保时捷历史:电动先锋

2019 年 9 月 4 日,保时捷首款纯电动跑车 Taycan 揭开神秘面纱,开启跑车乐趣的新纪元。回顾保时捷的发展史,也是一部汽车电气化技术的进化史。从 1900 年惊艳世人的 Lohner Porsche 到 2019 年万众期待的 Taycan,在这家豪华跑车制造商纵横全球的辉煌历程中,电动基因从未缺席。

费迪南德 · 保时捷,后来同名公司的创始人,他甚至在十几岁的时候就对电力着迷。早在 1893 年,18 岁的他就在父母家中安装了电灯系统。同年,保时捷在维也纳加入了贝拉 · 艾格电气工程公司。在那里工作了四年之后,他从机械师晋升为测试部门的主管。他设计的第一辆车便由电力驱动,因此可以说,保时捷的历史始于电力驱动。

1898 年,费迪南德·保时捷设计了艾格-洛纳 C2 敞篷车型。这辆车由八角形电机驱动,以 3 到 5 PS 的动力达到最高时速 25 公里。1899 年,保时捷加入了这家位于维也纳的马车制造商。

在那里,他发明了轮毂电机。1900 年,第一辆洛纳-保时捷电动汽车于巴黎世博览亮相,并展示了这一创新技术。车辆以 2 台 2.5 PS 的电机可达最高时速 37 公里。洛纳发明电动汽车的原因在今天听起来和当时一样热门,尤其是在大规模机动化的时代:“空气被大量使用的汽油发动机无情地破坏了”。

Lohner-Porsche Semper Vivus, Porsche AG

同样在 1900 年,保时捷设计了世界上第一辆功能性混合动力汽车 Semper Vivus(拉丁文意思是“永远活着”)。这项被称为“洛纳-保时捷”系统的技术在电动汽车领域之外也有应用。保时捷通过不使用电池作为能源,而使用内燃机来驱动发电机为轮毂电机提供电能,从而扩大了该车的续航里程。一年后,可供量产的版本诞生了,命名为洛纳-保时捷“Mixte”。

然而,洛纳-保时捷也展示了为什么电动汽车在过去的几十年里未获成功:尽管它的输出功率不大,但这辆车却重达2吨。长期以来,基础设施的缺乏和续航里程的不足限制了电动出行。

100 多年后,这个想法又被提了出来:随着适合汽车使用的锂离子电池技术不断发展,以及对污染物和二氧化碳排放越来越严格的法规要求,人们的注意力再次转向了电力驱动系统。2010年,保时捷推出了 Cayenne S Hybrid,为公司电动汽车的发展铺平了道路。2011 年,Panamera S Hybrid 是豪华车领域的第一款并联全混合动力车型,是保时捷迄今为止最经济的车型,NEDC 标准下百公里油耗为 6.8 升,输出功率却足有 380 PS。同年,保时捷测试了三款全电动 Boxster E 原型车。

Panamera 与 Cayenne 的混合动力车型

911 GT3 R Hybrid:第一台带有部分电动驱动单元的赛车

911 GT3 R Hybrid, 2014, Porsche AG

即使在现代,保时捷在赛道上早早就实现动力总成的电气化也是完全合乎逻辑的。这就是为什么保时捷在 2010 年将 911 GT3 R Hybrid 作为第一款部分电动的赛车推向纽博格林北环。赛车由一台功率为 353 千瓦的 4.0 升的水平对置六缸发动机提供动力,并在前轴布置了两台电机,每个电机输出功率为 60 kW。并且保时捷还选择了永磁同步电机。制动时,两个电机作为发电机,用回收的动能给飞轮蓄能器充电。作为一个移动测试实验平台,该技术平台为混合动力技术在公路跑车上的应用提供了重要的研究成果,如对高电量和能量流的管理。

918 Spyder:在纽博格林北环创造新纪录

918 Spyder, E-Performance Nights, Malaysia, 2018, Porsche AG

918 Spyder 以 6 分 57 秒的圈速成为第一款在纽博格林北环进入 7 分钟大关的合法公路车,展现了超越同期的极致性能与超高效率组合。这款车型于 2013 年交付了首台量产版本,限量生产 918 台。

这台超级跑车一方面具有超级跑车的驾驶性能,不仅百公里加速可达 3.2 秒,极速更超过 320 km/h;另一方面又能无声穿梭于城市之中且不产生排放,纯电续航里程达 30 km。

它既可以插电充电,也可以在行驶中通过动能回收为电池蓄电,且回收到的动能明显多于同期的混动车型:制动时切换到发电模式的电机制动扭矩极大,可对 918 Spyder 施加 0.5 G 的反向加速度。在速度 100 km/h 时,这相当于 52 米的制动距离。

