Первый полностью электрический автомобиль Porsche уже здесь, и, в зависимости от того, кого вы спросите, это может быть самая серьезная конкуренция, с которой Tesla Model S когда-либо сталкивалась. Он называется Porsche Taycan, и это полностью электрический спортивный седан, обещающий мощность до 750 лошадиных сил, разгон от нуля до 100 км / ч за 2,6 секунды и быстро заряжающийся аккумулятор на 800 вольт с запасом хода 280 миль на основе европейского цикла WLTP..
Я подробно поговорил с инженерами Porsche об этой электростанции и узнал, что это дикая технология, не похожая на любой другой Porsche, который был до нее. Вот все, что вы хотели знать, и, возможно, кое-что, о чем вы не знали, что хотели знать.
(Полное раскрытие: Porsche доставил меня в Атланту, поселил в хорошем отеле, накормил и позволил поговорить с ботаниками о новом Taycan).
Компания из Штутгарта пригласила меня в центр Porsche Experience Center в Атланте, где собрались главные инженеры Taycan, чтобы обсудить впечатляющие характеристики двух комплектаций Taycan, которые будут выпущены в конце этого года: Taycan Turbo и Taycan Turbo S.
Обе машины могут развивать до 616 лошадиных сил в течение 10 непрерывных секунд, и обе предлагают функции «overboost», при этом Turbo обеспечивает 2,5-секундную непрерывную отдачу в 670 лошадиных сил и 626 фунт-фут крутящего момента, а Turbo S - колоссальные 750. лошадиных сил и 774 фунт-фута за это короткое время.
Это позволяет Turbo и Turbo S разгоняться от 0 до 100 км / ч за 3,0 секунды и 2,6 секунды и за четверть мили за 11,1 и 10,8 секунды соответственно.
Ключом к этим цифрам, как подчеркнул Porsche во время презентации, является то, что характеристики воспроизводимы, причем обе машины якобы управляют вышеупомянутыми характеристиками разгона даже после 10 пробегов без какого-либо значительного «снижения характеристик» или потери производительности. Чтобы понять это, Porsche указал нам на видео выше, на котором Taycan разгоняется с нуля до 124 миль в час (максимальная скорость автомобиля составляет 160 миль в час, если вам интересно). Porsche заявляет, что автомобиль проделал это менее чем за 10 секунд 26 раз подряд, с «разницей менее одной секунды между первым и последним ускорением».
Компания также отметила, что первый в истории полностью электрический Porsche завершил 24-часовой пробег на высокоскоростную трассу Нардо в Италии, несмотря на температуру воздуха до 108 градусов по Фаренгейту и тот факт, что автомобиль должен был быть Подзаряженный во время пробега более 2100 миль, Taycan достиг средней скорости 89 миль в час.
Porsche хочет эти примеры и время Нюрбургринга, которое, по-видимому, является самым быстрым из седанов с электромобилем, чтобы подчеркнуть, что Porsche Taycan - это не только скорость, но и постоянная скорость.
Это могло бы помочь автомобилю выделиться среди Tesla Model S, которая на бумаге, кажется, превосходит Taycan; Я с нетерпением жду возможности увидеть независимые тесты на треке, чтобы выяснить это. (Оказывается, Model S тоже может отправиться на «Ринг», так что посмотрим, как это пойдет.)
Чтобы понять, как Taycan управляет своими показателями производительности, которые также включают быстрое заявленное время зарядки, Porsche разбил техническую мастерскую на пять частей: трансмиссия, шасси, кузов, зарядка и интерьер.
Начнем с самого веселого.
Трансмиссия Porsche Taycan
Моторы
Porsche Taycan приводится в движение двумя синхронными электродвигателями с постоянным магнитом, или PMSM. В отличие от асинхронных двигателей переменного тока, используемых в некоторых других электромобилях, таких как Tesla Model S (хотя в нем и Model 3 также используется двигатель с постоянными магнитами), в PMSM используются редкоземельные магниты, встроенные в ротор (к которому подключен выходной вал.) для создания постоянного магнитного поля. Он вращается синхронно с вращающимся магнитным полем статора (как показано на нашем взгляде на разобранную Модель 3, статор - это просто неподвижная часть электродвигателя в форме трубы, состоящая из группы медных обмоток) вращающегося магнитного поля, которое создается синусоидальным входным переменным током от инвертора, устройства, которое преобразует постоянный ток от батареи в переменный ток для двигателя.
В отличие от этого, ротор асинхронного двигателя переменного тока не содержит редкоземельных магнитов, а вместо этого состоит из обмоток. Поскольку инвертор подает переменный ток на статор и создает вращающееся магнитное поле, это магнитное поле индуцирует ток в обмотках ротора, который создает магнитное поле. Магнитное поле этого ротора взаимодействует с магнитным полем статора, и ротор вращается, создавая механический крутящий момент. Это называется «асинхронным», потому что ротор отстает от вращающегося магнитного поля в статоре - явление, называемое «скольжением».
