在汽车中使用电动机蕴藏着巨大潜力。保时捷的工程师和研发人员不仅始终致力于挖掘此潜力，更将其推向全新境界。简而言之，这意味着将技术的可能性探索至最微小的细节——并榨取其一切潜能。
自费迪南德·保时捷时代以来，保时捷的思维方式未曾改变，但技术要求已然不同。在费迪南德·保时捷（Ferdinand Porsche）手中的是相对简单的直流电机。如今，使用的是高度发达的电动机，力求从提供的每一瓦电力中获取最大效能——因为无论采用何种驱动系统，保时捷都全力专注于性能。
其核心在于电动机的工作原理：主要有永磁同步电机（PSM）和异步电机（ASM）。最显著的区别在于，永磁同步电机能提供更高的持续功率且更不易过热。鉴于其诸多优势，尽管成本更高，保时捷仍选择使用永磁同步电机技术。
E-Performance 的驾乘感受
我们在赛道上对 Taycan GTS 进行了一次小型压力测试。持续的动力输出、极限的重刹以及出弯时的迅猛加速都在测试项目之中。Taycan 不仅凭借其悬架和阻尼调校带来的卓越操控性令人印象深刻，其不可思议的技术也同样如此。每次出弯时的推力简直非凡，即使在第十次、第十一次或第十二次猛烈加速后依然保持一致。即使在超过 20 km 的全负荷竞技条件下，Taycan 的性能也丝毫没有减弱。尽管承受巨大压力，制动系统仍能提供稳定的减速度。
当然，日常驾驶中并不需要此类操作。然而，优异的制动性能以及在需要时真正迅猛的加速，有助于在实际驾驶场景中提升安全性和信心。在乡间道路上超车轻而易举，而在关键时刻，制动系统能迅速让 Taycan GTS 停下脚步。一切都如人们对保时捷的期待，但同时，一切又是崭新的，一切都是电动的，其背后的技术是什么？
E-Performance 的工作原理
保时捷的永磁同步电机由功率电子装置以三相交流电供电和控制。电机转速由交流电的频率决定，该频率以零为中心在正负之间振荡。在 Taycan 和 Macan 的电机中，定子中旋转磁场的频率由脉冲逆变器控制，从而调节转子速度。
同时，转子装有由钕铁硼合金制成的高质量永磁体，这些磁体在制造过程中通过强定向磁场被永久磁化。这些永磁体还通过能量回收制动实现了极高的能量回收率。在滑行模式下，电动机切换至发电机模式，使磁体能够向定子绕组发送电压和电流。保时捷电动机的能量回收功率位居市场前列。
但这还不是全部。电机的绕组和脉冲逆变器也有助于实现最大性能。一个关键部件是所谓的发卡式绕组，保时捷将其用于 Taycan 的前桥电机。在此设计中，定子线圈由截面非圆型而是矩形的导线构成。与传统使用无限长线轴上的铜线的绕线方法不同，发卡技术是一种基于成型的装配工艺。矩形铜线被切割成单独的段，然后弯曲成 U 形——类似于发卡。
紧凑的动力核心
这些单独的发卡线被插入定子叠片，使得矩形横截体的平面彼此紧贴。这是发卡技术的关键优势；它允许导线更密集地排列，从而增加定子中的铜量。传统绕线方法的铜填充系数约为 50%，而保时捷使用的技术达到了近 70%。这在相同的安装空间内增加了功率和扭矩——使其成为一个更为紧凑的动力源。这些技术优势也适用于保时捷的 I-pin 技术，该技术用于 Macan 和 Taycan 的后桥电机。与发卡式不同，I-pin 不是弯曲的，而是在两端进行焊接。
线夹的末端通过激光焊接形成线圈。另一个重要优势是相邻铜线之间的均匀接触改善了热传导，使得发卡式定子的冷却效率大大提高。尽管电动机将超过 90% 的能量转化为推进力，它们仍然会产生废热（尽管远比内燃机少），这些热量必须被散发。因此，电动机配备了冷却水套。
电子电力学对于精确控制永磁同步电机至关重要。这就是脉冲逆变器发挥作用的地方。保时捷在此设备上投入了大量的专业知识。它将来自电池的 800 V 直流电转换为交流电，并供给两个电动机。800 V 技术最初为保时捷 919 Hybrid 赛车开发，并首次在量产车型 Taycan 上使用，它通过更细的电缆减轻了重量并减少了安装空间，同时还实现了更短的充电时间。电动机最高转速可达每分钟 16,000 转。
为了最佳地利用此转速范围，以实现保时捷典型的驾驶动态、效率和最高速度之间的平衡，前后驱动单元各有一个减速器。Taycan 是首款在后桥配备两速变速箱的电动跑车，其一档齿比非常短。前桥使用单行星齿轮将动力从电动机传递至车轮。后桥上齿比较长的二档确保了高速行驶时的效率和最佳动力输出。这种组合使得 Taycan Turbo S 能够释放其高达 700 kW（952 PS）的巨大功率。
Turbo 的助推器
保时捷及其开发者从未满足于迄今为止所取得的成就。因此，实现更高性能近乎排在待办事项列表的首位也就不足为奇了。保时捷 Taycan 特殊车型技术项目经理 Christian Müller 及其团队正是负责此项工作的人。“对于一款为极致性能而设计的车型来说，增加功率是一个基本要素，” Müller 说，“这就是为什么我们在开发初期就很早着手解决这个问题。” 与 Taycan Turbo S 相比，顶级的 Turbo GT 可提供高达 120 kW（163 PS）的额外功率，最长持续 10 秒——犹如 Turbo 的助推器。
