F1锦标赛为什么不采用纯电动赛车?

2016-07-29 12:32:43     作者:shadow Ma      来源:雷锋网

F1不使用纯电动的原因有很多(声音、极速甚至驾驶的纯粹感等等),但最主要的原因,实际上和民用电动车不能普及一样,是续航的问题。

雷锋网(搜索“雷锋网”公众号关注)按:本文作者知乎@shadow Ma,资深F1爱好者,跑车迷。

F1不使用纯电动的原因有很多(声音、极速甚至驾驶的纯粹感等等),但最主要的原因,实际上和民用电动车不能普及一样,是续航的问题。

大家一定是被最近风头很盛的特斯拉迷惑了,我不否认Model S是一辆跑车,我个人也认为它在电动车领域的意义非常之大,有可能接近iPhone在手机领域的意义。但实际上,Model S并没有能够改变电动车的本质问题——续航短。

续航短

也许你要反驳了,并不短啊,有500公里呢!是的,是不短了,接近普通的汽油车了。但是有一点不要忽略,Model S是一辆重达2吨的大型车其中电池组为600kg,做个参考的话,这个重量已经超过了奔驰S级和奥迪A8(部分车型)的重量了。但Tesla的内饰堪称寒酸(也就是没啥重量)。

我们来做个这样的计算,2014年F1一场正赛要跑约300公里,燃油限制100kg(也就是125L)。如果我们考虑驱动Model S的能量和奔驰S级差不多的话,最少也要百公里10L燃油。那么Model S的500km续航需要50L燃油:即600kg电池组等效50L燃油,那么支撑一场F1需要大约600*(125/50)=1500kg的电池组。还不考虑因电池组重量增加而需要的额外驱动力。

那么现实情况是什么样的呢?F1 2014年规定F1的重量(满油+车手)下限为700kg,之所以是下限,就是怕有一些车手魔鬼减肥,或者有钱的车队通过烧钱使用昂贵的超轻材料欺负小车队(F1车队间的贫富差距巨大,如果不保护没钱的,基本上F1就会越来越烧钱最后没人玩的)。所以说大部分车队都是可以轻易达到这个下限的。

那么也就是说,为了保持目前F1的观赏性情况下,单电池组的重量就接近现在赛车的两倍!且不说在这个车重下如何保证车辆的灵活性和性能,就连这么大的电池组安全也是个问题。

另一个可以看看的是,国际汽联正在组织Formula E大奖赛,限重320kg的电池结果每次比赛因为电量不够要在中途换一辆车。而且重量已经达到惊人的888kg了,基本上是方程式赛车之最了!(参见Formula E-Official FIA Formula E Championship)。

输出功率小

另一个很重要的原因是,电动车的输出功率很小,也就是说他们的极速是不够的。这是电动车扭矩/功率输出的特点:即起步即为全扭矩(功率),但是因为没有变速箱,扭矩不断下降,而且电池限制输出总功率低。而内燃机是在起步阶段无法做到全功率输出,但最终的功率更大。

Model S那么彪悍的4.2s百公里加速,总功率只有410hp。作为对比,Model S在1/4英里直线赛中击败了Corvette Stingray(businessinsider.com的页面)。后者有着662hp的马力和将近300kph的极速(对比Model S的200kph)。可以想见,即使不考虑里程问题,F1的极速下降也绝对是不能忍受的。

引擎轰鸣

当然,F1的引擎轰鸣一直是作为F1的一个重大卖点。去过现场的人肯定都知道,在那种环境下,赛道外面也是能听见引擎轰鸣的,在赛道里面基本说话是靠喊的(还是远一些的情况)。考虑到电动方程式的声音(可以到上面那个网址看视频),这个卖点也基本上消失了。

混合动力是未来

实际上各顶级赛车,顶级民用跑车都在尝试混合动力。

比如F1就在2009年引入KERS系统,即所谓Kinetic Energy Recycle System,动能回收系统。在今年改革之前,这套系统和丰田普锐斯的工作原理是一样的。2014的动能回收系统更上一层,实现了动能和涡轮热能的同时介入和管理,具体参见(《2014,能量回收的新纪元》)。

同时勒芒24小时的大部分赛车也是具备混合动力系统的;被看做新时代超级跑车三剑客的P1,LaFarrari和918也都是混合动力的。

这其实是由于电动机在起步阶段的强大扭矩决定的。在2014年的F1中,汽油机虽然有着600hps的惊人马力,却只能提供约300Nm的扭矩,相比之下,电动机的峰值功率为170hps左右,但却拥有375Nm的扭矩。这一点对于目前F1赛车出弯加速至关重要!

可以说,虽然F1变成全电动不现实,但是混合动力(这里混合动力不是为了省油,而是为了获取电动机起步阶段逆天的扭矩)已经成为赛道终极跑车/方程式的必选装备。

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