到底是哪些技術瓶頸，限制了電動賽車的發展？

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可以說，大學生組成的團隊能實現這一的技術突破，實屬不易，值得關注。但是，畢竟這項賽事的車手由大學生來擔任。賽車只需要完成一項時長為22分鐘的耐久賽事，其續駛里程與FE不不可同日而語。而且其為了確保完成22分鐘的耐久賽，往往會主動限制電機的功率。

3）Electric GT

相較於FE，Electric GT賽事是嶄新的面孔。這項賽事，將以高達778hp並大幅輕量化的Tesla P100D作為統一規格的賽車，首場賽事2018年11月4號開跑。這將是在FE之後，第二個世界級電動車賽事，也是世界性的首個電動房車GT賽事。

全新一季的Electric GT將由八場分戰巡迴賽事組成，賽道皆為FIA賽事認證。賽事規則為每場20台車同場競技，每一戰賽事將包含排位賽，與兩場60分鐘的正賽。

回到技術層面，電動賽車，既要跑得快，又要跑得遠（至少150km），在賽事的舉辦過程中，是什麼限制了賽車的動力和里程？工程師們究竟面臨了什麼樣的技術難題？

第一個難題——裝多少電池與續駛里程之間的矛盾

賽車與民用車不同，要考慮動力性，空氣動力學特性，不能一味降低阻力；想要跑到足夠遠，只有增加電池的能量。最簡單的辦法，當時是堆更多的電池。但是賽車領域，尤其是高級別的方程式賽車在設計時，對於重量是錙銖必較的。考慮到方程式賽車的布置，電池只能布置在尾側廂、動力單元兩側特定區間內，如果重量過大，會導致賽車前後配重不平衡，或者繞Z軸的轉動慣量過大等問題，從而變得難以操控。

第二個方法，是在能量密度上做文章。電池的能量密度，是電池平均單位體積或質量所釋放出的能量。

重量受限，空間受限？能量密度上去了，同樣的重量和空間里，就能儲存更多的能量。話說著簡單，但要做到這一點，首先需要電化學技術，以及隔膜正負極封裝工藝等有著整體的上升。這是汽車行業的內功，真實世界裡沒有「九陽神功」可以練，只能踏踏實實一步一步來。一味追求能量密度的提升，或許會「走火入魔」，帶來後面的問題。

第二個難題——電池的能量密度與放電倍率之間的矛盾

有時候，我們能見到用「功率型」或者「能量型」來描述一款電池。這種描述背後的潛台詞是——充放電功率和能量密度在某種程度上是一種矛盾，在充放電功率不變的情況下，增大電池能量密度很難。

能量型：以高能量密度為特點，主要用於高能量輸出的蓄電池

功率型：以高功密度為特點，主要用於瞬間高功率輸出、輸入的蓄電池

提高電池能量密度最直接的方法就是提高正極活性物質佔比，在一定的體積和重量限制下，我們希望正極活性物質多一些，再多一些。因此能量密度高的電池，電極表面活性材料更厚，壓實密度更大。而充放電倍率和鋰離子遷移速度直接相關，塗層增厚會降低鋰離子擴散速度，壓實密度增大，會使粒子間隙變小，也不利於鋰離子快速擴散，從而降低充放電倍率。

另一方面，採用更輕更薄的隔膜材料，更纖細的BUSBAR線束和焊接工藝，直接降低電池質量，也能有效的增大電池能量密度。但在減輕電池的重量和體積的同時，也不可避免的使電池散熱能力降低。

初中物理老師告訴我們：

P=U*I（功率=電壓*電流）

W=I^2*R（電池內阻堆積的熱量與電流的平方呈正比）

電池造好之後，輸出的母線電壓等級U是不變的，功率P和通過電流I成正比。在大功率放電時，P增大，I增大，導致W增大，會有大量的熱量堆積在電池內部。

通過減重的方式增加能量密度，降低電池散熱能力，會導致大功率放電時的熱量無法快速傳遞出去，嚴重時甚至會發生熱失控等不可挽回的情況。所以，在電池內部技術獲得踏實進步之前，一味追求賽車電池的能量密度是存在很大風險的。