这里，脉冲逆变器再次扮演了关键角色。Taycan Turbo S 使用 600 A 的逆变器来控制电动机，并将 105 kWh 高压电池的直流电转换为交流电。然而，Taycan Turbo GT 的逆变器工作电流高达 900 A，可向电机输送更多电能。此外，Turbo GT 的逆变器使用碳化硅而非硅作为半导体材料，减少了开关损耗，并实现了更快的开关频率。
“这带来了效率的显著提升，并且结合电动机的优化调校，还实现了更高的持续功率，” Müller 解释道。过去，发动机排量、气缸数或马力是汽车规格的关键因素，而今天，更重要的是脉冲逆变器的强度、充电时间或续航里程——在这些类别中，保时捷再次处于领先地位。
除了逆变器的更改，永磁同步电机和后桥两速变速箱也必须重新调校。由于输入扭矩更高带来的负载增加，需要对变速箱部件进行修正。对齿轮的表面进行了相应处理，轴承进行了修改，离合器也得到了加强。为了实现 305 km/h 的更高极速，第二档采用了更长的齿比。总体而言，Taycan Turbo GT 提供 580 kW（789 PS）的功率输出。在启用起步控制时，可提供 760 kW（1,034 PS）的功率输出——或在启用带超增压的起步控制时，可提供 815 kW（1,108 PS）的功率输出，最长持续两秒。起步时毫无喘息之机。保证带来纯粹刺激。
纯电动汽车（BEV）的电池应该多大？
关于脉冲逆变器的功率及其巨大重要性已经谈了很多。但对于电动汽车的接受度和可持续性而言，动力电池至少同样重要。能量存储装置必须多大才能实现适当的续航里程？应使用哪种电芯才能同时实现功率和效率？
正如预期，保时捷在此也走自己的路。为了找到满足跑车客户需求的电池尺寸，我们考虑并分析了优先级和实际日常使用情况。不言而喻，驾驶动态是跑车客户优先列表中的重要项目。另一方面，如果可以快速充电，则在长途旅行中可以容忍较短的续航里程。大电池通常与更长的续航里程、更短的旅行时间以及卓越的驾驶动态相关联。然而，在纽博格林北环赛道上的虚拟圈速模拟表明，电池过大或过小的重量都会对性能产生负面影响。
在续航里程、性能和可持续性之间的平衡中，保时捷专注于旅程时间。大约 100 kWh 时的电池尺寸提供了最佳平衡。当前 Taycan 的容量为 105 kWh（总容量）即 97 kWh（净容量）——并且在最佳条件下，可在直流充电站以高达 320 kW 的功率充电。这比以前高了 50 kW。由于充电稳健性的提高，超过 300 kW 的高充电功率可以持续长达五分钟。尽管电池容量更大，这将电量从 10% 充至 80%（SoC）所需的时间减少了近四分钟，降至 18 分钟。更高的充电功率和更高的效率使得在短短 10 分钟充电内即可增加高达 315 km 的续航里程。这相当于比第一代 Taycan 增加了 40%。正是这样的性能数据，仍然是这家跑车制造商的标志。
保时捷还通过新的电芯化学配方，将电池的能量密度提高了约 10%。此外，还采用了经过软件优化的改进型脉冲逆变器、改进的热管理系统和下一代热泵。所有这些使得新款 Taycan 的 WLTP 续航里程达到近 680 km——比其前身增加了 175 km。这使得长途旅行比以往更加轻松。
最大化充电间隔时间的另一个重要因素是能量回收制动。一旦驾驶员踩下制动踏板，电动机就会切换至发电机模式。电机不再驱动车轮，而是使车辆减速，同时发电为电池充电。在 Taycan 和 Macan 中，日常驾驶中高达 90% 的制动都可以通过电机完成，无需动用液压制动系统。对于 Taycan，工程师能够将最大能量回收率从 290 kW提高到 400 kW，提升了 30%。
Macan 同样配备了 800 V 技术，并且是首款基于与奥迪联合开发的 PPE（高端电动平台）的保时捷车型，可实现高达 240 kW 的显著能量回收功率。在最佳条件下，使用合适的充电点，高压电池可以高达 270 kW 的功率充电。电池从 10% 充至 80% 仅需 21 分钟，仅需 4 分钟即可增加足够 100 km 续航的电量。
车辆的热管理系统不仅确保舒适的车内温度，还确保高压电池处于最佳工作状态。根据充电站和预计到达时的电量状态 (SoC)，电池会被调节至最佳工作温度。Macan 配备了 6 kW 高压加热器，可确保电芯保持在合适的温度，尤其是在寒冷天气下。在 Taycan 中，高压加热器和热泵的组合甚至可以实现高达 17 kW 的制热输出。
纯电动汽车发展持续前进
得益于电池技术的进步，未来几年，充电时间有望进一步缩短，驾驶动态有望进一步改善。
总的来说，在电动驱动方面，保时捷继续使用 Turbo、Turbo S 或 Turbo GT 等名称以及 GTS 徽标可能令人惊讶。然而，这家跑车制造商希望清晰地表明每个车型版本的性能水平，就像它对内燃机汽车所做的那样。
性能和情感始终是保时捷热情的核心。自费迪南德·保时捷开发的第一批车型以来，这一点从未改变——无论是电动还是内燃机驱动。实现这一点需要新的想法、细致的开发工作和纯粹的奉献精神。保时捷如今仍像早期生产跑车时一样致力于这一目标。
