充放電控制影響電池壽命

　　車(chē)用鋰電池一般為鋰離子電池（下稱“鋰電池”），鋰電池使用壽命是影響電動(dòng)車(chē)發(fā)展的重要因素。而對(duì)鋰電池充放電時(shí)間、電流及溫度的控制技術(shù)是影響鋰電池壽命的關(guān)鍵。對(duì)于單個(gè)鋰電池來(lái)說(shuō)，過(guò)度放電以及過(guò)度充電都會(huì)縮短電池壽命。對(duì)于大部分鋰電池來(lái)說(shuō)，其中止放電電壓為2.5V～2.75V（視生產(chǎn)商而定）。低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過(guò)放，過(guò)放對(duì)電池會(huì)有損害。過(guò)度充電會(huì)使電池升溫，同樣會(huì)縮短電池壽命。

　　對(duì)于車(chē)用鋰電池來(lái)說(shuō)，其合適的工作溫度為45℃~60℃。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電池退化，縮短電池壽命；溫度過(guò)低則導(dǎo)致電池停電，無(wú)法輸出足夠的電流。

　　鋰離子電池不適合用作大電流放電，過(guò)大電流放電時(shí)會(huì)降低放電時(shí)間（內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量），這或許是現(xiàn)在鋰電池技術(shù)的一個(gè)弱點(diǎn)。因而在電動(dòng)車(chē)上，都會(huì)采用由眾多小塊鋰電池組成的鋰電池組，這樣能夠使電池組輸出較大的電流。像奧迪A1 e-tron上的電池組就由96塊鋰電池組成，每一塊鋰電池的溫度、電壓、充放電電流等狀態(tài)信息都受到功率電子系統(tǒng)的監(jiān)控，從而保證鋰電池組工作在合適的狀態(tài)。

● 奧迪采用的兩種電動(dòng)機(jī)

　　奧迪e-tron技術(shù)采用了兩種不同類型的電機(jī)——ASM電機(jī)（異步電動(dòng)機(jī)）以及PSM電機(jī)（永磁同步電動(dòng)機(jī)）。沒(méi)有采用永久磁鐵的ASM電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于維護(hù)；采用永久磁鐵的而PSM電機(jī)扭矩范圍寬、能效高且在高速時(shí)能夠輸出高功率，但需要復(fù)雜的傳感器系統(tǒng)。在奧迪Q5 hybrid混合動(dòng)力車(chē)型上采用的就是PSM電機(jī)。而對(duì)于未來(lái)的純電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，高轉(zhuǎn)速的ASM電機(jī)以及PSM電機(jī)都是合適的。

　　奧迪e-tron技術(shù)采用的電動(dòng)機(jī)根據(jù)安裝位置及用途的不同具有不同的形式。對(duì)于安裝在變速箱內(nèi)部的高扭矩電動(dòng)機(jī)，其外形是盤(pán)型的（如奧迪Q5 hybrid變速箱上的電動(dòng)機(jī)）。對(duì)于安裝在車(chē)軸上的高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，其外形是柱形的（如奧迪A3 e-tron前軸上的）。

● 功率電子裝置——電動(dòng)機(jī)與電池之間的橋梁

　　奧迪e-tron系列車(chē)型上必然會(huì)有鋰電池以及電動(dòng)機(jī)（發(fā)電機(jī)），而搭配了傳統(tǒng)動(dòng)力的車(chē)型還會(huì)配置一個(gè)傳統(tǒng)的12V蓄電池。功率電子裝置是用于綜合控制電池、電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)之間的能量轉(zhuǎn)換，同時(shí)監(jiān)控各部件的工作狀態(tài)。

● 三種充電方式

　　對(duì)于電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，充電系統(tǒng)是必備配置。奧迪e-tron根據(jù)車(chē)型的不同安裝有三種不同的充電方式。三種不同充電方式的特點(diǎn)可參看下圖。

● 能量回收系統(tǒng)

　　對(duì)于使用傳統(tǒng)動(dòng)力的汽車(chē)，其能量回收方式最多也就只能在制動(dòng)或者下坡時(shí)利用發(fā)電機(jī)給蓄電池充電，能量回收效果相對(duì)較弱（奔馳、寶馬、奧迪的傳統(tǒng)動(dòng)力車(chē)型均采用此方式回收發(fā)動(dòng)機(jī)能量）。