Преимущества конструкции с постоянными магнитами, как отмечает Porsche на слайде ниже, включают высокую эффективность, особенно в диапазоне низких и средних скоростей, меньший размер и лучшую охлаждающую способность, хотя и по несколько завышенной цене.
Даже Илон Маск говорил об ограничениях охлаждения асинхронных двигателей переменного тока, которые, по словам менеджера Porsche по силовым агрегатам доктора Бойке Рихтера, являются результатом того, что ротору требуется ток, который создает тепло, которое трудно отвести.
«Это ограничивает повторяемость электрической машины», - сказал он. Он также упомянул, насколько важен размер, сказав: «При одинаковой мощности и крутящем моменте асинхронная машина всегда немного больше».
Porsche также упомянул прямоугольные обмотки в виде шпильки, составляющие статоры - установку, которую мы видели ранее на Chevy Bolt - как преимущество в том, что она, по-видимому, может заполнять пазы статора с меньшим количеством зазоров, чем традиционная втягиваемая обмотка. дизайн.
Концепция размещения большего количества меди в заданном объеме пространства количественно выражается метрикой, называемой «коэффициент заполнения медью», который, по словам Porsche, может составлять около 70 для установки шпильки вместо 45 для традиционной установки статора «втягивающая обмотка»..
«Увеличивая коэффициент заполнения медью, вы увеличиваете производительность», - сказал нам Рихтер. Не говоря уже о том, что установка, по-видимому, обеспечивает лучшее охлаждение обмоток, и Рихтер сказал, что она предлагает «лучший прямой контакт между медью и блоком статора, что означает, что вы получаете тепло, которое генерируется внутри меди за счет тока, протекающего через нее, лучше наружу. машины, и снова… лучшая возможность охлаждения и более стабильная производительность ».
Трансмиссии
Из двух двигателей в полноприводном Porsche Taycan задний более мощный. Он развивает 449 лошадиных сил и 406 фунт-фут крутящего момента (или 450 фунт-фут во время запуска с Turbo S) и расположен параллельно и позади оси оси, передавая мощность вперед через двухступенчатую коробку передач, разработанную и изготовленную Porsche.. Эта коробка передач имеет первое передаточное число примерно 16: 1 и второе передаточное число 8,05: 1.
«Модуль задней оси», как его называет Porsche, состоит из двигателя, трансмиссии и инвертора мощности, последний из которых, как упоминалось ранее, принимает постоянный ток от аккумулятора и преобразует его в переменный ток для двигателя. Весь этот модуль, корпус которого, по всей видимости, сделан в основном из литого алюминия (Обновлять: Porsche заявляет: «Мы не будем разглашать точные материалы, но в трансмиссии присутствует литой алюминий».), весит около 375 фунтов, утверждает Porsche.
Коробка передач, в которой также находится электронный дифференциал повышенного трения на основе сцепления (я думаю, вы могли бы назвать эту коробку передач трансмиссией), является захватывающим устройством, поскольку я не знаю ни одного другого массового электромобиля в США, который в настоящее время предлагает два -скоростной редуктор.
Porsche заявляет, что делает это для повышения эффективности, а также для оптимизации разгона на низких и максимальных скоростях - в значительной степени те преимущества, которые поставщик автомобилей ZF заявляет о своей новой двухступенчатой трансмиссии для электромобилей.
Вот еще один угол модуля задней оси:
Трансмиссия имеет крутящий момент 406 фунт-фут, что странно меньше максимальной мощности заднего двигателя во время запуска (я пытаюсь уточнить это с Porsche). Он и весь задний модуль были спроектированы так, чтобы быть максимально компактными и располагаться ровно, чтобы оставить достаточно места в багажнике. Он настроен таким образом, что двигатель находится сзади, а его выходной вал входит в трансмиссию, которая тянется вперед к дифференциалу, выходная мощность которого совпадает с задней осью. Прямо перед двигателем и над дифференциалом со стороны пассажира установлен блок инвертора мощности на 600 А.
Заглянем внутрь картера коробки передач:
«Мы интегрировали в эту трансмиссию только один привод для всех различных ступеней - первой передачи, второй передачи, нейтрали, заднего хода и парковки», - сказал журналистам доктор Бойк Рихтер.
Говоря о главном валу двухскоростной коробки передач, Бойк объяснил внутренности. «В верхней части вы видите привод, он приводит в действие два рычага, которые связаны с кулачковой муфтой и многодисковой муфтой. Внутри многодисковой муфты находится планетарный ряд, который обеспечивает передаточное отношение первой передачи », - сказал он нам.
