保时捷Taycan细节设计解析（包含电池、充电、车身、热管理、动力系统、底盘）

共有33个模组，其中后面共有19个，布置方式为1+18（3列6排），前面共13个，布置方式为1（下层）+3（上层）+10（下层3-3-2-2）。

整个下箱体为三明治结构，最下为箱体底板，钢板，主要起结构防护，中间为水冷管系统，然后是下箱体（可能为铝合金），与e-tron较为相近。模组之间通过Busbar来连接，BMS和高压控制等位于上盖之上的凸起结构体中，这个结构沿整车中央通道。

每个模组共有12个软包电芯，由LG提供，电芯成组为2P6S，这样整个电池包的成组为2P198S；电池包的额定电压为723V，电压区间为610V~835V；电芯的容量为64.6Ah，3.65V。

Taycan电池电压610V~835V，标称电压为723V。最大能量93.4 kWh，比特斯拉Model S的100 kWh少一点。

中央传输通道可能位于电池的突出部分，即电池管理系统。您可以在其后方看到两个矩形的空隙；这些是后排乘客的“脚踏空间”。

800V的架构是为了适应未来的需要而构建的。“一旦电池变好了……下一代就将出现……这个800伏特高压系统的架构实际上能够利用现有的连接器系统（迄今为止市场上出售的这种组合式充电系统）为充电功率提供支持。400甚至更高的峰值充电功率。”

除了充电时间外，理论上800伏系统还可以提供更高效的功率传输并可以实现更细的布线，因为对于给定的功率输出，更高电压的系统发出的电流更少，并且电流会在布线中产生大量热量（损耗与电流平方成正比）。

保时捷表示，更高效的动力传输和更少的接线意味着更少的重量和更高的连续功率传输而不会降低功率，但是800伏系统确实存在缺陷。

“我们必须开发全新的电力电子，电池电子和充电电子产品-它在市场上还不存在，”

22.5分钟内将最低充电量从5％的充电状态提高到80％的充电状态。上图显示，由于电池只能承受334安培的峰值电流，因此在低电压下，峰值充电功率小于最大270 kW，

当电压增加到大约40％到45％以上时，上述电池限制就开始发挥作用。

当然，影响充电容量的不仅是电池的充电状态，还包括温度，正如上面的曲线图所示，电池通常希望温度在25到35摄氏度之间，并且随着充电状态的增加，充电功率会下降。

30摄氏度确定为电池温度的“最佳点”，以在22.5分钟内产生270 kW的充电功率和至少5％至80％的电池充电。在此之下，启动“热预处理系统”，并且如果汽车知道驾驶员希望很快进行充电，则“充电计划者”将获得电池到正确的温度，以便即使在0和10度的环境温度下也能以最大速率充电。

保时捷甚至为充电口门提供了可选的破冰功能，该功能可使门前后振动并提高门电机的扭矩。这些门是通过手势或中央控制台上的按钮打开的。

400伏直流充电器时，Taycan的标准50 kW单元直流车载充电器（将400伏提升至800可以为电池充电）可以在93分钟内将车辆的电池电量从5％提高到80％，并增加62约半小时的时间，直到电池耗尽。保时捷表示，可选的150 kW车载充电器可提高充电速度，使其与其他400伏EV的速度保持一致。

为了适应家用充电或240伏“ 2级”充电站，还有一个交流板载充电器，可将交流电转换为直流电，从而为电池提供高达9.6 kW的充电功率。这样可在最少10.5小时的时间内产生从零到100％的充电时间。

上图显示了在各种市场上提供的Taycans上的充电端口设置。

车身和电池结构

在讨论全新电动汽车时，车身和电池组是整体结构的重要组成部分，因此保时捷工程师告诉我，通过28个螺栓固定在车身结构上的电池组约占车身总重量的10％。车辆的整体刚度。该公司声称，Taycan的底盘是所有保时捷中最坚固的。

说到电池组，要降低其1389磅的重量，不仅需要拧松28个螺钉并断开高压连接器，还需要卸下大约10个螺钉，以固定前后副车架的部件。拧下螺丝后，子架必须移动一点，然后电池才能掉落。

