Audi達卡拉力賽車RS Q e-tron中的高壓電池

編輯： Bear 2021-12-29 18:23:59 發布於專題報導

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高壓電池位於驅動器的中央，實際上也是位於Audi RS Q e-tron的中間。它體現了帶能量轉換器的創新電力驅動核心。Audi打算用它在世界上最艱難的達卡拉力賽中樹立下一個里程碑，並在沙漠中證明「Vorsprung durch Technik」。

Audi高壓電池工程師 Lukas Folie 表示，「憑藉我們在RS Q e-tron中的驅動配置，Audi成為達卡拉力賽的先驅，為這種類型的比賽定義挑戰非常嚴苛。對於這樣的概念和這種類型的耐力比賽，賽車運動根本沒有經驗可參考。」

針對未知需求的設計

與Audi上次使用電池驅動的電動方程式世界錦標賽相比，達卡拉力賽的標準有所不同，數百公里的日常賽段、在柔軟的沙漠沙子中的巨大行駛阻力，以及室外高溫法規規定的最小車輛重量為2噸，這在賽車運動中都屬於極端值。Lukas Folie 說，「在這種條件下，用今天的電池技術不可能在達卡拉力賽中實現BEV純電動越野車。」

由RS Q e-tron首席設計師Axel Löffler領導的工程團隊，必須在沒有任何先前經驗可參考的情況下，為帶有電驅動和能量轉換器的車輛整體概念定義基本標準。由於項目開發時間很短，Audi依賴於成熟的電池技術。高壓電池的容量為 52 kWh，足以滿足拉力賽每一站的最大預期要求，而包括冷卻介質在內的高壓電池的重量約為370公斤。

耐用性和高能量密度

所需的能量容量和性能，以及控制和安全機制，使Audi採用經過驗證的圓形電池作為高壓電池的基礎。電池系統的設計方式使得Audi Sport車手Mattias Ekström、Stéphane Peterhansel和Carlos Sainz感覺不到新電池和舊電池之間的任何區別。

要求越野充電

當拉力賽車手在每個階段的早晨帶著充滿電的高壓電池離開電力驅動的露營地時，一個高度複雜的控制系統就開始運作了。只有在比賽開始前幾分鐘，當路線手冊分發時，團隊才會了解有關路線的任何詳細信息。

而Audi RS Q e-tron憑藉其創新驅動器，必須始終為距離、速度、地形難度和其他因素…等所有條件做好準備。工程師和電子技術人員編寫了專用的演算法，以根據能量需求將充電狀態(SoC)，即充電水平保持在定義的範圍內。

在規定的距離內，能量提取和電池充電始終處於平衡狀態。例如：如果具有高驅動阻力的沙丘道路在短時間內需要最大能量，則充電狀態會下降到受控範圍內。原因是，前軸和後軸上的發動機-發電機組的驅動功率根據規定總共限制為最大288 kW。然而，能量轉換器只能提供220kW的最大充電功率。

因此，在極端情況下，消耗暫時高於能源再生。Lukas Folie說，「這樣的事情在有限的時間內是可能的。但在更長的距離上，它總是導致零和，然後我們必須降低功耗，以便電池的充電狀態保持在應有水平。可用的絕對電量必須足以滿足一天的行程。」

能量回收是一個重要因素

為了實現最高效率，Audi還在沙漠中採用了一項已在利曼跑車和Formula E電動方程式賽車中使用的原理，RS Q e-tron在制動過程中回收能量。前後軸上的MGU單元可以將車輪的旋轉運動轉換為電能，其主要目的是恢復最大能量。這個反向的功率流不受與加速時相同的功率限制而受限制。聽起來如此簡單的事情需要複雜的智能制動系統(IBS)。它將液壓制動功能與電動再生制動相結合。