撰文 / 錢亞光

編輯 / 周 洲

設(shè)計(jì) / 師 超

設(shè)計(jì) / Automotive News, carbuzz.com, bosch-motorsport.com

5月31日，配備博世LMDh混合動(dòng)力系統(tǒng)的賽車駛上了底特律的街道。這是底特律大獎(jiǎng)賽（Detroit Grand Prix）前的一系列練習(xí)賽和資格賽的一部分。

賽車運(yùn)動(dòng)一直是開發(fā)和測(cè)試新技術(shù)的跳板。近年，隨著向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變和對(duì)環(huán)境問題日益增長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)，賽車也需要用清潔、更高效能源來驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)雖然動(dòng)力強(qiáng)勁，但因其高排放和燃料消耗而臭名昭著。相比之下，電動(dòng)和混動(dòng)汽車提供了一種更環(huán)保的選擇，減少了賽車賽事的碳足跡。

作為全球最大的汽車零部件供應(yīng)商，博世為國(guó)際汽車運(yùn)動(dòng)協(xié)會(huì)（International Motor Sports Association）的賽車手在該系列的Grand Touring Prototype類比賽開發(fā)了混合動(dòng)力系統(tǒng)。最近，博世（Bosch）計(jì)劃將為專業(yè)賽車開發(fā)的混合動(dòng)力系統(tǒng)，應(yīng)用于乘用車領(lǐng)域。

為賽車開發(fā)

根據(jù)國(guó)際汽車運(yùn)動(dòng)聯(lián)合會(huì)（IMSA）、法國(guó)汽車俱樂部（ACO）和國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)（FIA）的協(xié)議，賽車運(yùn)動(dòng)建立了新的標(biāo)準(zhǔn)，允許使用混合動(dòng)力技術(shù)。

混合動(dòng)力車結(jié)合了內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)，提供了功率和效率的獨(dú)特組合。在賽車運(yùn)動(dòng)中，混合動(dòng)力車越來越受歡迎，因?yàn)樗鼈冊(cè)谔峁﹤鹘y(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能的同時(shí)，還擁有電動(dòng)動(dòng)力的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

2023年，博世的混合動(dòng)力原型車——勒芒-戴通納混合動(dòng)力車（Le Mans Daytona hybrid，LMDh）參加了享有盛譽(yù)的勒芒24小時(shí)耐力賽。該混動(dòng)系統(tǒng)可為賽車提供高達(dá)約500千瓦的綜合功率。

這套混動(dòng)系統(tǒng)，讓制造商和車隊(duì)首次能夠使用同一輛車參加國(guó)際汽聯(lián)（FIA ）世界耐力錦標(biāo)賽（World Endurance Championship）和國(guó)際汽車運(yùn)動(dòng)協(xié)會(huì)（IMSA）衛(wèi)士泰克跑車錦標(biāo)賽（WeatherTech SportsCar Championship），而不必對(duì)賽車進(jìn)行改裝。

LMDh系統(tǒng)已在比賽中行駛了超過35萬英里（約56萬公里），包括測(cè)試在內(nèi)的行駛總里程超過65萬英里（約105萬公里）。博世LMDh混合動(dòng)力系統(tǒng)在首次新型GTP類比賽中經(jīng)受住了24小時(shí)賽事的考驗(yàn)，在戴通納（Daytona）的Rolex 24小時(shí)耐力賽中占據(jù)了前六名。

混合動(dòng)力汽車在耐力賽中的成功證明了其潛力，也為混合動(dòng)力技術(shù)在其他賽車項(xiàng)目中的更廣泛應(yīng)用鋪平了道路。

LMDh細(xì)節(jié)

博世是該混合動(dòng)力系統(tǒng)的獨(dú)家供應(yīng)商，提供了電動(dòng)機(jī)、逆變器、電子制動(dòng)系統(tǒng)、混合動(dòng)力控制單元和其他旨在為賽車增加動(dòng)力和提升性能的組件。

LMDh系統(tǒng)由于采用了標(biāo)準(zhǔn)化的部件，具有較高的成本效益，使汽車制造商和車隊(duì)能夠在勒芒、戴通納、塞布林或斯帕-弗朗科爾尚等耐力賽經(jīng)典賽事中以有吸引力的條件進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。

耐力賽是賽車運(yùn)動(dòng)中對(duì)車輛耐久性最嚴(yán)格的考驗(yàn)。在緊張的開發(fā)周期內(nèi)，博世開發(fā)了所有組件，包括智能混合動(dòng)力管理軟件。這需要與底盤設(shè)計(jì)人員、電池和變速箱合作伙伴以及兩個(gè)賽車系列所有制造商進(jìn)行密切合作。

該系統(tǒng)的核心是高壓電動(dòng)機(jī)，也稱為電機(jī)發(fā)電機(jī)單元（MGU），專為L(zhǎng)MDh的高要求而設(shè)計(jì)，可提供高達(dá)200kW的功率。

作為電動(dòng)機(jī)時(shí)，它使用電池中的電能為賽車提供動(dòng)力，其扭矩曲線在低速范圍內(nèi)進(jìn)行了優(yōu)化，從而提供了更快的出彎加速，最大轉(zhuǎn)速達(dá)到20000轉(zhuǎn)/分。作為發(fā)電機(jī)時(shí)，它可將賽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能并回收到電池中，以便稍后重新使用。