На первой передаче, пояснил он, многодисковое сцепление разомкнуто, а кулачковая муфта замкнута, при этом планетарный редуктор обеспечивает передаточное отношение 16: 1. «При переключении на вторую передачу кулачковая муфта размыкается, и многодисковая муфта замыкается, блокируя планетарный ряд, и благодаря этой блокировке мы сокращаем потери этой передачи и можем повысить эффективность… [in] вторая передача, - продолжил он.
«На выходном валу у нас есть сам дифференциал», дифференциал повышенного трения с электронным управлением, который является «тем же элементом, который вы уже знаете по другим автомобилям [Porsche]», - продолжил он.
Мы видели, как другие производители, такие как BMW (по общему признанию, в автомобиле разработки), использовали два электродвигателя в задней части, полностью избегая дифференциала для достижения более мгновенной возможности векторизации крутящего момента, но я подозреваю, что из-за упаковочных соображений и вероятной стоимости -Porsche остановился на одном двигателе и обычном дифференциале повышенного трения.
Односкоростной передний приводной модуль также интересен тем, что, как и на Jaguar I-Pace, он включает в себя конструкцию соосной трансмиссии. Трансмиссия прикручивается непосредственно к концу мотора, который расположен прямо на средней линии оси, между передними колесами. Фактически, один из передних полуосей CV проходит через центр ротора двигателя, чтобы зацепиться за трансмиссию.
На изображении выше показано расположение выходного вала со стороны пассажира, а на рисунке ниже показан выходной вал со стороны водителя:
Также показан инвертор, который для переднего двигателя выпускается в двух вариантах: пиковая мощность 300 А (190 А непрерывная) и 600 А (380 А непрерывная), причем последний входит в Turbo S и обеспечивает максимальную выходную мощность 255 лошадиных сил и 325 фунт-фут крутящего момента во время коротких запусков (и 295 фунт-футов в течение более длительных периодов). Передний двигатель стандартной модели Turbo с инвертором на 300 А выдает 238 лошадиных сил и максимальную мощность 221 фунт-фут.
По словам Порше, два инвертора, которые обеспечивают общий вес модуля переднего моста 168 фунтов и 157 фунтов, позволяют сэкономить на расходах за счет совместного использования нескольких компонентов. Неясно, совпадает ли задний инвертор на 600 ампер с дополнительным передним инвертором на 600 ампер, но я уверен, что это так. (Обновлять: Porsche говорит, что это другое).
Вес коаксиальной трансмиссии с двумя планетарными редукторами и редуктором 8,05 (такой же, как у второй передачи на заднем двигателе) намного ниже, всего 35 фунтов сухого веса. Он имеет допустимый крутящий момент 332 фунт-фут при ускорении и допустимый крутящий момент 221 фунт-фут при передаче крутящего момента в другом направлении при рекуперации. Это рекуперативное торможение, по словам Porsche, происходит в основном спереди, но также и на заднем двигателе с максимальной рекуперацией мощности в 265 кВт, измеренной на батарее, и максимальным продольным замедлением 0,39 G.
Porsche заявляет, что трансмиссия пассивно охлаждается с помощью водяной рубашки вокруг электродвигателя.
Переключение этой двухскоростной коробки передач
Что самое интересное во всем этом, так это то, как Porsche настраивает переключатели в задней двухступенчатой коробке передач. Чтобы продемонстрировать преимущество двух скоростей, Porsche продемонстрировал кривые крутящего момента колеса (который напрямую связан с ускорением автомобиля) в зависимости от скорости автомобиля для каждой комбинации передаточного числа двигатель / передаточное число - см. Ниже. (Они выглядят как типичные кривые крутящего момента электромобиля).
Как показано, на скорости около 100 км / ч или 62 миль в час на первой передаче заканчивается пар, и двигатель не может передавать большой крутящий момент на задние колеса (а на скорости 81 миль в час двигатель достигает максимальной скорости 16000 об / мин.), что ухудшает ускорение автомобиля.
Taycan переключает передачу на более высокую передачу примерно на отметке 62 миль в час, в результате чего появляется сплошная зеленая кривая, которую вы видите ниже, что позволяет увеличить крутящий момент на колесах и, таким образом, увеличить ускорение до более высокой максимальной скорости.
Стратегия переключения передач меняется в зависимости от режима движения, при котором передачи удерживаются по-разному. Porsche сообщил нам, что в режиме Range и Normal приоритет отдается второй передаче для повышения эффективности. Стоит отметить, что в некоторых случаях Taycan действительно может работать полностью с передним приводом и отсоединять заднюю трансмиссию, чтобы уменьшить потери.
Хотя Porsche считал это, передняя трансмиссия не имеет сцепления, позволяющего разъединять, поэтому двигатель всегда механически связан с колесами. Это, если я правильно понял, было сделано для упаковки и по причинам, связанным с управлением транспортным средством, и с пониманием того, что небольшой двигатель и планетарная коробка передач не приводят к слишком большим потерям.
