所向披靡

历史又一次重演：Porsche 以赛车般的速度在全新的科技领域内开辟蹊径。研发人员以 Porsche 919 Hybrid 所采用的 800 V 技术为基础打造 Mission E。

勇气往往取决于想象力。LMP1 项目技术总监亚历山大·希茨因格（Alexander Hitzinger）拥有无尽的想象力，因此也在勒芒冠军车 Porsche 919 Hybrid 的研发过程中勇于发掘一切看似可能的潜力。这一点尤其适用于驱动理念。车型的驱动系统包括一台 2.0 升四缸涡轮增压汽油发动机和两个不同的能量回收系统，前者是 Porsche 迄今为止所打造的最高效的内燃机。

就两个能量回收系统而言，其中一个系统可在制动过程中将前桥的动能转化为电能，另一系统则凭借排气管中与涡轮增压器并列的额外涡轮，将多余的能量转化为电能。综合看来，系统可以重新回收利用 60% 的制动能量和 40% 的废气能量。所获取的电能暂时储存在一个锂离子蓄电池内，并在需要时用于为电机供电。在此，“需要时”意味着：车手想要加速并按下相应的按钮调用能量。“内燃机的功率明显高于 500 马力”，希茨因格表示。就电机功率而言，他给出的数据则是：“明显高于 400 马力”。

想要让两个动力源协调运作，便需要一个考量周密的策略。对于赛道而言这就意味着：在每一个制动阶段，储能器都会回收能量。在 13.6 公里长的勒芒赛道上，车手需要制动 38 次，即在每次进入弯道之前制动。依照车手入弯时的速度及弯道的狭窄程度，车手操控的剧烈程度有所不同，制动过程也时强时弱。在到达每个弯道的转折点之前，车手一直保持制动，系统进而可以持续回收能量，直至车手再次加速 出弯。而正是在这一时刻，车手需要调用尽可能 多的能量。

此时，一方面，车手全力踩下油门踏板，调用全部燃油能量，另一方面，储能器中的电能便可发挥电动助力功能。在这种状态下，内燃机作用于驱动后桥，电机则起到驱动前桥的作用。也就是说，919 Hybrid 以四轮驱动模式疾驰出弯，与此同时便又可以继续回收新的能量。尤其在被誉为“狂飙神殿”（Hunaudières）的超长直道上，当 919 Hybrid 以高于 330 km/h 的速度飞驰时，排气管中的涡轮更能回收较多的能量。这一理论看似很简单，但是，根据比赛规则，两个能量源都受到限制：赛车每个单圈的耗油量不得超过 4.65 升，耗电量则不得超过 2.22 kWh。

这意味着，车手必须精打细算，以便在达到单圈末尾之时一切尽在计划之内，既保证绝不超过限量规定一丝一毫，也不会浪费任何可用能量。这时的车手就像在走钢丝：如果能耗超量，车手便会被罚分；如果使用的能量太少，便拱手让出性能优势。其中的技艺便在于，在正确的时间点准确地停止电动助力、松开油门踏板。

2.22 kWh 的电能相当于 8 兆焦的动能，这是比赛规则中所允许的最高能量等级。Porsche 为首家实现该能量等级的制造商，并且在 2015 年也是唯一一家。奥迪和丰田仅达到了 4 兆焦与 6 兆焦的等级。Porsche 之所以能站在这样的巅峰位置，离不开研发人员决策时勇往直前的决心。

“正是对每一种可能性精确细致的推敲，推动我们做出了这样的驱动理念决策”，希茨因格回忆道。前桥的制动能量可以加以利用，这一点显而易见，对于技术人员而言，“即使没有大脑”也能理解。在决定沿用这一技术的同时，他们还对系统进行了大规模的改进，提高了能量回收效果。“设计第二个系统时，我们考虑过是采用后桥制动能量回收系统，还是废气能量回收系统。”废气能量回收系统能够带来两大优势： 第一在于重量，第二在于效率。“如果采用制动能量回收理念，系统就必须在极短的时间内回收能量，也就是必须处理极高的功率，这必然会导致重量增加。相比之下，加速阶段远长于制动阶段，这就意味着，如果选用废气能量回收设计，系统便可在更长的时间内回收能量，同时有效减轻重量。此外”，希茨因格补充道，“由于内燃机本身已经对后桥提供了足够的动力。如果再提高动力，后桥便可能打滑。”打滑不仅会影响效率，而且还会损坏轮胎。

希茨因格将 919 的混合动力系统提升为 800 V，大概是驱动系统设计中最大胆的决定。“对于一台电机而言，电压问题是最基本的问题”，他强调说，“电压影响一切，从电池的设计、电子元件的设计、电机的设计，到充电技术，再到充电基础设施。我们已经达到了可能实现的极限水平。”

无论是公路车型还是赛车，都必须在功率密度和能量密度之间取得平衡。每个单元的功率密度越高，其充电速度和输出电流的速度便越快。而能量密度这一参数则决定了所能够储存电能的总量。做个形象的比喻，在赛车模式下，每个电池单元都必须具备一个大孔。车手一踩下制动踏板，巨大的能量必须立刻输入电池单元；而当车手启动电动助力时，电池单元又必须立即输出能量。如果拿家用智能手机作比较：如果一部智能手机的锂离子蓄电池具有 919 电池的功率密度，那么它在充电大约 20 秒之后，便能达到 100% 的电量。但是缺点在于：打一个简短的电话之后，全部电量便用尽了。为保证智能手机的电量能够持续数日，就必须将能量密度，即储能器的容量放在首位。对于一辆电动车而言，在日常行驶中，储能器的容量便决定了续航里程。  “在这一点上，赛车和公路用电动车的需求有所不同”， 希茨因格解释道，“但是在 919 项目中，我们的混合动力管理系统达到了当时人们根本不敢想象的高度。

Mission E 车型采用了永磁同步电机，可谓勒芒冠军车 919 中电机/发动机单元（MGU）的“民用版”孪生兄弟。“919 是我们混合动力系统电压水平的移动实验室”，希茨因格自豪地总结道。从中得出的宝贵经验也极大地鼓舞了研发人员，让他们有信心将 800 V 技术运用至概念车 Mission E 中。从赛道来到公路： 又一部 Porsche 团队倾力推出的完美杰作。

作者 Heike Hientzsch
摄影 Frank Kayser/Porsche