点击上方播放视频


毫无疑问,内燃发动机一向是机械工艺所能触及的巅峰,一直对内燃发动机引以为傲的保时捷将其称作是“保时捷的灵魂”。


多年来属于保时捷荣耀的头衔向来离不开化石燃料,而被冠以“新世纪第一台电动保时捷”名号的Taycan的出现则让这种造诣多了另一种可能性,或许从未来回首,Taycan将会是这个品牌电气化传奇故事的新起点。



新时代的不同判断


汽车的存在从来就不只是一种代步工具,而是由人们共同促进完成的动态艺术作品。每一次改变都是人们追求极致体验的好奇驱动,保时捷这个被赋予极致赛道基因的汽车品牌将每一个可能或不可能的想法相互碰撞,从而激发出无穷的能量。以“911”的水平对置发动机为代表,一直对内燃发动机引以为傲的保时捷将其称作是保时捷的灵魂。



毫无疑问,内燃发动机一向是机械工艺所能触及的巅峰,那些70多年来属于保时捷荣耀的头衔向来离不开化石燃料,而TAYCAN的出现则让这种造诣多了另一种可能性,或许从下一个70年的未来回首,TAYCAN将会是这个传奇故事的新起点。



taycan最大的亮点是?


2015年保时捷第一款电动概念车Mission E一经亮相,就吸引了众人的目光。正当人们还思考着保时捷该如何打造一台拥有保时捷灵魂的电动跑车之时,四年后,保时捷就把这款车从概念车的世界带到了现实,成为保时捷历史上第一款纯电动四门跑车并取名为Taycan,喻义为一匹英姿飒爽的年轻骏马。


电驱本来就与“性能”更配,260 km/h的极速,2.8秒的零百加速,让人感受到保时捷满满的诚意。对于电动车,续航里程当然也非常重要,但taycan的续航里程仅有465公里,按理说这个数值不算短,但在这个电动车尚以续航论英雄的时代,保时捷选择的突破口显然不在这里,如同它在燃油时代一样。



每一台保时捷都被赋予灵魂,过去如此,将来亦如此,但无论是内燃机还是电机,保时捷的精髓还是那一句:“生于赛道 驰于公路”。而在Taycan的身上依然看到了经典之作911的影子,完美极致的性能,和传承着保时捷家族的跑车基因,所以自然也少不了在纽博格林北环赛道刷圈速的传统。


就在今年8月26日,Taycan成功征服这条素有“绿色地狱”之称的传奇赛道,以 7 分 42 秒的成绩跑完 20.6 km 长的单圈,刷新了当时量产纯电动四门跑车圈速记录。在挑战纽北前,Taycan还挑战了“连续26次0-200km/h的加速测试”、在加速测试中,Taycan的26次加速平均时间小于10秒,最快与最慢之间也只有0.8秒的差异,很明显Taycan不光性能强劲,稳定性也十分出色。



在此之前,从没有任何电动车强调过“连续加速”这个指标,通常只要零百加速达到某个极限性能值,这个数值就会成为宣传重点。要明确的是,Taycan这个2.8秒的零百加速时间和Model S P100D在狂暴模式下的数据差不多,但特斯拉最多可以加速 2-3 次,之后就会因电池过热进入功率限制的导致速度下降。


事实上,即便是大众专门为刷纪录打造的无限制电动赛车 ID.R,在以6 分 05 秒的圈速刷新纪录的赛道末段也受到了功率限制的困扰。在最后的长直道上,ID.R 只跑到了 250km/h 左右,还不到前面大半部分曲折路段的极速 273km/h。而保时捷 Taycan,一辆量产电动四门轿跑车,不仅在纽北创下了当时量产电动车最快纪录 7 分 42 秒 34。更重要的是,在赛道末段大直道,taycan并没有受到功率限制困扰依然能跑到车辆自身的极速 260km/h,比刷圈专业户 ID.R 还要高。



电动车的“持久”通常指的是续航长,而Taycan作为保时捷的电动跑车,选择着的是另一种“持久”,保时捷用它一贯对于跑车的理解告诉我们:难的不是快,而是“持久的快”,对于真正的高性能电动跑车,如何“持久的快”才是终极目标。在”快“和“持久的快”中间隔着一个鸿沟,那么保时捷是如何攻破这个难关达成这种“持久”呢?