Вернемся к режимам: Porsche говорит, что «Диапазон» входит только в первую для функций заднего хода (это связано с механическими ограничениями, насколько я понимаю) и «Нормальных» понижающих передач при сильных нажатиях педали. С другой стороны, в спортивном режиме первая передача удерживается максимально долго для максимального ускорения. Porsche даже предоставил несколько схем переключения передач ниже:
Карта здесь не сильно отличается от карты традиционной трансмиссии: синие и фиолетовые линии показывают, когда автомобиль будет переключаться на повышенную или понижающую передачу соответственно. Если я правильно прочитал, глядя на график «Диапазон», вы можете увидеть, что только при низких скоростях автомобиля и чрезвычайно высоких запросах крутящего момента (другими словами, водитель сильно нажимает на педаль газа при медленном движении), вы можете пересеките фиолетовую линию и переключитесь на первую.
Тогда, даже если вы держите педаль под землей, машина переключится на вторую на скорости около 75 км / ч. В противном случае в режиме «диапазона» вы всегда будете на втором месте. (На слайде выше Porsche говорит, что «Range» остается только на второй передаче, так что, возможно, я неправильно понимаю схему переключения передач. (Обновлять: Porsche подтвердил, что даже режим «Диапазон» будет понижен до первого).
Карта «Спорт» показывает, что даже при низких скоростях автомобиля и низком крутящем моменте (ваша нога едва нажимает на педаль), вы находитесь на первой передаче и не переключаете на повышенную передачу, пока не достигнете примерно 75 км / ч. Это переключение, если вам интересно, происходит примерно так же быстро, как и переключение коробки передач с двойным сцеплением.
«Мы не быстрее [чем двойное сцепление], - сказал Рихтер, - потому что у нас большой разброс передаточных чисел между первой и второй передачами», и поэтому трансмиссии требуется время для синхронизации. Тем не менее, хорошая новость заключается в том, что, по его словам, «при переключении передач не происходит прерывания тягового усилия».
Аккумулятор и зарядка
Аккумуляторная батарея Taycan состоит из 33 ячеечных модулей, каждый из которых содержит 12 отдельных карманных ячеек LG на 64,6 ампер-часа. Они расположены так, что половина ячеек, 198, параллельна другой половине. Большое число, которое часто называют «800», является довольно высоким системным напряжением для электромобиля.
В случае Taycan фактическое напряжение находится где-то между 610 (разряженное) и 835 вольт (полное) при номинальном напряжении 723 вольт. Максимальное энергосодержание составляет 93,4 кВтч, что немного меньше, чем у Tesla Model S на 100 кВтч.
Вы можете увидеть полную батарею выше; обратите внимание на выступ, где может быть центральный туннель трансмиссии на типичном автомобиле, - это система управления аккумулятором. Вы также можете увидеть две прямоугольные пустоты позади этого; это «гаражи для ног» для задних пассажиров. И хотя это пространство для ног задних пассажиров потребовало от Porsche снятия аккумуляторных модулей, компания компенсировала это, разместив модули кросса под задним сиденьем.
Porsche заявляет, что использовала архитектуру на 800 вольт для достижения целевых показателей эффективности, производительности автомобиля и времени зарядки аккумулятора. Последнее было ключевым, поскольку компания не хотела делать аккумуляторную батарею слишком большой и тяжелой (Taycan весит более 5100 фунтов, но все же превосходит Model S).
Говоря о зарядке, глава отдела электроники Porsche Иоахим Крамер заявил: «С удвоением напряжения [по сравнению с обычным электромобилем]… вы просто можете удвоить мощность [с] существующим током».
Но 800-вольтовая система Taycan не предлагает вдвое большей мощности зарядки, чем 400-вольтный электромобиль, она предлагает меньше, чем максимальная мощность непрерывной зарядки 270 кВт, потому что аккумулятор вводит ограничения. «Теоретически можно подняться выше, но тогда вы пожертвуете временем автономной работы - что… никто не хочет делать», - сказал Крамер.
Тем не менее, архитектура якобы рассчитана на будущее. «Как только батарея станет лучше… и появится следующее поколение… архитектура этой системы высокого напряжения на 800 вольт действительно способна достичь мощности зарядки с существующей системой разъемов - этой комбинированной системой зарядки, которая присутствует на рынке до сих пор. Пиковая мощность зарядки 400 и более киловатт ».
В дополнение к времени зарядки, по словам Porsche, система на 800 вольт теоретически обеспечивает более эффективную передачу энергии и позволяет использовать более тонкую проводку, поскольку при заданной выходной мощности система с более высоким напряжением посылает меньше тока, и этот ток вызывает много тепла в проводке (потери растут с текущим квадратом). «Это просто большая эффективность всей высоковольтной системы», - сказал гуру электроники Porsche.