　　電動(dòng)機(jī)是個(gè)好東西，你給它供電，它就會(huì)轉(zhuǎn)；你轉(zhuǎn)動(dòng)它，它便會(huì)產(chǎn)生電能。正是利用這個(gè)簡(jiǎn)單的電磁轉(zhuǎn)換原理，安裝了電動(dòng)機(jī)的奧迪e-tron車(chē)型便能根據(jù)實(shí)際車(chē)輛工況以及駕駛員意圖，在功率電子裝置的統(tǒng)一管理下實(shí)現(xiàn)高效的能量回收。

　　奧迪R18 e-tron賽車(chē)所采用的能量回收系統(tǒng)有點(diǎn)特別。對(duì)于能量的存儲(chǔ)，大家慣性思維會(huì)想到電池和電容這種以電能形式的儲(chǔ)能元件。而除此以外，能量還可以以另外一種形式被存儲(chǔ)起來(lái)——高速旋轉(zhuǎn)的大慣性飛輪。奧迪R18 e-tron賽車(chē)采用的是威廉姆斯車(chē)隊(duì)在F1賽車(chē)上采用的慣性飛輪能量回收系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱KERS。通過(guò)位于前軸的電動(dòng)機(jī)回收回來(lái)的能量被轉(zhuǎn)化為動(dòng)能被存儲(chǔ)于大慣性飛輪上。當(dāng)車(chē)輛需要加速時(shí)，大慣性飛輪上的動(dòng)能通過(guò)無(wú)級(jí)變速箱輸出并轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)前軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。

● 窺見(jiàn)未來(lái)的電動(dòng)四驅(qū)系統(tǒng)——e-quattro

　　說(shuō)道四驅(qū)系統(tǒng)，過(guò)去廠商們一直在探索如何能盡可能大地?cái)U(kuò)大扭矩分配范圍。從奧迪享譽(yù)國(guó)際的扭矩感應(yīng)式機(jī)械差速器（Torsen差速器）到最近各廠商都在使用的電子離合式差速器（如寶馬DPC、三菱AYC、謳歌SH-AWD等），技術(shù)的一次又一次的進(jìn)步都在逐漸逼近前軸與后軸、左右側(cè)車(chē)輪間0-100%全范圍扭矩分配。但無(wú)論如何，在奧迪e-quattro出現(xiàn)之前，還沒(méi)有哪家廠商能夠單獨(dú)對(duì)車(chē)輛每一個(gè)車(chē)輪實(shí)現(xiàn)0-100%的單獨(dú)扭矩分配。

　　正因?yàn)閽仐壛藗鹘y(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)，而使用了純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，所以?shī)W迪e-quattro能夠根據(jù)實(shí)際駕駛情況分配每一個(gè)車(chē)輪上的扭矩輸出。配置有e-quattro技術(shù)的車(chē)型在通過(guò)性以及操控上都會(huì)比史上任何一款電動(dòng)車(chē)要高得多。而電動(dòng)機(jī)比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)大得多的扭矩輸出帶來(lái)的迅猛加速性能更是以往任何一款車(chē)型所無(wú)法比擬的。

　　總結(jié)：從概念車(chē)到耐力賽車(chē)，從耐力賽車(chē)到民用車(chē)，奧迪e-tron技術(shù)的發(fā)展可謂一日千里。今年底在歐洲上市的純電動(dòng)四驅(qū)奧迪R8 e-tron將首次讓我們有機(jī)會(huì)感受到純電動(dòng)超級(jí)跑車(chē)強(qiáng)大扭矩輸出帶來(lái)的強(qiáng)大推背感以及e-quattro電子四驅(qū)系統(tǒng)所帶來(lái)的優(yōu)越操控性能。奧迪R8 e-tron的正式上市，標(biāo)志著奧迪純電動(dòng)四驅(qū)系統(tǒng)已經(jīng)成熟，意味著在不久的將來(lái)會(huì)有更多民用車(chē)采用這種新技術(shù)，讓我們拭目以待吧！

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