Porsche - 系统缔造高性能

系统缔造高性能

为迎接 Porsche 革新混合动力家族的新成员,Porsche 将重心放在了 Cayenne S E-Hybrid 研发工作中。

它所向披靡,既可以在泊油路上挥洒自如,驰过每 一个弯道都让人不禁尖叫,也可以优雅行驶在送孩子去学校的路上。它的每一次起步都在电力驱动模式下无声进行。似乎有一个有良好家教的小孩,不担心它会唐突地直奔主题。

新款 Porsche Cayenne 正式问世,魁梧奇伟,宛如屹立在河流中一尊岩石。较之以前它的变化并不大,除了更臻于完美。除此之外,还有一大区别在于:Cayenne 并不是一辆车,而是集两辆于一身。凭借插电式混合动力驱动,Cayenne S E-Hybrid 具有双面特性。搭载内燃机和电动机,电池在接上插座或充电站后可直接充电。Cayenne S E-Hybrid 在纯电力模式下可行驶 36 公里,达到 125 km/h 的车速,足够应对日常驾驶需求。如果电池电力低于最低容许耗电量,或驾驶者希望挑战更高时速时,则汽车将自动切换至内燃机模式。

插电式混合驱动:Cayenne S E-Hybrid 驱动技术解析

内燃机和电动机紧挨彼此。70 kW(95 马力)的电动机位于 V6 内燃机和 8 速 Tiptronic S 自动变速箱之间。因为位置相邻,二者合作也异常默契:电动机在任何条件下都配合内燃机工作。当加至最高时速时,两台发动机可协力输出 306 kW(416 马力)的最大系统功率。在平常档位或者高转数下,内燃机会输出更多功率,以便电动机充电。同时内燃机也能在低耗能的转数和负载区域运行。驾驶者感受得到前驱动力,而不是动力出处。“让驾驶者对驱动模式转换毫无感知是我们最大的目标。” Porsche 动力总成技术开发总监约克•肯纳(Jörg Kerner)解释道。事实上只有当驾驶者特意去看转数表,才确切知道什么切换至内燃机。

内燃机和电动马达同时工作:在混合动力模式下,内燃机(上方橙色部分)将产生更多动力,并通过电动马达对电池(下方蓝色部分)充电
使用电机行驶:在电力模式下,电流将从电池流至电机,并由电机独立完成四轮驱动。其续航距离为 18 至 36 公里。
使用全功率行驶:在运动模式下,两种驱动系统将共同产生最大的能量输出,功率可达 306 kW(416 马力)。

城市入口处的加油站就位于左边。根据新欧洲行驶循环(NEDC)其燃油消耗为每 100 公里 3.4 升。如日常行车并定期充电,则耗油量还会更低。仅依靠电动驱动足以应对短程行驶。Porsche 通用充电器可在家中车库充电。该充电器可放置在行李舱中,方便外出时安全地充电。

一辆汽车既兼具跑车的动力性能,同时有如小车一样的低 CO2 排放量。魏斯阿赫研发中心的工程师从 2009  年就产生了这一想法。“纯电动汽车对我们而言不是问题,”作为该创意的发起人之一,电气电动研发部门负责人乌维•米夏尔(Uwe Michael)如是说:“我们努力寻求一个实际的解决方案。” 以往常见的混合动力虽然能节约大量能耗,但是其作用也因此受限。电池仅能在行驶过程中通过刹车时产生的能源或通过内燃机(改变载荷点)完成充电。

为了刷新日常能耗新记录,汽车须同时兼顾电动功能和行驶动力。电池可在外充电,蓄电能力也必须大幅提升。电动机可输出更大功率。最后呈现的解决方案:电压从 288 伏升至 382 伏,高压锂离子蓄电池替代传统的镍氢电池。通过充电设备,电网的交流电可转换成与电池匹配的直流电。

首台由 Panamera 改装的插电式混合动力 Porsche 于 2010 年 5 月诞生,并在魏斯阿赫搭建的充电站充电。同年秋天 Porsche 做出量产该驱动系统的决定。2013 年夏天 Panamera S E-Hybrid 问世。有着和它类似动力系统的 Cayenne S E-Hybrid 也紧随其后,推向市场。为了平衡 Cayenne 超出的车重,其蓄电池容量大幅提升。等重电池可储备约 15% 多余的电能。

在驶入高速公里之前,Cayenne 转换至混合动力模式。电池快要耗尽。紧急时刻还可以动用 E-Charge 充电模式,让蓄电池在行驶过程中充电。

轻按按键,便可在各驾驶模式中自由转换。工程师共设计了四种驾驶模式。电力驱动模式是每一段旅程的标准启动模式。如果蓄电池电能耗尽,则汽车将切换至以内燃机为主的混合动力模式。当速度降至 154 km/h 之内,一旦驾驶人不再踩油门,内燃机将停止运行,离合器自行断开。因行驶过程中没有阻力损失,进一步实现节能。在运动模式中,内燃机和电动机可同时输出全部功率,以应对最大系统动力的需求。电池可随时在充电模式下进行充电(无电源连接),如行驶在高速公里上但是即将进入城区后依靠电力继续驾驶。

