F1之外的威廉姆斯 Part 1 ——电动方程式FE的电池系统

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前言

F1漫长的历史上,无数的车队出出进进,大浪淘沙,最终只有三支车队屹立不倒,成为这项运动的中流砥柱,那就是法拉利、迈凯轮和威廉姆斯。这三支车队不仅仅参赛时间长,获得冠军多,历史底蕴深厚,故事也不少。

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相比于一直以来以生产跑车著称于世的法拉利和已经建立起强大的技术帝国并在高性能跑车领域崭露头角的迈凯轮,威廉姆斯车队一直以来都保持着相对单纯的状态,他们一直以独立车队的身份参赛。虽然最近十年来生存略有一些挣扎但威廉姆斯曾经有过辉煌的年代,这些辉煌不仅仅存在于F1赛场上,而且在众多其他赛场上也有所斩获。

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威廉姆斯在F1赛场上的浮浮沉沉我们都耳熟能详,而威廉姆斯在F1赛场之外的许多骄人的战绩、传奇的故事和精彩的作品我们却并不熟悉,新的“F1之外的威廉姆斯”故事专辑将会通过四到五期的篇幅,与大家分享这些小故事。

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Formula E的电池系统——源自F1的技术

(4分11秒的视频将带您快速了解电动方程式的电池系统)

2015年10月24日,FIA电动方程式(Formula E)重回中国,在北京国家奥林匹克中心拉开第二个赛季的战幕。塞巴斯蒂安·博埃米以统治性的姿态拿下了新赛季揭幕战的胜利。胜利的背后,事实上还有威廉姆斯的身影,今天我们将说说威廉姆斯和电动方程式FE相关的故事。

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威廉姆斯迄今为止最后一次参与到F1之外的赛车运动,要数2014年才刚刚举办的FIA电动方程式(Formula E)锦标赛。威廉姆斯为这台赛车提供了动力储存单元——电池系统。听到这个消息,多少会让人有点惊讶,因为威廉姆斯车队是一只独立的赛车制造商,他们有制造赛车部件的能力,却从来没有制造过引擎之类动力提供部件。然而,威廉姆斯开发电池系统却并非没有根基。

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2009年,F1引入刹车动能回收系统(KESR),车队八仙过海各显神通,多种设计思路被采用,其中以电池为能量储存介质的“电池派”是主流,然而威廉姆斯却走了另一条路。威廉姆斯独立开发的KERS系统,曾经是F1也是独树一帜的,因为他们采用了飞轮系统,然而遗憾的是飞轮系统的KERS由于体积大大,从来都没有能够使用在F1赛车上,于是威廉姆斯只好为他们的赛车重新开发了电池KERS系统,这个经历,为日后的工作打下了坚实的基础。

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突破重重困难

为了为全新的电动方程式FE设计和建造电池系统,威廉姆斯的子公司——威廉姆斯先进技术工程公司(Williams Advanced Engineering)也面临了不少困难。

首先是工期紧张。由于种种原因,FIA确定各项规则时候,已经离FE赛车的第一次上路测试的时间剩下六个月。这对设计和建造一个前所未有的纯电动赛车电池系统,挑战可想而知。要知道,世界上并没有太多的机构能够在如此短暂的时间完成这项任务,而这些机构当中同时又具有丰富赛车经验的就更加凤毛麟角了。

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其次,FE是个单一品牌的赛事,所有车队和车手都使用同样赛车。同样的赛车自然需要使用完全相同的电池系统,这就意味着相同的电池系统要生产至少42台。因为我们知道,FE虽然大约只有21个车手参赛,但是每人每场比赛要使用两台车。比赛中途进入维修站,不是加油,而是更换赛车。要保证竞争的公平,必须确保每台赛车的电池系统百分之百无差异,无论是电池电量还是输出功率都必须一样。与此同时,还要保证从第一个赛季开始到第二个赛季结束,这种一致性必须始终保持。

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再次,温度管控和灭火系统也是重大的考验。温度管控和灭火系统非常重要,以至于对赛车结构也有很大影响,必须在底盘设计之初就考虑布置和安装的问题,因此需要一开始就和底盘制造商达拉拉Dallara进行协调。这不仅有难度,而且也使得工期更加紧张,必须在达拉拉为赛车定型之前完成协调工作。为了使得电池快速冷却,还必须为此开发专用的液体冷却系统。

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再次,由于FIA的技术要求,电池的安全组件必须与赛车的主体结构相融合,电池系统也要和赛车底盘一起通过FIA碰撞测试的检验。按照要求,在碰撞之后,即便赛车发生了剧烈形变,电池也必须依然安全,并且如果必要,电池还需要能够继续使用。

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最后一个考验来自于运输。由于Formula E是世界巡回赛,赛车需要搭乘航班飞去世界各地的赛场,然而对于锂电池上飞机,联合国有非常严格的规定。(我们上飞机,带个小小的充电宝也要被查来查去,更何况这是重达两百多公斤大电池呢。)因此,电池系统必须通过各项航空安全监测,以确保航空运输的可能。

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这一切困难都被威廉姆斯先进技术公司克服了,电池系统顺利交付使用,再配合上迈凯轮开发的电机和传动系统,电动方程式FE全新的动力链就构建完成了。2014年9月,电动方程式顺利在北京鸟巢进行了首场比赛。随后,经过整个赛季的检验,FE的电池系统相当可靠,全年11站比赛仅仅发生了一次故障。

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令人惊讶的性能和表现

FE的电池系统最初设计提供133KW功率,经过多次测试,威廉姆斯2014年鸟巢首次比赛前将输出功率提升到了150KW。经过一年时间的比赛检验,威廉姆斯再一次对电池系统进行了升级,2015年赛季开始前,威廉姆斯先进技术工程公司宣布新赛季所有赛车将可以使用170KW的功率输出,这相当于231马力。加之FE所特有的Fanboost奖励,赛车最大功率输出将可能达到200KW,相当于270马力。

当然相对于F1的引擎输出,这样的功率并不显眼,然而,赛车依然可以达到百公里加速3秒,极速225km/h的速度。由此,我们也可以看到,技术的改进速度是超乎想象的。

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光明的前景

正如威廉姆斯先进技术工程公司的董事总经理Craig Wilson所说的,“电动方程式FE就是要将电动汽车技术推向极致,向人们展示技术的快速进化。”

也许,我们可以期待,在不久的将来,FE赛车的电池储能量将大幅度增加比赛中将不需要更换赛车,输出功率大幅度提升到接近顶级方程式的动力水平,甚至与F1形成全面竞争的局面。

回到我们的现实生活中,我想,电动车的普及速度也许将比你我想象的更加快。


To be continued

下集预告

下一次,我们将为您详细介绍威廉姆斯独特的飞轮混合动力系统和这项技术的成功应用。敬请期待!

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图片来源:网络

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