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三年之后的一场技术研讨会 解读保时捷 Taycan 背后的技术
新出行原创 · 百科

“保时捷为三年前发布的保时捷 Taycan 做了一场技术研讨会”。

正如标题所示那样,在 2022 年 8 月 10 日,保时捷(中国)连线海外工程师们在国内举办了一场线上形式的技术研讨会。

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而这个技术研讨会所讨论的并不是保时捷下一代的电动技术发展和展望,而是聚焦在一个 2019 年发布的保时捷 Taycan ,一款售价在 89.80-180.80 万元的纯电四门跑车。

更为奇特的是,这场关于保时捷「三年前的产品」技术研讨会,所讨论的技术在目前依然有很多车企仍未量产落地。至于都有哪些技术,接下来我们就来简单的聊一聊。

一、第一个当然是 800V 高电压平台

在聊到保时捷 Taycan 的亮眼技术,我相信稍微关注一点保时捷的小伙伴们应该第一个能想到的就是「 800V 高电压平台」。

作为保时捷第一款量产落地纯电动车型,保时捷在 2019 年推出的保时捷 Taycan 上就已经搭载了 800V 高电压平台。

虽然不同的电池容量对应了不同的高电压,但 Taycan 全系车型电压都可以做到 610V-835V 的电压,相较于市面上主流的 400V 来说是一个非常大的提升。

1 、 2019 年落地 800V 是什么概念呢?

三年后的今天(截止到 2022 年 8 月),国内市场上也仅有刚刚交付的极狐阿尔法 s 华为 hi 版具有 800V 高电压平台,但我还没有实际体验过。

在这样的背景之下,车企对于 800V 高电压平台的研究可是一直未断过,包括;

  • 2020 年 9 月 23 日,吉利集团发布的 SEA 浩瀚架构上,该平台同样是最大支持 800V 电压;
  • 2020 年 12 月 2 日,现代汽车集团发布的 “E-GMP” 平台, 该平台同样可以实现最大 800V 电压;
  • 2021 年 10 月 24 日小鹏汽车也宣布将推出 800V 高电压平台,首款车型 G9 会搭载 800V 高电压平台。

因此这些车企对于 800V 高电压平台的追求也证明了保时捷在 800V 高电压平台方面的技术储备实力。

而保时捷 Taycan 作为第一个“吃螃蟹”的车企,在推出 800V 高电压平台所遇到的“问题”也是比较多的。

首先,电压平台的升高意味着全车所有电子电气架构都要基于高电压平台开发,而目前大部分的三电系统包括车载充电机、空调压缩机等涉及到的零部件都不是基于 800V 高电压平台所开发的。

因此高电压平台的推出就意味着原有的很多元器件都要重新开发、设计,从而来匹配高电压平台。

保时捷 Taycan 在做这些配套的时候给全车布局了 800V 、 400V 、 48V 和 12V 不同的电压,相较于其它车型的高压和低压来说, Taycan 多了一套高压和低压。

这样做的目的就是兼顾全车的电子电器系统,包括 400V 的空调压缩机、高压辅助加热器( PTC )是 800V 的,而 DCDC 则可以将 800V 转换为 400V 、 48V 和 12 V ,满足不同的电器。

其次就是电池包的安全问题,高电压平台的推出对电池模组来说也是一种考验,目前 400V 左右电压平台在车辆充电的时候更多的都是 1C 左右的充电倍率。

Taycan 的电池组性能参数

基于 800V 电压平台可能会做到 3C 左右(不严谨的说 80kWh 电池包充电功率在 80kW 那就是 1C , 3C 就是 240kW )甚至更高的充电倍率。

高充电倍率的实现意味着电压和电流的增大,这对于锂电池来说持续的大功率充电在一定程度上会影响电池内部的稳定性,从而可能会带来衰减、起火等不利因素。

除此之外,一个全新的 800V 高电压平台技术的出现还要满足国际适用标准和各国的法规要求,最终才能推向市场。

2 、这样做给保时捷 Taycan 带来什么?