用于从电网充电:车速低于 154 km/h 时,当驾驶者松开油门,内燃机就会解耦合, Cayenne 将无阻力损失地自由滑行

“我们曾深入讨论过行驶模式策略。” 肯纳说道。驾驶模式当然不拘于此。918 Spyder 便有赛车和最快圈数(Hot Lap)模式,高能蓄电池在极短时间内就能冲至能耗巅峰。“但是两辆车有不同特性,仅从物理角度而言两者的驱动系统就非常不同:918 Spyder 有两个电动机,一个作用于后轴的 V8 发动机和变速箱之间,另一个为前轴输出 95 kW(129 马力)的功率。当达到最大扭矩 1,280 Nm 时,双轴的驱动系统将释放最大的驾驶动力。”

无论 Spyder 还是 Cayenne,发动机控制系统中的混合动力管理器在整个驱动部件的运行中发挥着举足轻重的作用。车里还隐藏更多的智慧结晶:电池管理器对电池进行监控,以便电池在不减损使用寿命的前提下,得以最大限度释放能量。此外 Cayenne S E-Hybrid 的电池可适配高电流充电。驾驶者如果选择 7.2 kW 的车载充电器,仅需一个半小时,电池就蓄满能量整装待发了。

在视线可及范围内,多功能显示器提示电池又一次加满。电力驱动模式开启,Cayenne 又一次在无声中完美切换。

作者 Johannes Winterhagen


Cayenne S E-Hybrid

发动机:涡轮增压 6 缸V型发动机
排量:2,995 cm3
功率:245 kW(333 马力)
最大扭矩:440 Nm / 3,000–5,250 rpm
功率电动机:70 kW(95 马力)
最大扭矩电动机:310 Nm /<1,700 rpm
总功率:306 kW(416 马力)
最大总扭矩:590 Nm / 1,250–4,000 rpm
0–100 km/h 加速时间5.9 秒
最高时速:243 km/h
二氧化碳排放量(综合):79 g/km
耗油量(综合):3.4 升/100 公里
耗电量(综合):20.8 kWh/100 公里
节能等级:A+


Porsche ——混合动力先锋

内燃机和电机车辆发展历史的里程碑

1900

企业创始人 Ferdinand Porsche 用 “Semper Vivus”(中文:永远动力十足)诠释了第一台使用混合动力驱动的功能性汽车。从那时起,他就已选择电力和内燃机结合的动力理念,以解决纯电力驱动下行驶里程受限的弊端。但这种串联式混合动力的设计原则与今天的技术有着本质的区别。这种设计将电动机放置在前轮,由两台单缸发动机分别作用于一台发电机而产生电力,而不是直接用于推进。此后不久,便诞生了世界上第一款批量生产的四轮驱动混合动力汽车——Lohner Porsche“Mixte”。

2010

随着第二代 Cayenne 的问世,Porsche 首次推出混合动力车型。与目前最新的 Cayenne S E-Hybrid 车款相同,第二代 Cayenne 的电动机也安置于发动机和变速器之间。但其最大功率明显较小,仅为 34 kW,因此电力驱动下所能达到的最高速度仅为 60 km/h。此外,当时采用的镍氢电池的电量存储能力也明显较低。尽管如此,Cayenne S Hybrid 的标准能耗仅为百公里 8.2 升。

2012

在 918 Spyder 混合动力超跑进入量产的前一年,其原型车在纽博格林赛道上创造了截至那时的最快圈速。但马克•利布在随后一年更是凭借 6 分 57 秒的单圈时间,以 17 秒的优势超越了这一纪录,而这一次他驾驶的是量产 918 Spyder。918 Spyder 的驱动理念专为运动性打造。它同时拥有 V8 高转速运动型发动机和一台安置于后轴上的电机,此外,前轴还装有一台电机。这种四轮驱动系统可确保路面行驶时扭矩最高可达 1,280 Nm。

2013

Panamera S E-HybridPorsche 推出的第一款插电式混合动力汽车。根据新欧洲行驶循环(NEFZ)测试显示,该车型既拥有出色的运动驾驶性能,其标准能耗也仅为百公里 3.1 升,以巨大的优势位列 Porsche 量产车之首。专业媒体甚至称该款车为“节能型 Panamera”。低能耗也使这款车型能够实现相对较高的电力续航里程,可达 36 公里。它采用了先进的锂离子电池,可在家庭电源插座充电。Porsche 也已开始量产供应专用的自家车库充电装置(壁挂式充电器)。