特來電的情感！Porsche E-Performance高效動力既是ELectric也是Emotion
Written by: Bear
從髮夾式繞組到後軸兩速變速箱，Porsche利用電驅系統的每一個元件，將效率與駕駛動態提升至全新高度。 其成果便是樹立了電動驅動技術的新標準。在汽車中使用電動馬達蘊藏著巨大潛力。 Porsche的工程師和研發人員不僅始終致力於挖掘此潛力，更將其推向全新境界。簡而言之，這意味著將技術的可能性探索至最微小的細節，並榨取其一切潛能。
自Ferdinand Porsche時代以來，Porsche的思維方式未曾改變，但技術要求已然不同。在Ferdinand Porsche手中的是相對簡單的直流電動馬達。如今，使用的是高度發達的電動馬達，力求從提供的每一瓦電力中獲取最大效能，因為無論採用何種驅動系統，Porsche都全力專注於性能。
其核心在於電動馬達的工作原理：主要有永磁同步電動馬達(PSM)和異步電動馬達(ASM)。最顯著的區別在於，永磁同步電動馬達能提供更高的持續功率且更不易過熱。鑒於其諸多優勢，儘管成本更高，Porsche仍選擇使用永磁同步電動馬達技術。
已準備好載入吉尼斯世界紀錄：一月，一輛Porsche Taycan GTS在冰面上以受控的漂移狀態完成了132圈，持續46分鐘，覆蓋15.503 km。創世界紀錄！
E-Performance的駕乘感受
在賽道上對Taycan GTS進行了一次小型壓力測試。持續的動力輸出、極限的重剎以及出彎時的迅猛加速都在測試專案之中。Taycan不僅憑藉其懸架和阻尼調校帶來的卓越操控性令人印象深刻，其不可思議的技術也同樣如此。每次出彎時的推力簡直非凡，即使在第十次、第十一次或第十二次猛烈加速後依然保持一致。即使在超過20 km的全負荷競技條件下，Taycan的性能也絲毫沒有減弱。儘管承受巨大壓力，制動系統仍能提供穩定的減速度。
當然，日常駕駛中並不需要此類操作。然而，優異的制動性能以及在需要時真正迅猛的加速，有助於在實際駕駛場景中提升安全性和信心。在鄉間道路上超車輕而易舉，而在關鍵時刻，制動系統能迅速讓Taycan GTS停下腳步。一切都如人們對Porsche的期待，但同時，一切又是嶄新的，一切都是電動的，其背後的技術是什麼？
純電Macan反覆展示了其卓越的操控性，如圖中在波蘭西里西亞環道的Porsche駕駛中心舉行的e-Performance日活動上所展現的那樣。
E-Performance的工作原理
Porsche的永磁同步電動馬達由功率電子裝置以三相交流電供電和控制。電動馬達轉速由交流電的頻率決定，該頻率以零為中心在正負之間振蕩。在Taycan和Macan的電動馬達中，定子中旋轉磁場的頻率由脈衝逆變器控制，從而調節轉子速度。
同時，轉子裝有由釹鐵硼合金製成的高品質永磁體，這些磁體在製造過程中透過強定向磁場被永久磁化。這些永磁體還透過能量回收制動實現了極高的能量回收率。在滑行模式下，電動馬達切換至發電動馬達模式，使磁體能夠向定子繞組發送電壓和電流。Porsche電動馬達的能量回收功率位居市場前列。
但這還不是全部。電動馬達的繞組和脈衝逆變器也有助於實現最大性能。一個關鍵部件是所謂的髮夾式繞組，Porsche將其用於Taycan的前軸電動馬達。在此設計中，定子線圈由截面非圓型而是矩形的導線構成。與傳統使用無限長線軸上的銅線的繞線方法不同，髮夾繞線技術是一種基於成型的裝配工藝。矩形銅線被切割成單獨的段，然後彎曲成U形，類似於髮夾。
驚豔的展臺佈置：2025上海車展上的Taycan GTS。展台設計讓人聯想到Porsche在祖文豪森存放其歷史瑰寶的大廳。
緊湊的動力核心
這些單獨的髮夾線被插入定子疊片，使得矩形橫截體的平面彼此緊貼。這是髮夾技術的關鍵優勢。它允許導線更密集地排列，從而增加定子中的銅量。 傳統繞線方法的銅填充係數約為50%，而Porsche使用的技術達到了近70%。這在相同的安裝空間內增加了輸出功率和扭力，使其成為一個更為緊湊的動力源。這些技術優勢也適用於Porsche的I-pin技術，該技術用於Macan和Taycan的後軸電動馬達。與髮夾式不同，I-pin不是彎曲的，而是在兩端進行焊接。
