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关于WRC混合动力Rally1的个人解读

2021-09-09 15:20 作者:钣金霍  | 我要投稿

昨天WRC官方发了一篇关于对混合动力Rally1级别赛车大致的一些赛车设计要求和相对应的一些特殊赛规的报道。

链接在这里:https://www.wrc.com/en/news/2021/wrc/fia-and-wrc-take-360-degree-approach-to-sustainable-future/

整篇下来,篇幅不大,但基本是解释的比较清楚了,相信很多人看完还是一脸懵逼,看完后我是有自己的理解和看法,本文也仅是从一个拉力爱好者很不专业的角度去尝试解读这个最新的赛规,可能对也可能都错,欢迎一起讨论。


先说我所理解的结论,这套混动系统,工作原理上是插电混联式混动系统,电机可跟发动机一起工作,也可以单独工作,电机整套系统要是坏了,大部分情况下不影响赛车继续参加WRC赛事,由于拉力赛事跟其他场地赛比有很大特殊性,受到各种环境限制,目前电机部分整个系统你可以理解为是作为半外挂的方式存在,整个比赛主要还是靠发动机,2022年会根据这套系统做出相对应的WRC赛规。

所有WRC rally1赛车的混动系统,跟F1,勒芒混动一样,由一家德国公司Compact Dynamics提供。


先整理一下我们想知道的WRC Rally1赛车的一些关键技术参数

  • 内燃机 (ICE)继续沿用原来的1.6 升涡轮增压汽油发动机,提供大约 280 千瓦(380 马力)的功率

  • Compact Dynamics 提供的高性能 P3 拓扑混合系统重 84 公斤,可在紧凑的外壳中容纳电动发电机单元 (MGU)、控制单元和电池。MGU在加速期间提供 100kW (134hp) 的功率和 180Nm 的扭矩。MGU 的运行速度高达 12,000 rpm,电池的运行电压高达 750 伏,逆变器控制单元密封在碳纤维外壳中,以抵抗发生事故时可能出现的力和冲击。该装置设计用于承受 70G 的冲击。

  • 一个 3.9kWh 容量的电池组,在制动和滑行期间,系统回收通常损失的能量并将其存储在电池中。如有必要,也可以在服务中断期间通过外部电源(插电式混合动力)为电池充电。使用专用单元从 20% 充电到 80% 大约需要 20 分钟。

  • 混合动力单元直接连接到传动轴

  • 整套P3混合系统独立于汽车的电气系统、

  • 必须在发动机控制单元 (ECU) 中实施使用电能的策略

以上是我在WRC原文里的关键节选,下面我简单解释下什么意思

  • 发动机还是现在用的那个,没变化

  • P3系统让整台WRC赛车重了84公斤,MGU可以给WRC原有的380匹马力上,最多增加134匹,这套系统耐撞,就算遇到米克这样的翻车王,理论上不用担心会炸,对,理论上

  • rally 1是有电池的,可以跟现在电车一样插电充电,也可以利用系统回收充电,电池容量不大,很快就能充满

  • 电机可以直接作用在传动轴,意思是,电机不是装在哪个轮上,只对那个轮有驱动作用,而是跟发动机一样直接驱动四驱系统,无关与发力装置是发动机还是电动机。

  • 这套电机是自己单独的电路,yeah,整套电机系统坏了也不会影响到赛车本身,赛车还是能继续跑比赛,顶多就是没有了电机辅助。rally1可以在纯电动,纯发动机,电动机发动机一起发力三种模式下工作。

  • 在比赛中,什么时候可以用电机,电机可以输出多少,全部由ECU控制,车手是没有机会手动激活额外的动力,例如通过一键启动系统。而ECU控制策略,由车队在比赛前将通过软件程序写好策略程序输入到ECU里,监督部门验车后就应该不能改了。


混合动力究竟有无存在意义?