极富动态的四轮驱动理念:内燃机和一台电机驱动后轴,另一台电机驱动前轴,单独可控的前轴驱动成就高速且安全的弯道策略。进一步发展的并联驱动策略可智能地控制电驱动的能量平衡,确保每次的瞬间提速都发挥最大加速。

保时捷为永磁同步电机开发的全新散热理念:电机中心静止不动的定子通过水冷散热,外部旋转的永磁体则由风扇进行风冷。动力电池相较当时其他混动车的储能装置更为强劲:每千克 1.7 kW 的动力电池可以提供 230 kW 的动力输出。

919 Hybrid:耐力赛的赛季赢家

保时捷 919 Hybrid

919 Hybrid 也在2013年首次离开生产线。2014 年勒芒 24 小时赛和世界耐力锦标赛上,保时捷决定重新推出 LMP1 原型车。2015年,保时捷实现了勒芒三连胜中的第一场。2017 年底,保时捷以6项世界冠军头衔结束了其赛车运动历史上的这一篇章。

919 Hybrid 是保时捷迄今为止设计和制造过最复杂的赛车。它的成功让许多部件和概念得以进入公路车型,如 Panamera Turbo S E-Hybrid。

技术先锋:800 V 技术奠定赛车技术基因

从 919 Hybrid 项目的一系列相关技术被运用到其他量产车型,而保时捷甚至展望更远的未来。这些在勒芒赛场上饱受洗礼的技术为 Taycan 铺平了道路,尤其是首创的 800 V 技术。这是创新赛车概念中最勇敢的基本决策之一。电压水平决定了整个电力系统的基本条件:从电池到电器和电机的布局,再到充电过程的性能。

当为 919 Hybrid 开发 800 V 技术时,市场上没有合适的组件。保时捷做了开创性的工作,并自行开发。赛车运动的高竞争压力不断地把工程师推向极限。在混合管理方面,勒芒原型车也进入了以前被认为是不可企及的领域。这样,919 Hybrid 作为移动试验平台为未来混合动力和电力传动系统的电压水平打下了基础。

919 Hybrid 的永磁同步电动机也通过了勒芒赛场的洗礼。它前驱动轴在制动阶段作为发电机回收动能。电动机类似于两个模块,在 Taycan 上将提供超过 441 kW 的系统功率。与今天的电动汽车不同的是,它们能在短时间内实现连续多次加速,就像 919 Hybrid 的动力系统在 24 小时耐力赛中所做的那样。这对于赛道的使用和在乡村公路上的运动驾驶以及高速公路上的卓越表现都是至关重要的。

保时捷 99X Electric

Porsche 99X Electric, 2019, Porsche AG

保时捷的第一辆全电动赛车现在也准备投入使用。从 2019/20 赛季开始,保时捷将在 ABB 国际汽联电动方程式上搭载新开发的动力总成参与竞争。在这里,赛车和量产车系开发以紧密的互动确保了流畅的反馈。

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Consumption

  • 3.2–3.1 l/100km
  • 74–70 g/km
  • 18.5–17.6 kwh/100km

Cayenne E-Hybrid

Fuel consumption/Emmissions*
Fuel consumption* combined 3.2–3.1 l/100km
CO2 emmissions* combined 74–70 g/km
Electric power consumptions* combined 18.5–17.6 kwh/100km
  • 0.0 l/100km
  • 0.0 g/km
  • 26 kwh/100km

Taycan Turbo

Fuel consumption/Emmissions*
Fuel consumption* combined 0.0 l/100km
CO2 emmissions* combined 0.0 g/km
Electric power consumptions* combined 26 kwh/100km
  • 3.9–3.7 l/100km
  • 90–85 g/km
  • 19.6–18.7 kwh/100km

Cayenne Turbo S E-Hybrid

Fuel consumption/Emmissions*
Fuel consumption* combined 3.9–3.7 l/100km
CO2 emmissions* combined 90–85 g/km
Electric power consumptions* combined 19.6–18.7 kwh/100km
  • 3.3 l/100km
  • 74 g/km
  • 16.0 kwh/100km

Panamera Turbo S E-Hybrid

Fuel consumption/Emmissions*
Fuel consumption* combined 3.3 l/100km
CO2 emmissions* combined 74 g/km
Electric power consumptions* combined 16.0 kwh/100km
  • 0.0 l/100km
  • 0.0 g/km
  • 26.9 kwh/100km

Taycan Turbo S

Fuel consumption/Emmissions*
Fuel consumption* combined 0.0 l/100km
CO2 emmissions* combined 0.0 g/km
Electric power consumptions* combined 26.9 kwh/100km