線夾的末端透過鐳射焊接形成線圈。另一個重要優勢是相鄰銅線之間的均勻接觸改善了熱傳導，使得髮夾式定子的冷卻效率大大提高。儘管電動馬達能將超過90%的能量轉化為推進力，它們仍然會產生廢熱(遠比內燃機少)，這些熱量必須被散發。因此，電動馬達配備了冷卻水套。
早在1902年，由Ferdinand Porsche開發的Lohner-Porsche 'Mixte'混合動力車以高速通過彎道。
電子電力學對於精確控制永磁同步電動馬達至關重要。這就是脈衝逆變器發揮作用的地方。Porsche在此設備上投入了大量的專業知識。它將來自電池的800 V直流電轉換為交流電，並供給兩個電動馬達。800 V技術最初為Porsche 919 Hybrid 賽車開發，並首次在量產車型Taycan上使用，它透過更細的電纜減輕了重量並減少了安裝空間，同時還實現了更短的充電時間。電動馬達最高轉速可達每分鐘16,000轉。
為了最佳地利用此轉速範圍，以實現Porsche典型的駕駛動態、效率和最高速度之間的平衡，前後驅動單元各有一個減速器。Taycan是首款在後軸配備兩速變速箱的電動跑車，其一檔齒比非常短。前軸使用單行星齒輪將動力從電動馬達傳遞至車輪。後軸上齒比較長的二檔確保了高速行駛時的效率和最佳動力輸出。這種組合使得Taycan Turbo S能夠釋放其高達700 kW(952 PS)的巨大功率。
在北極圈，即使在嚴冬充電也能正常工作。極光閃耀得超乎現實！
Turbo的助推器
Porsche及其開發者從未滿足於迄今為止所取得的成就。因此，實現更高性能近乎排在待辦事項清單的首位也就不足為奇了。Porsche Taycan特殊車型技術項目經理Christian Müller及其團隊正是負責此項工作的人，他表示，「對於一款為極致性能而設計的車型來說，增加功率是一個基本要素，這就是為什麼我們在開發初期就很早著手解決這個問題。」與Taycan Turbo S相比，頂級的Turbo GT可提供高達120 kW(163 PS)的額外功率，最長持續10秒，猶如內燃動力領域中Turbo 的助推效果。
這裡，脈衝逆變器再次扮演了關鍵角色。Taycan Turbo S使用600 A的逆變器來控制電動馬達，並將105 kWh高壓電池的直流電轉換為交流電。然而，Taycan Turbo GT的逆變器工作電流高達900 A，可向電動馬達輸送更多電能。此外，Turbo GT 的逆變器使用碳化矽而非矽作為半導體材料，減少了開關損耗，並實現了更快的開關頻率。
賽車與量產攜手並進：Formula E電動方程式為量產提供重要見解，反之亦然，當前Macan等車型的開發也有助於賽道上的進步。
Müller解釋道，「這帶來了效率的顯著提升，並且結合電動馬達的優化調校，還實現了更高的持續功率。」過去，引擎排氣量、汽缸數或馬力是汽車規格的關鍵因素，而今天，更重要的是脈衝逆變器的強度、充電時間或續航里程。
除了逆變器的更改，永磁同步電動馬達和後軸兩速變速箱也必須重新調校。由於輸入扭力更高帶來的負載增加，需要對變速箱部件進行修正。對齒輪的表面進行了相應處理，軸承進行了修改，離合器也得到了加強。為了實現305 km/h的更高極速，第二檔採用了更長的齒比。
總體而言，Taycan Turbo GT提供580 kW(789 PS)的功率輸出。在啟用起步控制衝刺加速時，可提供760 kW(1,034 PS)的功率輸出，或在啟用帶超增壓的起步控制時，可提供815 kW(1,108 PS)的功率輸出，最長持續兩秒。起步時毫無喘息之機！ 保證帶來純粹刺激。
Porsche在其電池的碰撞安全性方面投入了大量工程努力。測試證明，這些努力取得了成功。
純電動力汽車(BEV)的電池應該多大？
關於脈衝逆變器的功率及其巨大重要性已經談了很多。但對於電動車的接受度和可持續性而言，動力電池至少同樣重要。能量存儲裝置必須多大才能實現適當的續航里程？應使用哪種電芯才能同時實現功率和效率？