如何做到持久的快- 电机篇


“持久”的输出动力核心元件就是电机了,在电动车世界里,没有了 V 型、直列和 W 型气缸构造的差异,演变成同步电机与异步电机之争。


异步电机结构简单,成本较低,功率可以很大,但就是热稳定性稍差,效率低,长期大功率输出容易造成过热而降低功率,同步电机则是在转子加入永磁体,功率密度大,热稳定性较好,能支持大功率的持久输出。



保时捷选择了永磁同步电机,相比不安装永磁铁的异步电机,永磁同步电机的特点就是由优质的永磁体作为转子产生旋转磁场,转子的运动与定子的磁场同步,并因此得名。它能通过脉冲逆变器指定定子内旋转磁场的频率,来控制转子转速。永磁同步电动机的设计、功能和优异的耐热性能使其具有保时捷典型的高性能。



俗语说,细节决定成败。选择合适的电机类型,是为持续的高输出打下了基础,保时捷的永磁同步电机的特别之处是采用了发卡式绕组。定子的电磁线圈是由矩形而不是圆形的导线组成。导线在弯折后插入定子的层压铁芯,由于它们的形状看起来就像发夹因故得名"发夹"。相比传统的圆铜线绕组,使用发夹形状的铜丝插入定子以达到更高的槽满率(70%),相比拉入式绕组的约 45% 槽满率有显著提升,这意味着同样体积内有更多的铜线,达到更高功率密度和效率。在相同的空间内,扁线电机可以多填充20-30%的导线,从某种程度上可以理解成将电机功率提升20-30%。要知道一台内燃机研发,想在功率上提升5%都是非常相当不易的。



话说回来,发夹绕线技术虽然有着可以用更简单的绝缘处理和更有效地散热优点,但对于 Taycan 这样要达成高性能“持久”输出的车型,这样的散热性能仅仅是基础条件,毕竟因为永磁同步电机自身特性问题,它对工作温度有着比较高的要求,一旦工作温度超过180℃,永磁同步电机内部的稀土永磁材料将出现不可逆的退磁和失效情况。保时捷要让taycan保持“持久”的快,就必须应对这种情况,还需要能够稳定地将冷却性能精确输送到需要冷却的组件,避免热量过高而导致潜在功率损失。



如何做到持久的快- 热管理篇


想要攻克这般技术难题可不是易事,毫不夸张地说,温控做得好,比多制造100马力的动力输出要难得多。对于电动车来说,热管理系统犹如命脉,要想让电驱系统在任何温度下都发挥出极致的性能,温控就是它们的保障。如果温度过高,即使电动机性能再强,也会因高温制约性能,影响实际性能的输出表现,对于“持久”的高性能和真正的赛道能力,更为关键。



幸运的是,Taycan生在了保时捷,这个曾经凭借历代 911 夺取三万多次冠军,豪取勒芒 19 次全场总冠军,在内燃机时代叱咤风云的跑车制造商,从 918 Spyder 到 919 Hybrid,保时捷在民用、赛道的道路均积累了电动系统的研发经验。从电机设计,电芯结构再到电源管理系统和充电技术,都通过赛道的验证再把这部分技术下沉到量产车上。因此也有了足以匹配Taycan极其变态电机性能的一套超复杂热管理系统,并将它称之为TMS智能热管理系统。



疯狂的“祖文豪森工程师”为这套系统配备了两套液冷冷却器与两套空调散热导流装置,还有三种温度阶梯的热管理系统回路,包含高压电池、转换器、升压器、充电器在内的高压组件的低温回路,为逆变器、电机和变速器等驱动模块散热的中温回路,以及为空调等系统提供热能的800 V 高压加热器带动的主动加热回路,并且还利用高功率空调压缩机为整个水冷系统降温。



放眼现今的纯电动车领域,这样“多层次”的冷却系统是前所未有的,TMS智能热管理系统可以同时为电机和高压电池组散热,三种回路智能组合,为的就是致力于实现“持久”的高性能输出,让车内各个核心元件始终处于理想的温度区间内。



毫无疑问,保时捷设计了有史以来效果最强劲的电动车热管理系统,优秀的热管理为“持久”的快创造了条件。而为了让“持久”的快变的更为可控,保时捷还在taycan的电气架构基础下足了功夫,在市面上的电动车都采用400V电气架构,而Taycan在此基础上提升了一倍,达到了800v,目的只有一个,就是将整车发热量控制到一个极致的低水平。