有,全球都在环保减排,我国也在2030前全面电动,国际汽联已经下了规定要减少赛车排放,全电动是大势所趋。但对于拉力赛事来说,受限于比赛赛道长且在野郊,混合动力是一个折中的解决办法。

网友疑问最多的是目前看到混动赛车的测试视频,都是引擎轰鸣,很不解,这部分我根据WRC官方给的信息也做了个我认为的分析,具体看后面第三点的赛道模式部分。


解释完前面的,下面进入正题,这套混动系统到底在拉力比赛中怎么个玩法。

一、全电动模式

原文:在全电动模式下,根据路况,Rally1 汽车的全电动续航里程可达 20 公里。功率被限制在 50% 以延长电池寿命。全电动模式可供车队在所有的路段使用的动力模式。此外,道路手册中将有专用通道标记,团队必须使用全电动模式,例如在服务园区周围和可能的其他建筑区域。新的 Rally1 汽车能够仅使用清洁电力在联络路段的部分区域行驶。


个人理解

车手可以在任何时候使用全电动模式,不过续航短只有20公里(被限制),马力减了一半。但是新赛规也加入了只能使用全电动模式的规定,例如在新的一站开幕式发车,服务区内,市区禁止燃油车行驶路段,甚至是比赛中时候,经过的小村庄的路段,被要求降低噪音和空气污染的甚至只允许电车通行,既然车手不能手动控制模式切换,那就应该是ECU会自动根据GPS信息判断,或者在勘路时候就编程好了,这路段是启动或关闭全电动模式,嗯,为了环保。


二、赛道起步模式

原文:在 WRC 赛事的每个特殊阶段开始时,混合动力系统的全部功率将可用于释放 1000 千焦耳的能量来支持汽油发动机大约前 10 秒,或者直到驾驶员松开油门或按下制动。


个人理解:

在被赛规允许的赛段上,可以开启发动机和电动机,总共514匹的弹射起步。

但是规定里有两个选择

第一个是起步的前10秒514匹全功率,10秒后自动关停全功率,然后进入正式赛事的混合模式。

第二个是你可以全功率弹射起步一直维持到车手松开油门,或者踩刹车那一刻结束。

这。。。这是打算起步都2秒内破百洛?


三、赛道模式

原文由Google直接翻译:

在特殊阶段,车队和车手将能够创建最多三个个性化“地图”来决定如何部署 100kW 混合动力。这些地图将仅基于驾驶员输入(油门踏板和制动器)。它们将允许以适合驾驶员风格和路况的方式释放能量。每按一次油门释放的电量将取决于阶段的长度和电池的荷电状态(SOC)。例如,较短的阶段和充满电的电池意味着每次油门应用可以提供更长的电力。长级意味着在每个油门应用中可用的能量更少。当油门踏板松开并处于制动状态(再生阶段或“再生”)时,混合动力单元会自动恢复电力。 MGU 还可以制动汽车并为电池充电。为了重复使用混合动力,驾驶员必须积累足够的再生能量来创造所谓的“有效再生”。在每次有效再生后以及下一次驾驶员按下油门时,他们将获得电力,具体取决于他们选择的地图选择的参数。驾驶员也可以为再生阶段创建最多三个地图。这提供了一个机会来定制如何以及何时使用再生,因为这将与汽车上的发动机制动产生相同的效果。无论驾驶员刹车多么猛烈,制动回收功率都限制在 30kW 以内。加速时可用的功率为 100kW,因此在一个阶段的长度内,电池电量将耗尽。混合动力装置将根据每个单独舞台的公里距离进行预编程,并将管理可用电力的持续时间,以确保整个舞台都有可用的电力。


这段好长,我还只是截取了重要部分的,下面的解释可能会有些争议,不过没关系,只是我的理解而已


解释:

这应该是最折腾死后勤的部分了。

接起之前说的,B站很早就已经开始有混动赛车路试的视频,但是我们看了很久,怎么看都是跟之前现有的车辆一样,引擎声轰鸣一点不减。这个结合rally1的技术参数,可以看出,电机在比赛期间是一个辅助动力作用,134匹马力,我想应该没有哪个车队,会在除了限定仅限电动区域外的路段,只用电机驱动吧?所以,主要还是靠发动机驱动,电动机打辅助,在发动机的轰鸣下,你还能听到电机的嘤嘤嘤?