“这真的很容易，” Taycan车身设计负责人SteffenKönig说道。要访问模块，请卸下已用胶水和螺栓固定到位的顶盖。

电池托盘本身重331磅，是前，侧和后碰撞的重要结构元素，如下图所示，这些图像显示了上述碰撞场景的负载路径。

“没有电池，汽车就不会安全撞车，”科尼格告诉我们。

保时捷描述了电池托盘的结构，并说：防水外壳为三明治结构，由顶部的盖子和底部的隔板组成。带有多个细分的桁架设计电池框架安装在它们之间。冷却元件胶粘在隔板下方。电池外壳通过钢制保护板固定。对于电池框架，开发人员选择了轻巧的铝质设计。

减轻碰撞的最明显的部件之一是沿着门槛板的长度延伸的0.6英寸挤压铝蜂窝结构（如下面的蓝色所示），有助于在侧撞时保护电池和乘员：

说到车身部件，Taycan车身的材料构成在很大程度上是保时捷所惯用的。没什么特别的异国情调，只有一堆钢和铝与我们在保时捷卡宴中看到的没什么不同。保时捷本身将车身称为“对我们来说是正常的车身；它是多种材料的混合。”

但是，尽管可能是“正常的”，但我不会否认您有机会看到一些精美的CAD图像，例如上面的图像，其中显示了柱子，地板和防火墙中使用的钢材以及门中使用的铝材，轮拱，前纵梁和支撑塔以及钣金。

保时捷声称，出于声学（可能是道路噪音）的原因，它在地板和主体结构中使用的是钢，而不是在Panamera中使用的铝。车身的框架通常是铝制的。在我们的案例中，由于汽车的声学特性，它是钢板冷的。我们……汽车中没有发动机，因此我们必须非常容易驾驶，因此我们必须这样做以提高声学效果。”

我不是车身工程师，所以很难说服价格也不是主要因素，但是，嘿，这正是保时捷在这里宣称的。

如果您是车身工程师，想知道公司如何将所有这些不同的金属组合成一个结构，那么答案是：很多焊接，铆接，包边，铆接和螺钉。

空气动力学与冷却

在Turbo的情况下，Taycan的阻力系数或Cd在所有保时捷中最低，为0.22（Turbo S为0.25）。前表面面积（如阻力系数，空气密度和车辆速度对总阻力有贡献）为25.1平方英尺，虽然我找不到特斯拉Model S的确切对应数字，但我确实找到了2014年《汽车和驾驶员》文章列出了25.2平方英尺的正面区域和特斯拉的0.24镉。（较新的Model S的Cd为0.23，而我敢打赌正面面积几乎相同，但我不确定。）

据我从保时捷了解到，在Taycan的前面有两个开口。两个热交换器中的每个热交换器一个，在乘客侧包括冷凝器（冷凝器（就像散热器一样，只是一个热交换器，除了制冷剂通过该热交换器），而在驾驶员侧则包括一个散热器。我认为，这些开口中的每个开口也都向该侧的导管供气，以冷却16.5英寸（ish）的10活塞前制动盘。

在汽车的中央，似乎是一个格栅开口，用于容纳雷达和摄像头。前大灯下方的高大开口在车轮开口周围形成“气帘”，以引导空气围绕车轮而不进入车轮罩，车轮罩装有245节或265节轮胎（后部为285s或305s） 。

其他空气动力学处理方法包括完全平坦的地板，包括在平坦的悬架组件（如后控制臂）下方的平底锅，宽广的后扩散器和带有三个位置的主动扰流板。

三个位置完全向下（保时捷告诉我们，出于“设计原因”，在车辆停放时使用），Eco（扰流器略微抬起），Performance（机翼）完全抬起以减少后升力。这些模式还规定了热交换器前面的“空气襟翼”的状态，据我所知，其作用就像常规ICE车上的主动格栅百叶窗一样。

