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【原创深度】方程式E锦标赛帮助推进电动汽车（EV）设计（一）
监测和通信条件
监测和通信环境数据是优化赛车性能的两大首要任务，但是在典型的方程式E锦标赛中电动赛车相比燃油赛车需要的监测的数据类型有哪些区别？表1展示了燃油和电力赛车监测的不同参数。
表1：这个表格展示了燃油赛车和电动赛车监测的不同参数
噪声源、机械振动和电磁干扰源在电动汽车和燃油汽车之间存在着明显的差异。对于电动汽车，机械振动的主要来源是电动机和传动装置（如果存在的话），它们为车轮提供动力。与燃油车相反，电动汽车由于高电流和高电压可能面临更大的电磁干扰风险。这也是在电动汽车检测电磁符合泄漏过程中射频（RF）探头传感器频繁出现的原因——至少在电动赛车设计的测试阶段。
电动赛车还有一些额外的要求是燃油汽车不需要的，按照国际汽车联盟（FIA）的标准，电动赛车需要携带一个坚固的电流传感器来测量和监测电池电量，从而确保电池电量不超过200kw。这一要求意味着电池管理系统是非常有必要的，在比赛过程中控制好最高温度和电流。有趣的是这些温度变量可以通过控制电动机的转矩的软件系统来实现。
一旦从传感器采集的数据完成，它就可以帮助监测、控制和优化汽车的性能。任何损坏传感器精度和功能的事情，比如过热、振动、压力和电磁干扰（EMI）都将会对车辆的性能产生负面影响。
设计技术
尽管这可能非常的有效，但是加固测量传感器的实际设计要能够承受高温、频繁的振动、压力（来自轮胎和撞击系统）和电磁干扰（EMI），这些都要付出成本代价。例如有时候额外的冷却技术也是必要的，这是为了防止温度传感器的温度上升从而导致错误的测量结果。压力传感器也会受到周围高温环境的负面影响，所以工程师也应该适当的考虑冷却技术。
同样的，保护传感器不受过度振动的影响通常要加装阻尼结构，当然这会增加赛车的重量并且占用更多的空间，但是如果没有这些保护措施，振动可能会损坏传感器或者导致错误的测量结果。
除了保护传感器的完整性，传感器安装的准确位置对于电动赛车也是至关重要的，赛车的电动机温度通常是非常高的，因此电动机最热的位置与其周围环境之间的温差也是非常大的。即使将传感器方式在1毫米远的位置，也会导致测量结果的错误，这可能会误导驾驶员使用发动机的力度超出安全范围。
电动赛车的另一个设计挑战是控制动力总成的功率泄漏和电磁干扰，如前文所述，动力总成由多种不同的电子元件组成。由于功能上的考虑，这些电子器件通常会被安置在一个狭小的空间内，并且承受极端温度、振动、压力和电磁干扰。最后每个组件都要尽可能的节能，从而延长电池系统的使用寿命。
优化单个组件性能的一种方法是将它们仔细的集成到单个系统中。性能优化正是贸泽电子、英飞凌、和TDK等电子厂商正在做的，它们提供了集成滤波器、功率转换器等电动汽车动力总成系统的解决方案。
材料的改变也有助于减少严重的电磁干扰（EMI），考虑到基于碳化硅（SiC）材料的电子器件技术的不断发展，这种材料在恶劣环境下比传统的硅材料有一些优势，例如SiC能够承受更高的电场，这有助于SiC器件在更高的电压和电流条件下正常工作。这种优势无疑导致了在高温下功率密度的增加和开关功率损耗的减少。SiC应用的一个例子是在功率转换器和逆变器中嵌入肖特基二极管，用于将电池组直流电源转换为交流电源，从而使得电动机正常运转。
总结
随着方程式E锦标赛更加恶劣的比赛条件不断对电动赛车（EV）带来新的挑战，当然这也为设计师不断提供了创新的方式，特别是如何使用坚固的测量传感器来克服这些障碍——尤其是四种关键的恶劣条件。虽然国际汽车联盟（FIA）已经制定了严格的标准来规定如何设计方程式E级性能赛车，但是该组织也正继续开放更多的空间，欢迎未来更多的创新设计。现在看起来方程式E赛车不仅是汽车运动爱好者休闲娱乐的一种方式，而且我们还可以看到所有电动汽车在性能、操作和安全方面（甚至设计消费领域）开发发生的重大转变，也许这可以作为我们下一个要讨论的话题。
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原文链接：
https://www.mouser.com/applications/formula-e-racers-help-advance-ev-design/
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