  • 在特殊阶段,车队和车手将能够创建最多三个个性化“地图”来决定如何部署 100kW 混合动力。这些地图将仅基于驾驶员输入(油门踏板和制动器)。它们将允许以适合驾驶员风格和路况的方式释放能量。

    这第一条信息已经很多人一头雾水,我给的理解是车手和车队,在根据考察过赛道和车手的情况后,对发动机和电子混合输出逻辑的制定调教方案,可以最多搞三个,其实就是三个ECU程序。正式比赛中,在不同的赛道,ECU会在车队预先设定好的三个调教方案里自动选择相对应的来运行、

    原文提到仅基于油门和制动输入数据,那就是说,电机的动力分配曲线有可能就是按照油门的控制力度,油门点踩频率等信息来折腾的。

  • 每按一次油门释放的电量将取决于阶段的长度和电池的荷电状态(SOC)。例如,较短的阶段和充满电的电池意味着每次油门应用可以提供更长的电力。长级意味着在每个油门应用中可用的能量更少。

    这段话就挺有意思,信息量很大。我的理解是,一台充满电的混动车,可以在那条赛道上用完所有的电能,由于除去中间回收的电量外,车载的电池容量是固定的,所以这里会发现制定ECU的使用策略时候,是很有可能根据赛道的长度,计算电池总能量+整个赛段中回收的能量后,来控制每次踩油门,电机的实际辅助输出功率。

    这也不难理解,赛道越长,那实际分配到的每一次油门,电机输出功率越小,赛道越短,每一次油门分配到的功率越大。


  • 当油门踏板松开并处于制动状态(再生阶段或“再生”)时,混合动力单元会自动恢复电力。 MGU 还可以制动汽车并为电池充电。为了重复使用混合动力,驾驶员必须积累足够的再生能量来创造所谓的“有效再生”。在每次有效再生后以及下一次驾驶员按下油门时,他们将获得电力,具体取决于他们选择的地图选择的参数。

    这套系统是有能源回收系统,也就是有发电机。MGU有制动效果的,开过电动车都知道电力回收是有回收力度选择的,回收力度越大,收油门后减速就越明显,跟发动机制动效果一样,不同的是MGU这个是可以利用制动来给电池充电。

    对车手的影响就是,以前踩刹车才有明显车速降低的效果,现在松油门也能有明显降速的效果,至于这效果需要多大,就意味着车队需要根据车手的驾驶风格,调出合适的三个回收策略(又是后勤忙),车手也要配合新车来调整自己的驾驶策略。

  • 无论驾驶员刹车多么猛烈,制动回收功率都限制在 30kW 以内。加速时可用的功率为 100kW,因此在一个阶段的长度内,电池电量将耗尽。

    回收的功率比加速的功率,低了70%,就是入不敷出,电池容量固定,最终会用完,可能有人会想,我只用发动机开,那我减速时候不就能不断的充电洛?家用这么想是对的,但是比赛中,有额外的动力你会不用么,肯定是榨尽每一点性能啊

  • 混合动力装置将根据每个单独舞台的公里距离进行预编程,并将管理可用电力的持续时间,以确保整个舞台都有可用的电力。

    这个我好像在第二条写的意思差不多了,就是可以预先给ECU写好电力输出方案,让这条赛段都有电机的马力辅助,榨取干净每一点可以利用的电能。估计就是这样。

关于文章里提到的车架什么的安全性东西,我关注点只在混合动力系统上,故忽略。


对于WRC的整篇东西,我是有几个疑问的

  1. 除了允许下的全功率起步外,车队和车手在比赛中,其他地方是否也能调用到全功率514匹呢?

  2. 20分钟可以从20%充满到80%的电,那每条赛道完赛后,我可不可以先去插个电,再赶往下一条赛道?(doge)

以上都是基于我个人的理解,具体是不是这样,就看WRC明年的比赛怎么样了。洋洋洒洒又几千字。。。

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