國際汽聯(lián)電動方程式錦標(biāo)賽三亞站結(jié)束 揭密極速賽車的幕后英雄

隨著2018-19賽季ABB國際汽聯(lián)電動方程式錦標(biāo)賽第六輪比賽結(jié)束，衛(wèi)冕冠軍讓-埃里克·維爾涅在車隊主場2019電動方程式FWD富衛(wèi)三亞站拿下本賽季首個分站冠軍，令賽場響起中國國歌。電動方程式第五賽季開賽以來，六場比賽的冠軍分別由六支車隊的六位不同車手獲得。

圖1：代表中國出賽的DS車隊車手獲得了本輪電動方程式錦標(biāo)賽冠軍，推動新能源汽車落地的海南三亞市看起來是DS車隊的福地。

在燃油汽車賽事中，汽車的引擎好壞是賽車手能夠拿到好成績的關(guān)鍵。那么電動方程式賽事中，最關(guān)鍵的技術(shù)是什么呢？高密度的電池，開關(guān)磁阻技術(shù)的馬達驅(qū)動技術(shù)，還是電動汽車中的功率器件？也許不同的人會有不同的看法。

在普通人看來，EV的續(xù)航最大的瓶頸是電池技術(shù)的變革。而喜愛飆車的人，自然會更在意車子的加速能力。但到了全世界最頂級的電動方程式比賽中，賽車手和車隊技術(shù)人員，更在意的卻是汽車的逆變器。從較早采用的IGBT配電池，到近幾年的SiC配電池的組合，讓賽事進入到了一個新的階段。

此前，在3月10日進行的香港分站賽中，由半導(dǎo)體廠商羅姆贊助的文圖瑞車隊選手愛德華多·莫塔拉奪得分站冠軍，使這支來自摩納哥的Formula E車隊備受矚目。電子發(fā)燒友記者在現(xiàn)場，采訪了文圖瑞車隊CTO（圖2）。他認(rèn)真回答記者提出的各種技術(shù)問題，其中談到采用SiC逆變器，對于賽車性能的變化時，他表示SiC逆變器取代IGBT逆變器，效率提升了3~8%。由于重量減輕和電池效率提升，賽車的續(xù)航距離從300公里提升到了324公里?！皬牧硪粋€角度來看，賽車效率提升，可以將100kWH的電池縮減至92kWH的電池尺寸，可以降低電池的成本?！彼f。

同樣續(xù)航的EV，只是通過逆變器技術(shù)從IGBT至SiC的改變，就可以縮小電池的尺寸重量。這是從賽車的角度來看。如果是消費者用車的角度來看，同樣成本的電池，只要搭配SiC逆變器，那就可以直接提升續(xù)航距離。以傳統(tǒng)燃油車的角度來看，這就是一個更為省油的電動機！

當(dāng)然，作為電動汽車行業(yè)最重要的賽事，電動賽車不僅是為了宣傳贊助商而進行比賽。在全球不同地方進行賽事，F(xiàn)ormula-E還承擔(dān)著各種前沿技術(shù)的測試工作。例如，在沙特德拉伊都、中國海南三亞、中國香港這種高溫的城市的公路賽道上飛馳，極為干燥和極為潮濕的天氣下，賽車會有什么不同的影響，就需要收集各種數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。文圖瑞車隊技術(shù)工程師在賽前頭一天的預(yù)熱中，認(rèn)真地觀察著車子和車手的狀況。（上圖）他對著賽道實況講解現(xiàn)在車手在高溫高濕狀況下要注意的問題。

“溫度對于電池驅(qū)動的汽車會有很大的影響，賽道路面上的氣溫會超過80度，甚至更高。汽車需要通過傳感器收集各種數(shù)據(jù)，包括電池的續(xù)航的變化。在高溫下的電機的效率、電池的續(xù)航、胎壓的變化以及車手的狀況，我們都要做細(xì)致的研究?！?/p>

顯然，這次三亞比賽的正常舉行，證明了高溫高濕氣候下高速飛馳的電動汽車經(jīng)受住了考驗。最為難得的是，采用SiC和鋰電池的電動汽車，甚至在南極地區(qū)極寒的氣溫下也同樣經(jīng)受的考驗，電動汽車每年的賽事，正在如當(dāng)年國際汽聯(lián)的燃油車賽事一樣，推動著汽車新技術(shù)的研究，和向普通消費者來普及新技術(shù)。

全球更節(jié)能更環(huán)保的電動汽車取代燃油汽車在越來越多的發(fā)達國家中定下來日程，未來電動汽車的興起，對于核心功率器件的需求一定會快速上升。SiC功率器件與傳統(tǒng)的Si器件相比，具有更高速開關(guān)的特性，功率轉(zhuǎn)換更高效，開關(guān)損耗減少，同時可以更小型化和輕量化。不僅SiC模塊本身可以小型化，其功率元器件周邊的線圈、電容和散熱裝置也同樣可以更小型化，優(yōu)勢非常明顯。

日本京都大學(xué)教授 松波弘之在1987年發(fā)現(xiàn)了SiC技術(shù)，羅姆在2000年12月全球首家成功實現(xiàn) SiC-DMOSFET的產(chǎn)業(yè)化并開始量產(chǎn)。2004年羅姆與京都大學(xué)聯(lián)合開發(fā)出SiC MOSFET原型，2008年在汽車行業(yè)率先采用，與本田聯(lián)合研究混動汽車上的SiC功率模塊。

2009年羅姆收購德國晶圓制造商SiCrystal，2010年不僅實現(xiàn) SiC肖特基二極管的量產(chǎn)，還在全球率先實現(xiàn)SiC-MOSFET的量產(chǎn)。2015年羅姆還實現(xiàn)了全球首次的在芯片表面設(shè)置了Trench的SiC溝槽型MOSFET的量產(chǎn)。

圖片來源： VENTURI Formula E 文圖瑞車隊

宛如飛馳人生的賽場，雖然沒有燃油發(fā)動機F1車那樣的轟鳴，但賽車給觀眾的感覺同樣非常震撼。在電子發(fā)燒友記者看來，這些電動汽車的背后的技術(shù)進步才是讓我們震撼的地方。

圖：羅姆為文圖瑞Formula E車隊提供技術(shù)支持的全SiC模塊(G型封裝)

電動汽車的頂級賽事，無疑會進一步帶動EV的市場。SiC功率元器件已經(jīng)在迎來井噴，在太陽能發(fā)電、EV充電站、伺服電源領(lǐng)域，SiC功率元器件的應(yīng)用案例在不斷增加。甚至已經(jīng)在研發(fā)將SiC應(yīng)用到飛機上。為了滿足不斷增長的需求，羅姆計劃在日本福岡投資6000億日元擴建一座新工廠以增加產(chǎn)能，服務(wù)全球不同類型的客戶。目前全世界SiC排名前三的分別上Wolfspeed、英飛凌和羅姆，未來的羅姆透露其SiC的一個小目標(biāo)：到2025年占全球SiC元器件市場的30%。

最后獻上作者本想私藏的福利圖，以對大家有耐心看到文章末尾表示感謝。

電子發(fā)燒友記者與羅姆贊助的文圖瑞車隊巴西車手菲利佩·馬薩一起合影（馬薩曾是大名鼎鼎的F1冠軍）。能與F1冠軍賽車手的親密合影，感覺可以吹一輩子了。