Более эффективная передача мощности и меньшее количество проводов, заявляет Porsche, означает меньший вес и более высокую непрерывную передачу мощности без снижения номинальных характеристик, но у 800-вольтовой системы есть недостатки.
«Нам пришлось разработать полностью новую силовую электронику, электронику для аккумуляторов и зарядную электронику - этого не было на рынке», - сказал нам Крамер, продолжая говорить, что, хотя это стоило компании времени и денег, это не должно было быть. Это не будет дороже в долгосрочной перспективе, поскольку компоненты во многом аналогичны системам с более низким напряжением.
Фактически, Porsche рекламирует минимальную зарядку с 5 до 80 процентов за 22,5 минуты. На приведенном выше графике показано, что, поскольку аккумулятор может выдерживать пиковый ток только 334 А при низком напряжении, пиковая мощность зарядки (мощность в вольтах умножается на ампер) меньше, чем максимум 270 кВт, который возникает примерно при более высоком напряжении. соответствует 40-процентному уровню заряда.
При повышении напряжения выше примерно 40-45 процентов вступают в действие вышеупомянутые ограничения батареи. «К тому времени вам нужно уменьшить мощность, чтобы фактически защитить аккумулятор … чтобы в аккумуляторе не возникало перенапряжения», - сказал Порше журналистам.
Конечно, на емкость зарядки влияет не только состояние заряда батареи, но и температура, поскольку на приведенном выше графике показано, что батареи обычно имеют температуру от 25 до 35 градусов Цельсия, и что по мере увеличения уровня заряда мощность зарядки падает.
Как видно из слайда выше, Porsche определяет около 30 градусов Цельсия как «золотую середину» температуры аккумулятора, чтобы обеспечить мощность зарядки 270 кВт и минимальную зарядку аккумулятора от 5 до 80 процентов за 22,5 минуты. Ниже срабатывает «система предварительного кондиционирования», и если автомобиль знает, что водитель хочет в ближайшее время зарядиться (если, например, в GPS было введено зарядное устройство производительности), «Планировщик зарядки» получит аккумуляторы. до нужной температуры, чтобы они могли заряжаться с максимальной скоростью даже при температуре окружающей среды от 0 до 10 градусов.
Porsche отмечает, что требуется меньшая предварительная подготовка, если водитель нагревает ячейки из-за интенсивного движения или если автомобиль заряжается от менее производительной зарядной станции (например, максимальная зарядка 50 кВт не требует предварительной подготовки).
Что касается зарядных портов в автомобиле, их два: модель для США имеет один со стороны водителя для подключения вилки переменного тока первого типа и вилку в стиле CCS типа 1, которая обеспечивает зарядку переменного и постоянного тока на стороне пассажира.
Porsche даже предлагает дополнительную функцию разрушения льда для дверок зарядного порта, которая слегка вибрирует дверцы вперед и назад и увеличивает крутящий момент электродвигателя дверцы. Эти двери открываются жестами руки или кнопкой на центральной консоли.
Любой Taycan, подключенный к высокопроизводительному зарядному устройству на 800 вольт, может обеспечить до 270 кВт зарядки напрямую от аккумулятора. Это позволит автомобилю заряжаться от 5 до 80 процентов всего за 22,5 минуты, а разрядившаяся батарея прибавит 62 мили менее чем за шесть минут.
Но при использовании типичного зарядного устройства постоянного тока на 400 вольт стандартное бортовое зарядное устройство постоянного тока Taycan мощностью 50 кВт (которое повышает напряжение с 400 до 800 для зарядки аккумулятора) может разогнать аккумулятор автомобиля с 5 до 80 процентов за 93 минуты и добавить 62 миль до разряженной батареи примерно за полчаса. По словам Порше, дополнительное бортовое зарядное устройство на 150 кВт увеличивает скорость зарядки до уровня других 400-вольтных электромобилей. (Обновлять: Чтобы быть точным, с дополнительным зарядным устройством на 150 кВт, Porsche говорит, что переход от 5 до 80% состояния заряда занимает 36 минут).
Для зарядки в домашних условиях или зарядных станций уровня 2 на 240 В имеется также бортовое зарядное устройство переменного тока, которое преобразует переменный ток в постоянный для зарядки аккумулятора мощностью до 9,6 кВт. Это дает время зарядки от нуля до 100. процентов минимум за 10,5 часов (обратите внимание, что на изображении выше указано 11 кВт; я предполагаю, что это разница в зарядке в США / ЕС).
На изображении выше показаны настройки порта зарядки на Taycans, предлагаемых на различных рынках.