无论是什么先进技术开发,最终要满足的就是「这个技术能带来什么」。

在当天的沟通中,保时捷技术工程师表示:“它可以带来更短的补能时间、更轻的重量和更长的续航里程。和传统的 400V 系统比 800V 电压是它们的两倍,还可以满足充电功率和驱动功率的高要求。”

就充电时间而言,保时捷 Taycan 的 800V 高电压平台确实带来了更快的补能效率。在此之前我曾拿了一台保时捷 Taycan 4S 去到保时捷专用超级充电桩进行测试。

保时捷 Taycan 4S 并不是 800V 电压平台,而是标定动力电池系统额定电压为 613V 的平台。

车辆在剩余 26% 的电量时开始充电测试,最终从 30% 充到 80% 用时 17 分 54 秒,峰值充电功率达到 161kW 。

而且在之前我们试驾 Turbo S 的时候,电量在 53% 左右的时候可以做到 769V ,很惊人。

Turbo S 在 53% 电量时可以做到 769V

对比在之前我们对比 V3 超充测试搭载松下电池和 LG 电池的长续航版 Model 3 时,搭载松下电池进口版 Model 3 四驱长续航版从 30%-80% 用时 22 分钟;搭载 LG 电池的国产后驱长续航版 Model 3 从 30%-80% 用时 34 分钟。

特斯拉使用 V3 充电速度

因此, 800V 高电压平台的 Taycan 在补能速度上确实做到了更快,官方表示可以做到峰值功率 270kW 的充电功率。

不过,目前整个市场上关于 800V 的配套充电桩和其它量产 800V 的车型太少,以至于 800V 高电压平台还不能大面积铺开,只是成为了未来主流的发展方向。

二、第二个就是两速变速箱

如果说第一个亮眼的技术是 800V 高电压平台,那 Taycan 的第二个亮眼技术就是两速变速箱。

保时捷 Taycan 根据不同的配置推出了后驱和四驱不同的配置车型,但无论是后驱还是四驱, Taycan 的后驱动电机均采用了两速变速箱的驱动电机。

说到「纯电动车 + 两速变速箱」估计有不少小伙伴会觉得奇怪,因为日常我们接触到的大部分纯电动车型依靠的不都是「单速电驱」实现加速平顺的吗。

那为什么 Taycan 会推出两速电驱变速箱?

主要的原因就是,两速变速箱可以优化纯电动车型的高速能耗和后段加速动力储备问题。

因为单档电驱齿比不可变,它的传动比也不会发生变化,所以无论是高速还是城市都是一样的传动比。

保时捷 Taycan 依靠两速变速箱可以实现不同的传动比,在起步阶段用一档时可以实现 16:1 的传动比,电机每转动 16 圈,车轮转动 1 圈,可以带来最大 12000 Nm 的超高轮上扭矩。

在二档情况下,传动比则切换成 8:1 ,电机每转动 8 圈,车轮转动 1 圈,这样可以实现车辆的最高车速和高速行驶时的加速储备。

因此,保时捷 Taycan 在不同驾驶模式下会有不同的驱动特性;

  • Range (续航模式)下,车辆为了保证续航只会使用二档(挪车时会用一档);
  • Normal (标准模型)下,优先使用二档,仅在需要最大扭矩时使用一档;
  • Sport (运动模式)下,一档用于起步,在省电驾驶风格下尽早升档来延长续航,在运动驾驶风格下特性向更高转速转移。