以上假設是基於電池電壓等級不變的前提下的。那直接改變電池的串並聯結構，將電壓等級提升，不就行了么？沒那麼簡單。

第三個難題——電池電壓與功率電子元件耐壓等級的矛盾

這麼簡單的道理，工程師們當然也想得到。但是，你得考慮承受電壓的高壓元器件與功率電子元器件的感受。

自從有了「電力電子學」這門學科以來，人類便擁有了隨意調節電壓和頻率的能力。但是這一切都是基於開關元器件每秒鐘高達上萬次的開和關來實現的。這些辛勞開關，是以硅為主要材料的電力電子功率半導體器件。它們是純電動汽車和混合動力汽車電力驅動系統的重要組成部分，然而由於材料限制，傳統硅基功率器件在許多方面已經逼近甚至達到其材料的本徵極限，如電壓阻斷能力、正嚮導通壓降、器件開關速度等，尤其是在高頻和高功率領域更顯示其局限性。電壓平台的上升，帶來熱量積壓等問題。當施加的電壓超過元件的耐壓，就會導致元件被直接擊穿。

以碳化硅（SiC）為主的寬禁帶半導體器件，突破了硅材料半導體器件在耐壓等級、工作溫度、開關損耗和開關速度上的極限，能顯著提高電力電子變換器的電壓、減小重量和成本。

碳化硅（SiC）材料具有2倍於硅的電子飽和速度，使得碳化硅器件具有極低的導通電阻。現有硅晶元的常規運行溫度是125度，碳化硅晶元可穩定運行在250度上，可以減小現有冷卻系統。受硅晶元運行特性限制，現有車用電機驅動開關頻率在10kHz（一秒鐘開關一萬次）左右，而碳化硅晶元能運行在50kHz（一秒鐘開關五萬次）以上，可以減小控制器運行過程中所需要的能量存儲，降低體積和重量。

看來，隨著功率半導體技術的提升，800V的曙光正在到來。

拜新能源汽車近年來的快速普及所賜，電驅、電池、電控技術有充分的動力得以快速發展。這三個難題正在逐步解決，2018年的許多消息，讓我們也看到了純電動賽事得以普及、比賽過程得以正常化的曙光——

保時捷退出WEC，賓士退出DTM後紛紛加入FE、日產進軍電動賽車圈就是最好的證明。

FE從第五季開始，將使用全新的第二代賽車。整車和底盤依舊統一由法國斯帕克賽車技術公司（Spark Racing Technologies）和義大利著名的Dallara公司打造，但是新車的電機和電池性能明顯改善。

電機功率提升，其中標準模式功率200kW，高能模式功率225kW，FanBoost最大功率可以達到250kW，極速可以達到280km/h。

電池供應商也有所更換，由邁凱倫提供（電芯來自索尼），重量385kg，能量從28kWh提升到54kWh，續航里程翻倍，續航時間可從25分鐘提升到45分鐘。

電機、逆變器、變速箱這三項是屬於可開發領域（注意，仍然不包含電池）。也就是說車隊可以自己設計，或者從第三方面購買。

此外，各個車企也在不斷研發自己的電動跑車，保時捷首輛純電動跑車Taycan將在2019年發布，可能是首款採用800V等級電壓的量產車型。不久前的美國派克峰爬山賽上，大眾全新賽車I.D.R 最終以7分57秒148的成績打破了此項比賽電動賽車最好紀錄，甚至將比賽最短時間縮進了8分鐘以內。

電動跑車的時代離我們已經不遠了，等到第一批電動超跑量產、交付，電動跑車與傳統超跑對標的時代，或許即將開啟。