Корпус и конструкция батареи
При обсуждении оригинального электромобиля корпус и аккумуляторная батарея являются важными элементами общей конструкции, поэтому инженеры Porsche сказали мне, что аккумулятор, который прикреплен к конструкции кузова с помощью 28 болтов, составляет около 10 процентов всей конструкции. общая жесткость автомобиля. Компания утверждает, что шасси Taycan является самым жестким из всех доступных Porsche.
Говоря о аккумуляторном блоке, падение его веса в 1389 фунтов требует не только откручивания 28 винтов и отсоединения высоковольтного разъема, но и удаления примерно 10 винтов, удерживающих части переднего и заднего подрамников. При вывернутых винтах подрамники должны немного сдвинуться, и тогда аккумулятор может упасть.
«Это действительно очень просто», - утверждает Штеффен Кениг, руководивший разработкой кузова Taycan. Для доступа к модулям снимается приклеенная и прикрученная на место верхняя крышка.
Сам лоток для батареи весит 331 фунт и является важным элементом конструкции при фронтальных, боковых и задних ударах, как показано на изображениях ниже, на которых показаны пути нагрузки для вышеупомянутых сценариев столкновений.
«Без аккумулятора автомобиль не безопасен при столкновении», - сказал нам Кениг.
Порше описывает конструкцию поддона аккумуляторной батареи, говоря:
Водонепроницаемый корпус представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из крышки вверху и перегородки внизу. Между ними устанавливается рамный аккумуляторный каркас ферменной конструкции с множеством отсеков. Охлаждающие элементы наклеиваются под переборкой. Батарейный отсек защищен стальной защитной пластиной. В качестве каркаса батареи разработчики остановили свой выбор на легком алюминиевом корпусе.
Одним из наиболее очевидных компонентов смягчения последствий столкновения являются 0,6-дюймовые экструдированные алюминиевые сотовые конструкции, проходящие по длине рокер-панелей (показаны синим цветом ниже), которые помогают защитить аккумулятор и пассажира при боковых ударах:
Говоря о компонентах кузова, материал кузова Taycan во многом обычен для Porsche. Ничего особенного, просто связка стали и алюминия, не слишком отличающаяся от того, что мы видели в Porsche Cayenne. Сам Porsche называет кузов «вполне нормальным для нас телом; это смесь множества материалов.
Но, как бы «нормально» это ни было, я не откажу вам в возможности увидеть несколько красивых изображений в САПР, подобных приведенному выше, на которых показана сталь, используемая в столбах, полу и брандмауэре, и алюминий, используемый в дверях., колесные арки, передние лонжероны и стойки опор и листовой металл.
Porsche утверждает, что в полах и основной конструкции кузова использовалась сталь, а не столько алюминия, как в Panamera, по акустическим причинам (предположительно, из-за шума дороги). «Рама кузова обычно из алюминия. В нашем случае это холодный стальной лист из-за акустики автомобиля; у нас … нет двигателя в машине, поэтому нам должно быть очень легко управлять, поэтому мы должны сделать это для этого [улучшения] акустики ».
Я не кузовной инженер, поэтому мне будет сложно убедить меня в том, что цена тоже не была важным фактором, но, эй, это именно то, о чем здесь заявляет Porsche.
И если вы инженер-кузовщик и задаетесь вопросом, как компания смогла объединить все эти разрозненные металлы в одну конструкцию, ответ будет следующим: много сварки, клепки, загибания кромок, заклепок и винтов.
Аэродинамика и охлаждение
У Taycan самый низкий коэффициент лобового сопротивления, или Cd, среди всех Porsche - 0,22 в случае Turbo (у Turbo S 0,25). Площадь передней поверхности, которая, как и коэффициент лобового сопротивления, плотность воздуха и скорость транспортного средства, способствует общему сопротивлению, составляет 25,1 квадратных футов, и хотя я не могу найти точную соответствующую цифру для Tesla Model S, я нашел 2014 год. Статья «Автомобиль и водитель», в которой указана площадь лобовой части 25,2 квадратных фута и 0,24 Кд для Tesla. (У новой модели S 0,23 кд, и, хотя я уверен, что фронтальная область примерно такая же, я не совсем уверен).
Как я понял из Porsche, в передней части Taycan есть два отверстия. По одному на каждый из двух теплообменников, которые включают конденсатор (который представляет собой просто теплообменник, похожий на радиатор, за исключением того, что через него проходит хладагент) на стороне пассажира и радиатор на стороне водителя. Я думаю, что каждое из этих отверстий также питает воздуховод с той стороны, чтобы охлаждать 16,5-дюймовый 10-поршневой передний тормозной ротор.
В центре автомобиля есть отверстие в решетке радиатора и камеры. Высокие отверстия под фарами служат для создания «воздушной завесы» вокруг колесных отверстий, чтобы направлять воздух вокруг, а не в колесные арки, которые заполнены шинами сечением 245 или 265 (задние колеса 285 или 305).
