從概念到現(xiàn)實 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：電動機、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車續(xù)航里程

　　在奧迪e-tron系列車型上，廣泛地運用了鋰電池技術(shù)。為獲得較長的行駛里程以及盡可能降低車輛的重量，車用電池必須要有較高的能量密度。各種常見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，車用鋰電池的能量密度比電子消費產(chǎn)品上使用的鋰電池要低，這是因為車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車發(fā)展的重要因素。而對鋰電池充放電時間、電流及溫度的控制技術(shù)是影響鋰電池壽命的關(guān)鍵。對于單個鋰電池來說，過度放電以及過度充電都會縮短電池壽命。對于大部分鋰電池來說，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)放電稱為過放，過放對電池會有損害。過度充電會使電池升溫，同樣會縮短電池壽命。

　　對于車用鋰電池來說，其合適的工作溫度為45℃~60℃。溫度過高會導致電池退化，縮短電池壽命；溫度過低則導致電池停電，無法輸出足夠的電流。

　　鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時會降低放電時間（內(nèi)部會產(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)的一個弱點。因而在電動車上，都會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機

　　奧迪e-tron技術(shù)采用了兩種不同類型的電機——ASM電機（異步電動機）以及PSM電機（永磁同步電動機）。沒有采用永久磁鐵的ASM電機結(jié)構(gòu)簡單便于維護；采用永久磁鐵的而PSM電機扭矩范圍寬、能效高且在高速時能夠輸出高功率，但需要復雜的傳感器系統(tǒng)。在奧迪Q5 hybrid混合動力車型上采用的就是PSM電機。而對于未來的純電動車來說，高轉(zhuǎn)速的ASM電機以及PSM電機都是合適的。

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

● 功率電子裝置——電動機與電池之間的橋梁

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

● 三種充電方式

　　對于電動車來說，充電系統(tǒng)是必備配置。奧迪e-tron根據(jù)車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可參看下圖。

● 能量回收系統(tǒng)

　　對于使用傳統(tǒng)動力的汽車，其能量回收方式最多也就只能在制動或者下坡時利用發(fā)電機給蓄電池充電，能量回收效果相對較弱（奔馳、寶馬、奧迪的傳統(tǒng)動力車型均采用此方式回收發(fā)動機能量）。

　　電動機是個好東西，你給它供電，它就會轉(zhuǎn)；你轉(zhuǎn)動它，它便會產(chǎn)生電能。正是利用這個簡單的電磁轉(zhuǎn)換原理，安裝了電動機的奧迪e-tron車型便能根據(jù)實際車輛工況以及駕駛員意圖，在功率電子裝置的統(tǒng)一管理下實現(xiàn)高效的能量回收。

　　奧迪R18 e-tron賽車所采用的能量回收系統(tǒng)有點特別。對于能量的存儲，大家慣性思維會想到電池和電容這種以電能形式的儲能元件。而除此以外，能量還可以以另外一種形式被存儲起來——高速旋轉(zhuǎn)的大慣性飛輪。奧迪R18 e-tron賽車采用的是威廉姆斯車隊在F1賽車上采用的慣性飛輪能量回收系統(tǒng)，簡稱KERS。通過位于前軸的電動機回收回來的能量被轉(zhuǎn)化為動能被存儲于大慣性飛輪上。當車輛需要加速時，大慣性飛輪上的動能通過無級變速箱輸出并轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動前軸電動機驅(qū)動車輛。

● 窺見未來的電動四驅(qū)系統(tǒng)——e-quattro

　　說道四驅(qū)系統(tǒng)，過去廠商們一直在探索如何能盡可能大地擴大扭矩分配范圍。從奧迪享譽國際的扭矩感應式機械差速器（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)的一次又一次的進步都在逐漸逼近前軸與后軸、左右側(cè)車輪間0-100%全范圍扭矩分配。但無論如何，在奧迪e-quattro出現(xiàn)之前，還沒有哪家廠商能夠單獨對車輛每一個車輪實現(xiàn)0-100%的單獨扭矩分配。

　　正因為拋棄了傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)，而使用了純電動驅(qū)動方式，所以奧迪e-quattro能夠根據(jù)實際駕駛情況分配每一個車輪上的扭矩輸出。配置有e-quattro技術(shù)的車型在通過性以及操控上都會比史上任何一款電動車要高得多。而電動機比傳統(tǒng)發(fā)動機強大得多的扭矩輸出帶來的迅猛加速性能更是以往任何一款車型所無法比擬的。

　　總結(jié)：從概念車到耐力賽車，從耐力賽車到民用車，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四驅(qū)奧迪R8 e-tron將首次讓我們有機會感受到純電動超級跑車強大扭矩輸出帶來的強大推背感以及e-quattro電子四驅(qū)系統(tǒng)所帶來的優(yōu)越操控性能。奧迪R8 e-tron的正式上市，標志著奧迪純電動四驅(qū)系統(tǒng)已經(jīng)成熟，意味著在不久的將來會有更多民用車采用這種新技術(shù)，讓我們拭目以待吧！

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