如何做到持久的快 - 800V篇


要知道在电气化领域,热量产生的绝大部分因素是因为电流在通过电阻时产生了摩擦力,而整个电动车内部无不存在着电阻。很明显“祖文豪森工程师们”想的很透彻,要减小热量的产生,必须从减小电流着手。而这一次Taycan带来了目前电动车市场上独有的800V高压技术。答案或许就在其中。



采用800v架构的taycan与通常的 400 V 架构相比优势显而易见,同等功率情况下,根据公式:功率=电压 x电流可以得知在800v架构下电流减半,减半的电流电流意味着电缆可以更细,较小的电缆直径不仅减轻了重量,而且还减少了布线的体积,有利于汽车有限空间内的封装,这样回想前面所说的,在不影响乘坐空间前提下把多层次复杂的热管理系统塞进taycan里也不足为奇了。



减半的电流更是减少热量产生的关键,电流从电池输出进入电控最后到电机,这三个单元在电流减半影响下,功率损耗当然也更小一些。根据功率损耗的公式为:ploss=I*I*R我们可以推出同等的抗阻情况下800V架构损失为400V的1/4,在这样的条件下电池、电机、电控的功率损失都比400V架构要小。保时捷向来在减少功率损耗这方面有着非一般的执念,这一点我们从坚持了56年后置后驱的911身上就可以看出来。


同时减半的电流可有效降低功率在传输中的损耗,这也意味着发热量减少,800v电气架构下损耗低带来的温度上升可控,不会导致热损耗和限制功率的情况。可以说这是Taycan之所以能“持久”快的关键因素,低损耗让车内核心元件的温度在持续高功率输出下变得更为可控,整车的耐久极限更高。更高的电压下更低的电流也使得充电时的热损耗更低,从而充电的效率自然也就更高了。保时捷Taycan 23分钟充电80%的充电能力也补足了465公里的续航短板。在保时捷800V电气架构加持下,成功的不仅仅是一台Taycan,很可能是整个电动车行业的进步。



和TMS智能热管理系统一样,800 V电气架构科技一样源自 919 Hybrid 混动赛车,这个800v架构也曾是在taycan中作出的重大决定之一,毕竟电压高低决定了电流经过整个电驱系统的路线,因此从电池、电控、到电机都要为800v架构做出对应的改变。而保时捷通过采用开拓性的方法,研发适用的800 V技术部件,推动了技术可行性的上限。


像电池组就将396个电芯分成两部分400v电压进行并联让电池组电压达到800v并且满足持续的高功率输出,这也驱使着电控从传统硅基IGBT向碳化硅SiC的全新工艺所转变,同时800v的架构使得永磁同步电机的功率密度得以提升,基速也可以更高。



这一切的一切都是为了满足保时捷那永不妥协的运动基因,可以说保时捷之所以能”持久“的快,除了高效率的电机,优秀的热管理系统以外,最根本也是最重要的因素就是800V电气架构。这个800v架构技术除了让919 Hybrid赛车赢得3个勒芒冠军荣誉外,也让TAYCAN这台四门电动跑车以另一种方式演绎保时捷的运动性。



传奇色彩的车型


回想一年多前,在庆祝保时捷首款量产车356诞生70周年的盛典之中,保时捷CEO Dr. Oliver Blume曾说道:电动之路已定,运动之魂永存。保时捷的血脉中流了70年的高标号汽油,而未来却将在电缆中探寻。



但如果站在一个百年汽车制造商的角度去审视这台纯电跑车,不得不感叹,Taycan真正意义上做到了如何平衡创新和传承的关系。当电动车遇上超跑,所给予驾驶者的,不仅仅是速度,更是一种期待之中的全新体验。无论是800V架构、电机设计、热管理等等,都在传承中突破。对于保时捷而言Taycan是至关重要的,这是这家跑车豪门迈进电动化的重要一步,它将会是保时捷历史上一台具有传奇色彩的车型。





历时三个月的制作


本次的 保时捷Taycan 视频从拍摄的策划、资料的收集、文案的剖析与编辑以及后期的剪辑与动画都出自 ZEALER 团队。


在历时 3 个月的时间终于完成了此次关于保时捷Taycan 的电机工作原理大作,最终以完整且犀利的呈现方式给到 ZEALER 的每一位观众眼中,你们的支持是我们幕后无数个日夜奋斗的动力。再次感谢您观影。




『热门推荐』

上一篇: 被性侵伤害过的中国孩子,为什么不敢说?
下一篇: 不装洗碗机的男朋友能不能要