電機(jī)控制單元（MCU）即逆變器，是專門為賽車運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的高電壓逆變器進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)品，其應(yīng)用碳化硅技術(shù)優(yōu)化了空間和重量，確保了穩(wěn)健性和效率之間的良好平衡，這對(duì)耐力賽尤其重要。極端功率密度和高開關(guān)頻率，使電動(dòng)機(jī)能夠以最高效率和性能，在極高速度下運(yùn)行。

它主要用于操作博世三相MGU電機(jī)，控制扭矩、速度，并提供熱管理、降額、混合動(dòng)力管理和故障檢測(cè)。它能夠在最小重量和體積下實(shí)現(xiàn)最大效率，并在電動(dòng)機(jī)和電池之間提供優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)完美的能量流動(dòng)。

電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）采用線控制動(dòng)技術(shù)，智能地平衡來自電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)扭矩與傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)制動(dòng)扭矩，這使得系統(tǒng)比傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)更輕、更緊湊。它能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)后制動(dòng)電路的比例，幫助司機(jī)平衡液壓制動(dòng)扭矩和電動(dòng)再生扭矩之間的制動(dòng)力。

混合動(dòng)力控制單元（HCU）是這套混動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。該單元用駕駛員輸入的信號(hào)（如踏板、車速等）來管理系統(tǒng)功率、控制扭矩，并協(xié)調(diào)電機(jī)、電池和傳統(tǒng)動(dòng)力總成，在控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間的能量流動(dòng)方面發(fā)揮著決定性作用。

它堅(jiān)固耐用，能在高壓下對(duì)操作變化和由此產(chǎn)生的能量需求做出可靠且極快的反應(yīng)。此外，混合動(dòng)力控制單元還監(jiān)控和維護(hù)混合動(dòng)力系統(tǒng)的安全性。

此外，博世賽車運(yùn)動(dòng)部門還設(shè)計(jì)了智能混合動(dòng)力性能管理軟件，讓系統(tǒng)的各部分可以相互“溝通”，以充分發(fā)揮系統(tǒng)的最佳性能。該智能軟件會(huì)根據(jù)駕駛員的需求，對(duì)內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)和線控制動(dòng)系統(tǒng)之間的扭矩分配進(jìn)行控制。

向乘用車進(jìn)發(fā)

博世目前計(jì)劃將LMDh系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)車輛領(lǐng)域，目前北美汽車制造商正在縮減部分電動(dòng)汽車計(jì)劃，開始更多地依賴混合動(dòng)力動(dòng)力總成。

“我們不是在研究單個(gè)零部件。我們不是零部件供應(yīng)商。我們是一個(gè)整體系統(tǒng)供應(yīng)商，”博世系統(tǒng)工程總監(jiān)穆罕默德·法托里（Mohammad Fatouraie）在底特律的一次練習(xí)賽之前表示。

“賽車跑的每一圈都是一個(gè)提出新改進(jìn)或?qū)⒓夹g(shù)極限再稍稍提高的機(jī)會(huì)?！辈┦蕾愜囘\(yùn)動(dòng)總監(jiān)雅各布·伯根斯凱（Jacob Bergenske）說。

伯根斯凱表示：“我們有一個(gè)非常輕的混合動(dòng)力車，這意味著我們有一個(gè)非常緊湊的小型電池?！狈ㄍ欣锉硎?，混動(dòng)汽車提高效率還包括減少電池尺寸和重量，以及使用碳化硅芯片，博世計(jì)劃到2026年開始在美國(guó)生產(chǎn)配備該混動(dòng)系統(tǒng)的普通車型。

博世在賽車運(yùn)動(dòng)中與每家汽車制造商都有合作，每家都有自己的內(nèi)燃機(jī)架構(gòu)，博世還與四家不同的底盤制造商合作，每家都有自己的格式和設(shè)計(jì)。因此，博世在開發(fā)和調(diào)整系統(tǒng)時(shí)，合作“至關(guān)重要”，伯根斯凱說。

“這已經(jīng)吸引了很多人的關(guān)注，我認(rèn)為你將會(huì)看到這種趨勢(shì)不僅在賽道上的混合動(dòng)力技術(shù)方面加速，而且在普通道路上也會(huì)加速?！狈ㄍ欣镎f，博世正在與多家消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的汽車制造商合作，開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，旨在成為他們不可或缺的“面包和黃油”，就像它在賽道上為主機(jī)廠所做的類似。但他沒有給出相關(guān)企業(yè)名稱，表示這些談判仍處于早期階段，因此任何成品都可能還需要幾年時(shí)間。

與那些賽車一樣，博世提議將其系統(tǒng)集成到汽車制造商現(xiàn)有的車輛平臺(tái)中，并向客戶推銷其系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)。

“通過了解整個(gè)系統(tǒng)，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，而不會(huì)使組件過大或過小?！狈ㄍ欣锉硎荆诨旌蟿?dòng)力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更高的效率，可以為消費(fèi)者節(jié)省更多成本，有助于使混動(dòng)汽車成為更吸引消費(fèi)者的選擇，尤其是那些尚未準(zhǔn)備好購買電動(dòng)汽車的消費(fèi)者。

“如果你能為終端消費(fèi)者降低成本，就可以增加這些技術(shù)的采用率。”他說。

法托里表示，隨著越來越多的消費(fèi)者繼續(xù)對(duì)電動(dòng)汽車成本和電池續(xù)航里程表示擔(dān)憂，混合動(dòng)力技術(shù)將在未來市場(chǎng)中表現(xiàn)良好?！澳壳澳軌虼笠?guī)模生產(chǎn)的電池技術(shù)，仍然無法與液體燃料提供的能量密度相媲美，通過混合動(dòng)力技術(shù)，我們可以解決這個(gè)問題?！?/p>