賽車運動是世界上最受歡迎的電視轉播運動之一，每年的總收視數數十億，獲得廣泛的媒體關注，並產生巨大的贊助收入。隨著許多汽車品牌參與賽車運動，運動賽事為這些車廠提供展示其技術實力的平台。除了具有競爭價值外，汽車製造商同樣重視參與賽車運動帶來的其他效益，包含加速新產品開發計畫。許多最初只能在賽車場上看到的技術，隨後受到乘用車款採用，提高乘用車的效能與能源使用效率，同時提高駕駛安全。源於此的關鍵創新涉及混合動力發動機、車載網路、診斷數據的獲取、更高效的凸輪軸設置、自動變速系統、空氣動力學的改進、先進底盤材料的使用和再生剎車。
賽車運動率先試驗EV技術
隨著電動車(EV)的普及速度加快，ABB國際汽聯(FIA)電動方程式(Formula E)世界錦標賽的賽事現在被認為是汽車創新技術的重要試驗場，其E-Prix賽事擁有參與度很高且持續成長的全球車迷社群，有助於推動電動車的研發，加速電動車相關技術落地。以Mercedes-EQ為例，即透過參與比賽，將技術能量跨足到主流車款中，尤其著重能量回收機制與電源管理系統相關技術。
在Formula E中，賽制在不斷改變，車隊需要能做出因應。例如，在Formula E的前四個賽季中，車手們不得不在比賽中途換車，拋棄他們最初使用的那輛，換上第二輛充滿電的車。在Formula E 2018年底的第五個賽季，則改為所有參賽車隊的賽車都需要有足夠的電池容量來完成整場比賽，而不進行任何替換。為了應對這一變化，各車隊的技術人員不得不在車輛效能上盡可能提升，並大幅提高儲能密度。
賽車技術應用到乘用車
因此，從賽車場上發生的事情，可以觀察未來市場上的電動車效能與功能將有何變化。為Formula E第二代賽車開發的技術，有機會為大眾市場的電動車設計帶來優勢。以下是賽車對電動車研發的正向影響：
電池技術
如果希望加速電動車的商業化進程，需要克服的一個關鍵障礙是消除消費者對電動車無法行駛足夠里程就耗盡電量的里程焦慮。透過應用新的電池化學成分的實驗，再加上提高動力傳動系統的效能，這兩點在某種程度上都源自於Formula E賽車完成的工作，現在市場上的電動車型能夠在需要充電之前行駛超過200英里。同時，充電基礎設施的建立和快速充電技術的出現，都有助於進一步解決消費者的里程焦慮問題，確保可以快速、方便地充電。
動力傳動
對於Formula E賽車和大眾市場電動車模型的動力傳動，其目標基本相同。這些目標主要是最大化電力傳輸效能，也就是採用精密的馬達演算法，實現更快的開關以避免損耗，並使用動能回收機制補充電池儲備。達到這些目標，電池耗盡的速度將減緩，車輛在需要充電之前所能行駛的里程將增加。目前，大多數消費者的電動車使用的主電源匯流排的額定電壓為400V。在Formula E賽車的推動下，已經有賽車採用更高電壓的動力傳動，現在正在開發800V系統，以用於大規模市場部署。傳統的矽功率分立元件不能滿足更高電壓值的需求，因此需要採用寬能隙元件，如基於碳化矽(SiC)技術的元件。SiC已用在Formula E賽車的動力系統中，其更高的效能和對惡劣運行條件的適應性是極有優勢。廠商如安森美半導體便協助在Formula E動力傳動的開發，例如Mercedes-EQ電動方程式車隊使用的汽車級功率元件開發較高效能的動力傳動系統。兩家公司緊密合作以提高主驅逆變功率級的效能水準，並利用專案中獲得的經驗來提高電動車動力傳動的效能。
快速充電
電動車主電源匯流排已轉向採用更高電壓，有助於提高工作效能和減少潛在損耗。然而，從充電的角度來看，高電壓也將具有相當大的價值，能夠減少傳輸損耗。正如潛在的電動車客戶對車輛續航能力的擔憂一樣，他們也渴望確保充電不會出現不必要的困難。最新一代Formula E賽車的充電技術可以在30秒內提供4千瓦時的電量。在很長一段時間內，消費者的充電點還不能達到這樣的速度，因為配電網路難以支持，而且充電器和電纜的電流承載能力也有問題。然而，為電動車充滿電所需的時間正在不斷縮短。這一趨勢將持續，採用最新的寬能隙功率半導體元件至關重要。
再生剎車機制
再生剎車(Regenerative Brake)是Formula E賽車的一個重要面向，因為這個機制代表賽車可以獲得更多的現有能源。在賽車場景中，緊急剎車是常見的駕駛行為，因此有足夠的機會執行再生。也就是說，在急剎車期間，獲得能量的時間並不長，不足以將其轉移回電池中。超級電容器提供了暫時儲存回收能量的方法，這樣能量就可以回到電池中，或在賽車開始再次加速時供應能量給馬達。在Formula E設計中加入這些超級電容器是合理的，但對於應用到乘用車中，成本門檻較高，因此現階段難以導入到量產車款中。此外，一般電動車的剎車與執行比例比賽車低得多，因此所帶來的優勢較不明顯。即便如此，電動車製造商仍投入大量的技術研發能量，開發成本效益較高的能量回收系統，以用於大規模市場部署。
賽車應用促進電動車研發
賽車運動的創新與未來的道路車輛的發展之間，技術進展的關聯非常明顯。例如Mercedes-EQ(Silver Arrow 02)的Formula E賽車現在正試驗新的電動車技術是否可行。Formula E是OEM廠商設計新電動車型和指定組成元件的全球平台，其持續產生的汽車開發經驗的轉移，有助於市場上的汽車功能電子化目標得以實現，並在行駛過程中發揮關鍵作用。廠商如安森美便利用其在Formula E賽道和研究中心累積的經驗，加上其在SiC和氮化鎵(GaN)技術方面的知識，應用於道路上的電動車。除了提升DC-DC的轉換效能，還能實現更高的電壓和更快的開關速度。透過技術創新，電動車將成為對購車者更有吸引力的選擇，未來電動車普及的速度也可能因此加快。
(本文作者為安森美全球解決方案工程副總裁)