Другие аэродинамические решения включают полностью плоский пол, который включает в себя плоский поддон под ровными элементами подвески (например, задние рычаги управления), широкий задний диффузор и активный спойлер с тремя положениями.
Эти три положения полностью опущены (используются, когда автомобиль припаркован, по «причинам дизайна», - сказал нам Porsche), Eco, где спойлер немного приподнят, и Performance, когда крыло полностью поднято, чтобы уменьшить подъем задней части. Эти режимы также определяют состояние «воздушных заслонок» перед теплообменниками, которые, как я понял, функционируют так же, как активные жалюзи решетки радиатора на обычных автомобилях с ДВС.
Как я слышал, прямоугольные тормозные каналы (показанные выше) разделяют створки с теплообменниками, которые закрываются в экономичном режиме, чтобы направлять воздух по машине для улучшения аэродинамики. Пневматическая подвеска Taycan, помимо положения крыла и передних закрылков, также предлагает аэродинамические преимущества, занижая автомобиль при движении по шоссе.
Но нельзя говорить об аэродинамике и не обсуждать охлаждение, поскольку они неразрывно связаны. К сожалению, в Porsche не стали слишком глубоко разбираться в том, как работает система охлаждения Taycan, особенно в том, как клапаны соединяют контуры нагрева, средней и низкой температуры.
Все, что я знаю, это то, что спереди есть конденсатор и радиатор, нагревательный элемент для обогрева батареи и кабины, охладитель, использующий систему кондиционирования воздуха для отвода тепла от охлаждающей жидкости, прежде чем она потечет под фальшполом аккумуляторной батареи, и что у Porsche есть методы охлаждения для бортовых зарядных устройств, преобразователя постоянного тока в постоянный (который находится под капотом и преобразует высокое напряжение в 12 вольт для питания аксессуаров кабины), инверторов, двигателей и трансмиссий.
Porsche немного описывает оборудование в своем пресс-релизе, написав:
Что касается аппаратного обеспечения, система терморегулирования состоит из сетевой системы с радиатором охлаждающей жидкости (передний, левое направление движения), трех насосов охлаждающей жидкости, шести клапанов охлаждающей жидкости, двух вентиляторов и десяти датчиков температуры охлаждающей жидкости. Это дополняется связанными компонентами системы кондиционирования воздуха с конденсатором климата (передний, правое направление движения), отдельным испарителем (чиллер) и теплообменником для кондиционирования / охлаждения (iCond).
Вы можете увидеть некоторые из компонентов ниже, в том числе теплообменник, расположенный под фальшполом под модулями аккумуляторной батареи. Это похоже на пучок длинных плоских «трубок», расположенных попарно, идущих от одного продольного «резервуара» к одному на другой стороне упаковки:
Трудно сказать, как все это работает, основываясь только на этой принципиальной схеме, но похоже, что модули передней и задней оси, включая их инверторы, двигатели и трансмиссии, охлаждаются жидкой охлаждающей жидкостью, поступающей прямо из радиатора в передней части водителя. сторона машины. Как только эта холодная охлаждающая жидкость (темно-синяя на изображении выше) проходит и забирает тепло от каждого из модулей привода, она становится красной на диаграмме и возвращается к радиатору, чтобы терять тепло, прежде чем снова переключиться на двигатели. /силовая электроника.
Что касается батарей, то, судя по изображению выше, кажется, что холодный хладагент (голубой) выходит из конденсатора на стороне переднего пассажира автомобиля, попадает в компрессор, проходит через испаритель, который обеспечивает кондиционирование воздуха в салоне, и затем в чиллер. Там, в чиллере (просто теплообменник хладагент-хладагент), хладагент забирает тепло от жидкого хладагента, прошедшего через аккумуляторную батарею, давая более холодный хладагент и более теплый хладагент. Более холодный хладагент (темно-синий) выходит из чиллера, чтобы вернуться в блок для охлаждения батарей, в то время как теплый хладагент в конечном итоге возвращается в конденсатор, чтобы отводить тепло набегающему воздуху.
Опять же, это всего лишь предположения, основанные на приведенной выше диаграмме, и я определенно хотел бы узнать больше, особенно потому, что на изображении выше не показаны все насосы и клапаны в системе.
Шасси - как оно по сравнению с Panamera?
Если вы среди тех, кто задается вопросом, использовала ли Porsche компоненты своего другого четырехдверного седана, Panamera, в дизайне Taycan, ответ - «да». По крайней мере, в некотором роде.
Сначала посмотрим на размеры. На изображении выше показан силуэт Taycan в сравнении с 911 и Panamera. Носовая часть электромобиля ниже, чем у Panamera, и в целом она немного короче по длине и высоте, хотя место для сидения немного выше. Тем не менее, Porsche утверждает, что центр тяжести Taycan ниже, чем у 911 GT3, что, я думаю, неудивительно, учитывая, сколько весит аккумулятор на этой штуке.