据我所知，矩形制动管（如上图所示）与热交换器共用风门，热交换器在节能模式下关闭，以便将空气输送到汽车周围，以改善空气动力学性能。Taycan的空气悬架在机翼和前襟翼位置上也具有航空优势，可在高速公路上行驶时降低汽车的行驶速度。

但是您不能谈论空气动力学，也不能讨论冷却，因为它们是内在联系的。不幸的是，保时捷没有深入研究Taycan冷却系统的工作原理，特别是没有阀门如何连接加热，中温和低温回路。

我所知道的是，前面有一个冷凝器和散热器，一个加热元件可帮助加热电池和机舱，一个使用A / C系统的冷却器在冷却剂在电池组的假底板下运行之前从冷却剂中吸收热量，以及保时捷针对车载充电器，DC / DC转换器（位于引擎盖下，并将高电压转换为12伏电压以用于动力舱配件），逆变器，电动机和变速箱采用了适当的冷却方法。

保时捷在其新闻稿中对硬件进行了一些描述，并写道：

在硬件方面，热管理系统由带冷却剂散热器（前，左行进方向），三个冷却剂泵，六个冷却剂阀，两个风扇和十个冷却剂温度传感器的网络系统组成。除此之外，空调系统中的链接组件还带有气候冷凝器（行进方向，右前方向），独立的蒸发器（冷却器）和用于空调/制冷的热交换器（iCond）。

您可以看到下面的某些组件，包括位于电池组中电池模块下方假地板下方的热交换器。它看起来像一束长而扁平的“管”，成对排列，从一个长的纵向“罐”延伸到包装的另一侧：

仅凭一张电路图很难说清所有工作原理，但看起来前后桥模块（包括其变频器，电机和变速箱）都由来自驾驶员前部散热器的液体冷却剂直接冷却。车的侧面。一旦冷的冷却剂（上图中的深蓝色）通过并吸收了每个驱动器模块的热量，然后在图中变为红色，然后返回散热器散失热量，然后循环回电动机。/电力电子。

至于电池，根据上图，看起来冷的制冷剂（浅蓝色）从车辆前排乘客侧的冷凝器中出来，进入压缩机，通过蒸发器进行机舱空调，以及然后放入冷却器。在冷却器（仅是制冷剂到制冷剂的热交换器）中，制冷剂从流过电池组的液态冷却剂中吸收热量，产生较冷的冷却剂和较热的制冷剂。较冷的冷却剂（深蓝色）离开冷却器，返回到电池组中以冷却电池，而较热的制冷剂最终又回到冷凝器中，将热量倾泻到进入的空气中。

同样，这些只是基于上图的猜测，我绝对想学习更多，尤其是因为上图未显示系统中的所有泵和阀。

如果你是那些中不知道是否保时捷所使用的组件从其他四门轿车，Panamera的，在Taycan的设计，答案是“是”。至少在某些方面。

首先，让我们看一下尺寸。上图显示的是Taycan与911和Panamera的轮廓。EV的鼻子比Panamera的鼻子低，总的来说，它的长度和高度都短一些，尽管座椅的位置更高。保时捷表示，Taycan的重心低于911 GT3的重心，考虑到电池组在这件东西上的重量，我想这不足为奇。

保时捷底盘团队的Ingo Albers博士立即表示，Taycan的悬架确实是“源自Panamera”，并且该团队希望使用Panamera的许多悬架组件，因为“使用它们会非常高效。。” 但是，尽管新的Taycan与带有内燃发动机的兄弟姐妹共享控制臂，衬套，轴承和轮架，但阿尔伯斯说：“ [保时捷工程师]无法使用完整的副车架。”

查看上面重叠的轮廓以及上方前后子框架的图像，可以很清楚地看出原因。尽管后轴模块不是很大，但电动机，逆变器和两速变速器使Panamera的差速器相形见war。

尽管这是保时捷必须设计新副车架的主要原因，但阿尔伯斯还谈到了安全性。他指出，“不允许我们侵入电池模块，”他指出副车架中的斜坡状部件，以在后部碰撞时将驱动模块部件推向电池组上方和上方。