正如預期，Porsche在此也走自己的路。為了找到滿足跑車客戶需求的電池尺寸，考慮並分析了優先順序和實際日常使用方式。不言而喻，駕駛動態是跑車客戶優先清單中的重要專案。另一方面，如果可以快速充電，則在長途旅行中可以容忍較短的續航里程。大電池通常與更長的續航里程、更短的旅行時間以及卓越的駕駛動態相關聯。然而，在紐柏林北環賽道上的虛擬圈速類比表明，電池過大或過小的重量都會對性能產生負面影響。
越來越好，越來越多的Porsche充電站、Inonity充電站和許多其他充電點正在將零散的布局轉變為可觀的充電網路。
在續航里程、性能和可持續性之間的平衡中，Porsche專注於旅程時間。大約100 kWh的電池尺寸提供了最佳平衡。當前Taycan的電量為105 kWh(總電量)即97 kWh(淨值)，並且在最佳條件下，可在直流充電站以高達320 kW的功率充電。這比以前高了50 kW。
由於充電穩健性的提高，超過300 kW的高充電功率可以持續長達五分鐘。儘管電池容量更大，這將電量從10%充至80%(SoC)所需的時間減少了近四分鐘，降至18分鐘。更高的充電功率和更高的效率使得在短短10分鐘充電內即可增加高達315 km的續航里程。這相當於比第一代Taycan增加了40%。正是這樣的性能數據，仍然是這家跑車製造商的標誌。
Porsche還透過新的電芯化學配方，將電池的能量密度提高了約10%。此外，還採用了經過軟體優化的改進型脈衝逆變器、改進的熱管理系統和下一代熱泵。所有這些使得新款Taycan的WLTP續航里程達到近680 km，比其上一代增加了175 km。這使得長途旅行比以往更加輕鬆。
James May和Richard Hammond讓Taycan Turbo GT與Pipistrel Velis Electro電動飛機對決。直線距離129 km(需一次充電停留)對陣英國道路174 km。 結果：Porsche贏得了比賽。
最大化充電間隔時間的另一個重要因素是能量回收制動。一旦駕駛員踩下制動踏板，電動馬達就會切換至發電動馬達模式。電動馬達不再驅動車輪，而是使車輛減速，同時發電為電池充電。在Taycan和Macan中，日常駕駛中高達90%的制動都可以透過電動馬達完成，無需動用液壓制動系統。對於Taycan，工程師能夠將最大能量回收率從290 kW提高到400 kW，提升了30%。
Macan同樣配備了800 V技術，並且是首款基於與奧迪聯合開發的PPE(高端電動平台)的Porsche車型，可實現高達240 kW的顯著能量回收功率。在最佳條件下，使用合適的充電點，高壓電池可以高達270 kW的功率充電。電池從10%充至80%僅需21分鐘，僅需4分鐘即可增加足夠100 km續航的電量。
車輛的熱管理系統不僅確保舒適的車內溫度，還確保高壓電池處於最佳工作狀態。 根據充電站和預計到達時的電量狀態(SoC)，電池會被調節至最佳工作溫度。Macan配備了6 kW高壓加熱器，可確保電芯保持在合適的溫度，尤其是在寒冷天氣下。在Taycan中，高壓加熱器和熱泵的組合甚至可以實現高達17 kW的製熱輸出。
源於Maffersdorf(現Vratislavice)：Ferdinand Porsche首次展示電動車領域技術才能的地方，如今偶爾會有電動Porsche到訪。
純電動車發展持續前進
得益於電池技術的進步，未來幾年，充電時間有望進一步縮短，駕駛動態有望進一步改善。總的來說，在電動驅動方面，Porsche繼續使用Turbo、Turbo S或Turbo GT等名稱以及GTS徽標可能令人驚訝。然而，這家跑車製造商希望清晰地表明每個車型版本的性能水準，就像它對內燃機汽車所做的那樣。
性能和情感始終是Porsche熱情的核心。自Ferdinand Porsche開發的第一批車型以來，這一點從未改變，無論是電動還是內燃機驅動。實現這一點需要新的想法、細緻的開發工作和純粹的奉獻精神。Porsche如今仍像早期生產跑車時一樣致力於這一目標。