再創紐北圈速記錄 揭秘保時捷Taycan背後的賽車技術

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三年前,在保時捷Taycan首發的那年,拉爾斯·科恩駕駛着Taycan Turbo原型車以7分42秒的成績完成了紐伯格林賽道的一圈,拿下了量產純電動車的紐北圈速紀錄。然而沒過多久,就被特斯拉Model S Plaid搶走桂冠。而今天,保時捷可以再一次笑傲江湖了,Taycan Turbo S以7分33秒再創紐北圈速記錄,而這輛車除了必須的防滾架以及賽車座椅以外,和你能買到的Taycan Turbo S一模一樣,但它這一次比前任冠軍快了整整2秒。這一切,與保時捷60億歐的研發成本密不可分,而這60億究竟花在哪了?保時捷Taycan背後的技術是否有賽事技術的下沉?今天我們就一起來揭秘一下。

再創紐北圈速記錄 揭秘保時捷Taycan背後的賽車技術

800V電壓:不僅為高效,更為輕量化

Taycan作為第一款系統電壓達到800V(電壓範圍:610-835V)的量產車型(常見的電動車系統電壓僅為400V)。在持續穩定的高性能和更短的充電時間上有明顯優勢,並且由於電壓增高,電流可適當減小,因此線纜截面積可有效得到縮小,從而實現減輕重量,同時優化空間佈局。

除此之外,軟包電池中的單元電極堆未使用硬殼體密封,而是使用了柔性複合箔。由此可充分利用為蓄電池提供的矩形空間並減輕重量。

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而Taycan Turbo S 和Taycan Turbo標配的雙層高性能蓄電池升級版包含33個電池模塊,每個模塊由12個獨立的電池單元組成(共396個),總容量為93.4kWh。Taycan 4S和Taycan後驅版標配單層的標準電池,容量為79.2kWh,相比選裝的高性能蓄電池升級版,標準電池少了五個電池模塊。因此,其電壓範圍約在520至720V。28個模塊內的336個電池單元基於168s2p技術原理相互連接。由於電池模塊數量較少,因此重量也更輕,使Taycan 4S和Taycan後驅版可以減輕約76kg的重量。

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智能熱管理:類似賽事MGU-H技術,解決冷卻與加熱問題

熱量管理的核心是用於冷卻和加熱高電壓部件的高效智能系統。這套系統尤其適用於800V高壓蓄電池,同時也適用於車載DC充電器、DC/DC轉換器、車載AC充電器等其他部件以及電機、脈衝控制逆變器和變速器等驅動部件,其冷卻迴路根據需要與車輛冷卻迴路連接。這樣可以防止由於不斷根據部件需求提供冷卻而產生過熱,進而導致功率損失,同時還能保證所有工作模式的最大靈活性,滿足保時捷特有的車輛要求。

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硬件端的熱量管理系統包含帶有冷卻液散熱器的聯網管路系統(沿行駛方向左前方)、三個冷卻液泵、六個冷卻液閥、兩個風扇和十個冷卻液温度傳感器。除此之外,還有用於連接空調系統的部件(沿行駛方向右前方),空調系統帶有獨立的蒸發器(冷卻器)和用於空調/冷卻的熱交換器(iCond)。整個系統由精密的聯網控制單元控制。

簡而言之,高壓蓄電池的可用驅動功率以及充電速度取決於荷電狀態(SoC)和電池單元温度。因此,根據初始狀態和期望的最終狀態,蓄電池會產生不同的温度目標。所選的駕駛模式同樣起着關鍵作用。在“Range”(續航里程)模式,驅動裝置、高壓蓄電池和最小車載功率消耗具有最佳效率(例如,降低冷卻泵的轉速)。而在“Sport”(運動)或“Sport Plus”(運動升級)模式中,會根據電機和脈衝控制逆變器的最大性能設置相應的冷卻液温度目標。

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佈置在前軸與後軸的兩台強大電動機我們稱之為永磁同步電機(PSM)。它的特點就是由優質的永磁體作為轉子產生旋轉磁場,轉子的運動與定子的磁場同步,並因此得名。它能通過脈衝逆變器指定定子內旋轉磁場的頻率,來控制轉子轉速。永磁同步電動機的設計、功能和優異的熱性能使其具有保時捷的典型高性能。

Taycan電動機的特性是所謂的髮夾式繞組,定子的電磁線圈是由矩形而不是圓形的導線組成。導線在彎折後插入定子的層壓鐵芯,由於它們的形狀看起來就像髮夾因故得名“髮卡”。開口端用激光焊接連接在一起。髮夾技術使線圈得以用更緊湊的方式封裝,從而將更多的銅線集成到定子中,提高單位體積中的功率輸出和扭矩水平。對於Taycan這樣的高性能車型的另一個重要優點是髮夾定子可以被更有效地冷卻。

與驅動系統的設計(PSM和800V技術)相結合,熱管理確保了動力需求時的可再現性。冷卻系統是針對單一車型的需求量身定製的,能夠在所需時連續多次實現跑車般的性能。保時捷實現了性能和續航能力之間的平衡。在冬季,智能熱管理還可以實現高效的按需供暖功能。

可靠性測試:堅定了賽道圈速的穩定性

在保時捷,電動車也必須接受與內燃機跑車一樣的嚴格測試。測試項目除了展現卓越的性能,也會確保車輛在所有氣候條件下的適應性和日常實用性。電動車型還需要滿足幾方面的特殊標準,包括在極端條件下的電池充電能力,以及對傳動系統和車內體驗的温度控制等。而賽道性能、多次加速表現,及滿足日常使用的續航里程則是保時捷研發的基本目標。

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類似賽事中的模擬器,保時捷為Taycan也準備了數字化原型車的測試階段,所有的系統程序均被集中於一台新車的車身、傳動、底盤、電子系統和整車,並對各部分功能進行模擬演示,這其中也包括模擬各部分之間的協同運作。目前,Taycan的虛擬原型車已經完成了超千萬級公里數的數字化里程。

這意味着在早期,研發工程師們就在一個駕駛模擬器上完成了Taycan在紐博格林北環賽道的試車,從而測試並評估車輛的賽道性能。在此過程中,他們主要關注電能管理,這對於車輛能在20.6公里(計時距離)的紐北做出8分鐘以下的圈速成績是至關重要的。

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對於保時捷的第一款純電動跑車來説,在賽道上持續做衝刺圈顯然不成問題。

而在測試中,這款440kW的全時四驅車型成功完成了連續26次靜止加速至200km/h。這項性能挑戰在巴登南部的拉爾機場進行,26次測試中的平均加速耗時不到10秒,最大的成績差也僅為0.8秒。而這些都成為了Taycan能夠重回冠軍寶座的必要條件。

編輯總結:

即便是上市已經三年,保時捷Taycan在技術的顛覆性以及科技性能至今也無人能與之匹敵,然而經過了時間的驗證,極端的耐久性也成為了又一光環。即便是花見花開的特斯拉與眾生芸芸、正在崛起的中國新勢力,也只能望其項背Taycan身上如此全面的頂尖技術。今天,我們説圈速背後的故事,Taycan註定稱王,至於市場背後的故事,那隻能坐等中國用户們的評判了。

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