他还提到了后轴转向对安全性的重要性。他告诉我们：“后轴转向是……零件的障碍物，一旦发生后撞事故，”他说，如果车辆不配备后轴转向，那么那里会有一个部件来起到保护作用。

至于前悬架，车队不仅要确保副车架在碰撞过程中确保电池安全，而且即使那不是很关键，由于Panamera的悬架高度低，也无法使用它。五座电动轿车的引擎盖，这是由于该空间中缺少大型内燃机而实现的。

“ Panamera的组成部分会伸出来。他们太长了，”阿尔伯斯告诉我们。结果，他说：“ [工程师]放下了上控制臂和整个空气悬架。”

您可能会想像一款全新的电动运动型轿车，还有很多话要说，但是我已经写了5,000多个字。因此，为了避免我的编辑大吼大叫，我必须在不说明如何通过触摸屏调节HVAC通风系统（如上所示）的目的的情况下得出结论。

我不会中继保时捷关于充电基础设施的讨论，也不会显示中控台屏幕亮起并告诉您电池充电状态（当检测到智能钥匙在附近时），我不会谈论乘客的侧面信息娱乐屏幕感觉何时前座有人，我不会谈论保时捷如何使用汽车的前置摄像头来改变其再生制动策略。

我不会谈论新的三腔空气悬架，82升的节气阀，电子可调式摇杆，据称它可以在转弯时使车身保持零倾角，而在四处爆破时，则是三气门空气悬架，碳化钨-带涂层的制动转子（其他三个保时捷都使用了这三个变量）或特殊的低滚动阻力轮胎

不，相反，我会这样说：我认为某些人可能会对Taycan的最大续航里程低于特斯拉Model S的续航里程感到失望，或者声称零时速至60 mph的时速不会更快，或者没有实现借助特斯拉的增压器网络，它的价格（至少现在）是150,000美元，比Model S的基本价格高70美元。但是从工程的角度来看这辆车，对我来说，它就像是一个经过深思熟虑的软件包。这不仅仅是装满电池的Panamera。

它可能不像特斯拉Model S首次亮相时那样具有革命性（两者实际上共享了许多设计元素），并且可能与纸上的S不完全匹配，但这仅说明了汽车的吸引力特斯拉已经建成。也就是说，特斯拉过去在长时间的驾驶方面存在一些问题，而跑车制造商保时捷表示，正是在这一领域上，人们给予了很大的关注。从理论上讲，它比特斯拉更像是一辆履带车。

保时捷Taycan动力总成

保时捷Taycan由两个永磁同步电动机（PMSM）供电。与其他特斯拉Model S等电动汽车中使用的交流感应电动机不同（尽管它和Model 3也使用永磁电动机），PMSM利用嵌入到转子中的稀土磁体（输出轴连接到转子上） ）以创建永久磁场。旋转磁场与定子旋转（如我们在拆下的Model 3中所看到的那样，定子只是电动机的“管”形固定钻头，由一堆铜绕组组成）旋转磁场，该磁场由逆变器的正弦交流输入创建，该设备将电池的直流电转换为电动机的交流电。

相比之下，交流感应电动机的转子不包括稀土磁体，而是由绕组组成。当逆变器将交流电流发送到定子并产生旋转磁场时，该磁场会在转子绕组中感应出电流，从而产生磁场。转子的磁场与定子的磁场相互作用，转子旋转，从而产生机械转矩。之所以称为“异步”，是因为转子滞后于定子中的旋转磁场-这种现象称为“滑移”。

保时捷在下面的幻灯片中提到，永磁设计的优点包括高效率-尤其是在中低速范围-体积更小，散热能力更好，尽管价格略有提高。

甚至埃隆·马斯克（Elon Musk）都谈到了交流感应电动机的冷却限制，保时捷动力总成经理博伊克·里希特（Boyke Richter）博士说这是转子需要电流的结果，该电流产生了难以消除的热量。

他说：“这限制了电机的可重复性。” 他还继续提到尺寸的重要性，他说：“在相同的功率和扭矩水平下，异步电机总会更大一些。”