Доктор Инго Альберс из команды шасси Porsche сразу сказал, что подвеска Taycan действительно «унаследована от Panamera», и что команда хотела использовать довольно много компонентов подвески Panamera, поскольку «было бы очень эффективно использовать их.. » Но, в то время как новый Taycan разделяет рычаги управления, втулки, подшипники и балку колеса со своим братом с двигателем внутреннего сгорания, Альберс сказал, что «[инженеры Porsche] не могут использовать весь подрамник».
Глядя на перекрывающиеся силуэты и изображение переднего и заднего подрамников выше, становится довольно очевидным, почему это так. Хотя модуль задней оси невелик, двигатель, инвертор и двухступенчатая трансмиссия затмевают дифференциал Panamera.
И хотя это была основная причина, по которой Porsche пришлось разработать новый подрамник, Альберс также говорил о безопасности. «Нам не разрешили проникнуть в модули ячеек», - сказал он, прежде чем указать на пандус в подрамнике, который толкает компоненты приводного модуля вверх и над аккумуляторной батареей во время заднего столкновения.
Он также упомянул о важности управления задним мостом для безопасности. «Рулевое управление задней осью - это своего рода барьер для… компонентов, если дело доходит до заднего столкновения», - сказал он нам, сказав, что, если в автомобиле нет рулевого управления задней осью, там есть элемент, который будет действовать в качестве защиты.
Что касается передней подвески, команда не только должна была убедиться, что подрамник сохранял аккумулятор в безопасности во время столкновения, но даже если бы это не было критично, использование подвески Panamera было бы невозможным из-за небольшой высоты кузова. капот пятиместного электрического седана, чему способствует отсутствие в этом пространстве большого двигателя внутреннего сгорания.
«Компоненты Panamera просто будут торчать. Они были слишком длинными, - сказал нам Альберс. В результате, по его словам, «[инженеры] обрушили верхний рычаг подвески и всю пневмоподвеску».
Есть еще много крутых технологий
Как вы можете представить, о новом электрическом спортивном седане можно сказать гораздо больше, но я уже написал более 5000 слов. Итак, чтобы мой редактор не кричал на меня, я должен закончить, не описывая, как прицеливание забавной системы вентиляции HVAC (показанной выше) регулируется с помощью сенсорного экрана.
Я не буду ретранслировать обсуждение Porsche об инфраструктуре зарядки, я не буду показывать экран центральной консоли, который загорается и сообщает вам о состоянии заряда батареи, когда обнаруживается, что брелок находится поблизости, я не буду говорить о информационно-развлекательном экране на стороне пассажира. это определяет, когда кто-то сидит на переднем сиденье, и я не буду говорить о том, как Porsche использует переднюю камеру автомобиля, чтобы изменить свою стратегию рекуперативного торможения.
Я не буду говорить о новой трехкамерной пневмоподвеске, 82-литровом переднем колесе, регулируемом с помощью электроники стабилизаторе поперечной устойчивости, который якобы может удерживать крен кузова на нулевом уровне при прохождении углов, трехклапанной пневмоподвеске, карбиде вольфрама тормозные диски с покрытием (варианты последних трех используются в других Porsche) или специальные шины с низким сопротивлением качению.
Нет, вместо этого я скажу следующее: я думаю, что некоторые люди могут быть разочарованы тем, что максимальный диапазон Taycan ниже, чем у Tesla Model S, или что его заявленное время от нуля до 60 миль в час не быстрее, или что оно не идет. с сетью нагнетателей Tesla, и что она начинается (по крайней мере, на данный момент) от 150 000-70 тысяч долларов даже выше базовой цены Model S.
Но если посмотреть на эту машину с инженерной точки зрения, мне она кажется чрезвычайно продуманной комплектацией. Это не просто Panamera с начинкой из батареек.
Возможно, она не так революционна, как Tesla Model S, когда она дебютировала (на самом деле у них довольно много общих элементов дизайна), и, возможно, она не совсем соответствует S на бумаге, но это просто заявление о том, насколько привлекательной была машина. Тесла построил.
Тем не менее, у Tesla в прошлом были некоторые проблемы с длительным вождением по треку, и именно в этой области производитель спортивных автомобилей Porsche заявляет, что уделяет много внимания. Теоретически это должен быть больше гоночный автомобиль, чем Tesla.
Илон Маск написал в Твиттере, что на следующей неделе Model S направляется в Нюрбургринг. Результаты этого, если они действительно объективны, могут дать столь необходимое понимание того, насколько впечатляющим является Taycan на самом деле или нет.
Обновление, 6 сентября 2019 г., 17:00. ET: Эта история была дополнена ответами Porsche на дополнительные вопросы.