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Mythbusters 系列第四章：混合动力车

撰文: Jason Barlow

KERS — 动能回收系统 — 于 2009 年开始应用于一级方程式赛车之上。KERS的工作原理是将制动时产生的热能转换成机械能，并将其存储在电池内，从而为驾驶员提供可迅速将能力释放的系统。长期以来，法拉利一直将赛车的创新精神沿用到公路跑车上，如今也是如此。在2010年日内瓦车展上，一款出人意料的新车—— 599 Hy-Kers为法拉利传统标志性展品锦上添花。其上亮点为一台三相高压电动机，连接于汽车后部的双离合器七速变速箱。制动时损失的能量被收集起来，再用于为地板下方的锂离子电池充电。虽然该系统将二氧化碳排放量减少了35％，但主要目标是探索混合动力系统提高性能的的潜力。此外，研发团队的其他任务还包括评估系统额外重量与动力所带来的单圈加速时间之间的权衡。

点击观看视频：法拉利如何在F1一级方程式、耐力赛以及公路车型中运用混合动力技术

上述工作的成果理所当然的应用在三年后在同一个展会上首次亮相的 LaFerrari 之上。尽管最大亮点是自然吸气6.2升V12发动机，但新车的163 cv电动机堪称技术奇迹，其效率和扭矩密度接近F1赛车水平。电动机通过齿轮组固定在变速箱的后部，两个电动逆变器安装在变速箱外壳的顶部。以第二台辅助电动机取代了传统的交流发电机，从而减轻了重量并缩小体积。

高压电池组由120节电池组成，分为八个模块，由F1赛车部门负责组装。该配套固定于凯夫拉尔材质外壳内，并通过一层玻璃层与机舱隔离。并有逆变器和两个直流转换器控制电力输送；于是实现内燃机和电动机之间的无缝集成。

凭借963 cv，LaFerrari突破了所有常见的性能参数。该款具备强大混合动力系统的汽车可以从70km/h加速到120km/h。速度为法拉利Enzo车型的两倍（分别为3.4秒及7.2秒）。

这辆车的瞬时响应表现同样令人赞不绝口。以四档从 2500 转/分开始加速，只需 0.1 秒就能达到 90% 的全功率。十分惊人的响应速度。

599 Hy-Kers概念车展示了F1动能回收系统（KERS）技术是如何成功应用到公路车型上的

随后，法拉利推出了首款插电式混合动力车 SF90 Stradale。这进一步提高了功能范围，电子驱动模式可使汽车的纯电动续航里程达到25公里。三台电动机为 4.0 升双涡轮增压 V8 发动机原有的780 cv 再增加 217 cv，系统总输出功率达到 1,000 cv，令人叹为观止。现代汽车越来越多地被称为 SDV 软件定义汽车，SF90 的复杂控制逻辑无疑也是朝着这个方向发展。但是，无论是前轴上的扭矩矢量控制还是通过使用额外动能，而非一般方式控制发动机的电动牵引力控制来管理车轮打滑，这几乎都是为优化操控和性能而考量。

此外，还有一个线控制动系统，这也是必要的，因为电动马达可以产生大量的再生制动力。如何协调常规摩擦制动器和再生系统，是混合动力车面临的最大挑战之一，但 SF90 却做到了这一点。

随着法拉利不断开发混合动力技术，这种和谐感也在不断增强。以 296 GTB 为例，其 2.9 升 V6 涡轮增压发动机采用120度“热”V形配置，因此车身低而宽，改善重心分配。它本身即可生产 663 cv。当连接到一个精巧的八速双离合变速箱，和一个电子差速器，与后置电动机集成在一起，可产生额外的167CV。在 “排位赛 ”模式下，296 GTB 的总输出功率为 830 cv，发动机和电动马达通过位于两个动力源之间的附加离合器无缝接合；当汽车以纯电动模式运行时，两个动力源则会分离。7.45 kWh 的高压电池为电动马达提供动力。

法拉利首款混合动力F1赛车于2009年首次亮相。自2013年的LaFerrari以来，混合动力技术也不断提升法拉利公路跑车的动力性能与能效表现

法拉利使用一种名为 TMA（过渡管理器执行器）的装置来优化电力和内燃机之间的能量流动，并通过专有软件确保其流畅性和即时性。它给人一种自然吸气的感觉，声音也非常好听，这在面临各种挑战的情况下绝非易事。在静音电子模式下驾驶，也会让人感到莫名的兴奋。

对汽油发动机进行 Downsizing（小型化）是目前行业的流行语之一，但适度小排量化（Rightsizing）才是正确做法。法拉利两次获得勒芒奖的499P搭载了3.0升、680马力的双涡轮增压V6，前轴上的电动机可提供额外的 272 cv，全轮驱动速度超过 190 km/h（根据WEC世界耐力锦标赛规则）。这项技术对采用类似动力系统的新款 F80 超级跑车产生了深远影响。百公里加速仅需 2.15 秒，200 公里/小时加速仅需 5.7 秒，最高时速限制为 350 公里/小时。又是惊人的响应速度。

F80直接借鉴了勒芒冠军赛车499P的技术，搭载混合动力系统，输出高达1200马力（cv）

系统总输出功率为 1200 cv，其中 900 cv 由内燃机产生，300 cv 由混合动力系统产生。该系统采用双涡轮，在涡轮和压缩机之间安装了一个电动马达，加快了启动所需速度。自599 Hy-Kers问世以来，法拉利已经取得了长足的进步，F80 的轻型电动马达就是最好的证明。这些发动机是法拉利内部设计和制造的，如今并受益于工程智能的参与。前轴和后轴上各有两个，用于扭矩矢量分配和全轮驱动。前置逆变器是双向的，如此一来，电动车桥在再生制动下产生的交流电转化为直流电为电池充电。受F1启发的后置MGU-K电动机上的逆变器重8,8千克，转速高达 30,000 转/分，用于启动内燃机，向电池回收能量，并在负载下提供扭矩填充。高压电池也深受 F1 的影响：204 块锂电池分成三个模块，装在一个碳纤维外壳中，该外壳位于底盘较低处，以优化重心。

有趣的是，法拉利对混合动力系统（电池、逆变器、电源模块等）的掌握意味着 LaFerrari 之上可以改装最先进的新型电池。所有混合动力法拉利车款均提供八年延长保修期。实现和谐，一切尽善尽美。

[Opening image: the 2023 Ferrari 499P]