保时捷还提到了构成定子的矩形发夹式绕组（我们之前在雪佛兰Bolt上看到的一种设置）的优点在于，与传统的拉入式绕组相比，它显然可以以更少的间隙填充定子的槽口设计。

在给定的空间中安装更多铜的概念由一种称为“铜填充系数”的度量标准来量化，保时捷表示，对于发夹式安装，其约为70，而对于传统的“拉入式绕组”定子，则为45。。

Richter告诉我们：“通过增加铜填充系数，可以提高性能。” 更不用说该设置显然可以更好地冷却绕组，Richter说，它可以“更好地使铜与定子组直接接触，这意味着您可以更好地吸收流过铜的电流在铜内部产生的热量。机器，再一次……更好的冷却可能性和更可重复的性能。”

变速箱

全轮驱动保时捷Taycan的两台电动机中，后部的一台功率更大。它具有449马力的功率和406 lb-ft的扭矩（在Turbo S发射时为450 lb-ft），并且与轴中心线平行且位于轴心线的后部，通过保时捷设计和制造的两速变速箱向前传递动力。该齿轮箱的第一齿轮比约为16：1，第二齿轮比为8.05：1。

保时捷称之为“后轴模块”，它由电动机，变速箱和功率逆变器组成，后者如前所述，从电池中获取直流电并将其转换为电动机的交流电。整个模块的重量约为375磅，重约375磅，该模块的外壳似乎主要由铸铝制成（更新：保时捷说：“我们不会泄漏确切的材料，但动力总成中存在铸铝。”）

该变速箱还装有一个基于离合器的电子限滑差速器（我想您可以将变速箱称为变速驱动桥），是一个令人着迷的装置，据我所知，在美国，目前没有其他主流电动车提供两个速变速箱。

保时捷表示，这样做是为了提高效率，同时还有助于优化低速加速和最高速度，这恰恰是汽车供应商采埃孚（ZF）声称其新型两速EV变速器所具有的优势。

这是后桥模块的另一个角度：

变速箱的扭矩容量为406 lb-ft，奇怪地小于发射过程中后部电动机的最大输出（我正试图通过保时捷对此加以澄清）。它和整个后部模块设计得尽可能紧凑，可以平放放置，以留出足够的后备箱空间。它的设置应使电动机位于后部，并且其输出轴进入变速器，该变速器向前延伸至差速器，该差速器的输出与后轴成一直线。600安培功率逆变器箱安装在电动机前方，差速器上方并朝向乘客侧。

看一下变速驱动桥箱的内部：

博伊克·里奇特博士对记者说：“我们在变速箱中的所有不同阶段都只集成了一个执行器-一档，二档，空档，倒车和驻车，”

谈到两速变速箱的主轴时，博伊克解释了内脏。“在上部，您可以看到执行器，它可以执行两个与爪形离合器和多片式离合器相连的杠杆。在多片离合器内部有一个行星齿轮组，可确保第一级齿轮的传动比，”他告诉我们。

他解释说，在一档时，多片离合器打开，爪式离合器关闭，行星齿轮组的速比为16：1。“当切换到第二档时，爪形离合器打开，多片离合器关闭，从而阻止了行星齿轮组，并且通过这种阻止，我们避免了该齿轮组的损失，并且能够提高效率……[输入]二档。”他继续说道。

他继续说：“在输出轴上，我们有差速器本身，”一个电子控制的限滑差速器，它与“您从[Porsche's]其他车辆上已经知道的组件相同。”

我们已经看到其他制造商，例如宝马（诚然在开发车中）在后部使用两个电动机，从而完全避免了差速器的使用，以实现更多的即时转矩矢量化功能，但出于包装方面的原因以及可能的成本，我怀疑—保时捷决定采用单电机和常规的限滑差速器。

单速前驱动模块也同样吸引人，就像捷豹I-Pace一样，它采用了同轴变速箱设计。变速箱直接用螺栓固定到前轮之间位于轴中心线上的电机末端。实际上，前CV轴中的一根实际上穿过了电动机转子的中心，钩入了变速器。

