作者：John Blyler，贸泽电子
方程式E锦标赛不仅是汽车爱好者最喜爱的一项观赏性运动，而且也是各种创新的摇篮，它不断为电动汽车（BEVs或者简称EVs）的发展做出贡献。电动汽车赛车的电子系统在很多方面都很复杂，现在高端的赛车包含超过60个嵌入式半导体处理器，当它们被完整的组装起来时还包括许多的传感器、遥测和数据采集组件等，这些组件帮助传递环境数据。这些复杂的组件系统可以在极端的环境条件下工作，例如温度、振动、压力和辐射等，这意味着电子系统在狭小空间内以最高性能运行时必须得到保护。
本文讨论了电动赛车体验到的四种极端情况，以及电子测量传感器如何在监测和传输这些情况下重要数据方便发挥的作用。本文还将分享如何保护这些有价值的电子传感器的设计技术和见解，从而提高电动赛车的整体设计、安全性和性能。
电动汽车面临的恶劣条件
电动赛车系统要求电子元件能够承受较大的温度范围、振动和压力，同时要能够减少电磁干扰、电压峰值和电流。从设计的角度来看，这说起来容易但是做起来就难了，要考虑到不同类型的恶劣条件（下面列举了四种）以及这些条件是如何影响车辆的：
- 极端的温度条件（冷和热）：除了造成物理损坏，极端的温度条件还会影响电子设备的正常运行以及电动车的续航里程。虽然低温对电池性能影响更大，但是炎热的环境仍然会降低电池的续航里程。
- 极端的振动情况：没有了内燃机（ICE）带来的强烈振动，电动车的主要振动源是轮胎、悬挂、电动机和齿轮（如果装配的话）
- 极端的压力条件：无论是内燃机驱动还是电驱动，压力水平都直接受到温度的影响（反之亦然）。前者的发动机机油、燃料甚至水压都必须处于最佳水平，才能达到最佳的性能。然而电动赛车的主要压力问题是轮胎和悬架系统。
- 极端的辐射条件：任何通过电缆的电流都会产生电磁辐射，干扰附近的电子设备、传感器和数据流。直流和交流驱动的高功率电动赛车会将潜在的电磁干扰问题放大。此外，对元件的要求也是越来越轻、越来越小，这意味着更多的电子元件被紧密的挤在一起，从而有可能产生更多的电磁干扰。
动力系统发挥的作用
要了解电动赛车所经历的恶劣环境，那么了解电动车和传统内燃机或燃气车的运行方式将是很有帮助的。
一般来说，汽车动力总成包含了一组为车轮提供动力的部件。对于燃气驱动的车辆，动力系统包括发动机、变速箱、传动轴、差速器和驱动轮。当然动力系统出去引擎就是驱动系统或传动系统。
与燃气动力汽车的动力总成相比，电动车的动力总成在功能上并不那么复杂，如图1所示，一个简单的电动机取代了更复杂的燃气发动机。不过电动车的动力系统确实还包含了额外的电子设备，比如功率转换器、磁芯、屏蔽电缆和电磁兼容（EMC）过滤器，从而减少电力系统的额外功率泄漏和电磁干扰（EMI）。
根据国际汽车联盟（FIA）制定的方程式E级赛车的规则，动力总成是汽车制造商可以增加创新的地方，从而使其赛车与众不同。这种灵活性导致了自竞赛以来重大的科技进步。例如在第二季的比赛准备中，规定允许每个车队可以升级他们在前一季的动力系统设计（包括电动机、变速箱、差速器和外壳）。
这种设计上的自由度让雷诺成为了第二赛季的冠军，他们的电动机是横向安装在车内的，用一个双速变速箱驱动来进行区分。这种设计的优点是电动机与变速箱的直线位置最短，减少了变速箱的摩擦。这种设计也导致电动机与差速器之间的传动距离更短，从而使逆变器可以放置在变速箱中节省空间，降低了整体的重心。逆变器将直流电转换为交流电用来驱动电动机。
在第三季中，进一步的减重和更好的材料也被用来提升整体动力系统的性能，总之，这些改进提高了动力总成的整体效率，从而提高了速度，减少了充电次数，延长的行驶里程。
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原文链接：
https://www.mouser.com/applications/formula-e-racers-help-advance-ev-design/
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