除此之外, Taycan 的驱动电机采用的是永磁同步电机,该电机采用的是发夹式( Hair-pin )绕组形式,定子的电磁线圈是由矩形而不是圆形的导线组成。

这样的组装形式带来的是更高的槽满率, Taycan 的铜线槽满率达到 70% 。除了更高的槽满率之外,这样的组装形式还让电机在效率和散热性能方面更有优势。

这也是保时捷 Taycan 的 0-100km/h 加速最快可以做到 2.8s 的原因之一。当然了,这种发夹式的绕组形式也是目前国内主流的技术了。

三、整车热管理系统

聊完 800V 高电压平台和两档变速器后,接下来聊一聊保时捷 Taycan 的热管理系统。

想让车一辆纯电动车型可以稳定的为你服务,就一定要让这台车的各个部位都处于舒适温度区间,而热管理系统要做的就是让「该热的地方热,该冷的地方冷」。

在硬件端上, Taycan 的热量管理系统包含带有冷却液散热器的联网管路系统(沿行驶方向左前方)、三个冷却液泵、六个冷却液阀、两个风扇和十个冷却液温度传感器。

保时捷 Taycan 的热管理系统有三个回路,主要是主动加热回路、中温回路和低温回路。除了三个热管理回路之外, Taycan 还有一个制冷回路。

中温回路主要为了电机和电控负责温控;低温回路主要为了给电池负责温控;高温回路主要为了高压加热器和热交换器。

其中高温回路是整套热管理系统的主要热源,可通过 PTC 进行主动加热,根据自主调节的温度热量,高温回路也可以向中温回路和低温回来提供热源,使其电池模组和电驱模组可以实现保温加热的效果。

同时, Taycan 在中国市场标配热泵系统,在热泵系统之下它可以将空调压缩机提供的能量释放到高温回路中,为三电和驾驶室提供热量。

在这样的热管理策略之下, Taycan 可以做到在不同动力模式之下热管理系统的策略也会有所不同。

总结来说就是,高压电池的可用驱动功率以及充电速度取决于电量状态( SoC )和电池单元温度。根据初始状态和期望的最终状态,蓄电池会产生不同的温度目标。

在 Range (续航里程)模式下,驱动装置、高压蓄电池和最小车载功率消耗具有最佳效率。例如,降低冷却泵的转速。

在 Sport (运动)或 Sport Plus (运动升级)模式中,系统会根据电机和脉冲控制逆变器的最大性能,设置相应的冷却液温度目标,从而释放最大的动力性能。

四、电池底盘深坑

在电池技术层面上,从电池容量和能量密度来看, Taycan 的选择相对保守。保时捷 Taycan 搭载的是软包电池,根据不同的配置车型 Taycan 配有 79.2kWh 和 93.4kWh 两种电池组。

其中 93.4kWh 电池包的总重量为 630kg 左右, 79.2kWh 电池包总重量为 554kg 左右。每个模组共有 12 个 LG 提供的软包电芯, 93.4kWh 电池组共有 33 个模组。

在这套常规的动力电池组背后,有意思的是 Taycan 为了照顾后排乘坐空间,将第二排脚部位置做了个深坑,所以第二排脚部下方是没有电池组的。

在安全性上,除了应对热失控的泄爆阀外,整车电池包在外壳体上也做了不少加固,电池包四周框架以铝为主,但在电池下护板上,新车采用了钢材质,减少托底可能会带来的对电池的伤害。

除此之外, Taycan 还有不少亮点技术,包括当初用 440 kW ( 600 PS )的全时四驱车型成功完成了连续 26 次静止加速至 200 km/h 的测试,测试第一次和最后一次的成绩差距为 0.8s 。

编辑总结:

在 2022 年的 8 月参与了一款 2019 年发布的纯电动车型的技术研讨会,从讨论的几大技术不难发现,这个在 2019 年发布的新车在如今看来确实有点东西。

无论是 800V 高电压平台,还是两速变速箱都让我看到了保时捷在电动化上的前瞻性和研发实力。

因此在这几年整个新能源汽车市场都快速进步的当下,我们也希望保时捷这些老牌传动豪华车企可以带来更多前瞻性产品。

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