上图显示了乘客侧输出轴的位置，下图显示了驾驶员侧输出轴的位置：

还显示了逆变器，对于前部电动机，逆变器具有两种形式：峰值输出300安培（连续190安培）和峰值输出600安培（连续380安培），后者进入Turbo S，实现最大输出功率。在短暂的发射事件中为255马力，扭矩为325磅-英尺（更长的持续时间为295磅-英尺）。标准Turbo型号的前部电动机及其300安培的逆变器可输出238马力的功率，最大输出功率为221 lb-ft。

保时捷表示，这两个逆变器的前桥模块总重量为168磅和157磅，它们通过共享许多部件来节省成本。目前尚不清楚600安培后置逆变器是否与600安培可选前置逆变器相同，但我敢打赌。

具有两个行星齿轮组并减少了8.05重量（与后置电动机上的第二个齿轮相同）的同轴变速箱的重量比干式轻得多，重量仅为35磅。加速时的扭矩能力为332磅-英尺，而在康复时向另一方向发送扭矩时的扭矩为221磅-英尺。保时捷表示，这种再生制动主要发生在前部，但也发生在后部电动机处，在电池处测得的最大功率回旋为265 kW，最大纵向减速度为0.39G。

保时捷表示，变速箱采用电动机周围的水套进行被动冷却。

变速两速变速箱

所有这一切中最有趣的是，保时捷如何设置后两速变速箱的档位。为了证明这两种速度的优势，保时捷展示了每种电动机/齿轮比组合的车轮扭矩（与车辆加速度直接相关）与车辆速度的关系曲线（请参见下文）。（这些看起来像典型的EV扭矩曲线）。

如图所示，以约100 km / h或62 mph的速度运转时，第一档蒸汽耗尽，并且电动机无法向后轮传递很多扭矩（而在81 mph的情况下，电动机达到了16,000 RPM的最高速度），这会损害车辆的加速度。

Taycan会在大约62 mph的车速点升档，产生您在下面看到的实心绿色曲线，从而在车轮上产生更大的扭矩，从而获得更大的加速，以达到更高的最高速度。

换档策略会根据行驶模式而变化，该模式会保持不同的档位。保时捷告诉我们，范围和普通模式优先考虑第二档以优化效率。值得注意的是，在某些情况下，Taycan实际上可以完全在前轮驱动下运行，并与后变速器分离，以减少损失。

尽管保时捷考虑了这一点，但前变速箱没有离合器以允许解耦，因此电动机始终与车轮机械连接。如果我正确理解的话，这样做是出于包装和与车辆控制有关的原因，并且要理解小型电动机和行星齿轮箱不会产生太大的损失。

回到模式：保时捷说，“ Range”仅在倒车功能进入第一位和在踩下大踏板时“正常”降档。另一方面，“运动”模式尽可能保持一档，以最大程度地提高加速度。保时捷甚至在下面提供了一些换挡图：

此处的地图看起来与传统变速器没有什么不同，蓝色和紫色线分别表示车辆何时升档或降档。如果我没看错，看一下“范围”图，您会发现只有在低车速和极高的扭矩要求下（换句话说，驾驶员在缓慢行驶时深踩油门），您会越过紫色线并降档至第一位。

然后，即使您不踩踏板，汽车仍会以约75 km / h的速度移至第二位。否则，在“范围”模式下，您将永远处于秒位。（在上面的幻灯片中，保时捷说“ Range”仅排在第二挡，所以也许我误读了换挡图。

“运动”地图显示，即使在低车速和低扭矩要求下（您的脚几乎没有踩在踏板上），您仍处于第一档，只有达到约75 km / h的速度时，您才可以升档。如果您想知道的话，这种变速大约与双离合器变速箱变速一样快。

里希特说：“我们并没有比双离合器快，因为我们在第一档和第二档之间的传动比大，”因此变速箱需要时间进行同步。不过，好消息是，据他说，“在换档过程中没有牵引力中断。”