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没有这台变速箱,保时捷Taycan的性能要大打折扣

日期:2019-10-08    来源:车云网

国际新能源网

2019
10/08
09:02
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关键词: 保时捷汽车 纯电动跑车 新能源汽车产业

   上个月,保时捷正式发布了首款纯电动跑车Taycan,先期版本为Turbo和Turbo S,即使这台车上并没有涡轮。
  为了达到兼顾加速性能和高速性能,保时捷使用了两台高性能永磁同步电机,前后轴各一台。正常可以最多输出617马力(460kW)10秒钟,另外还有2.5秒的开启弹射起步的Overboost,Turbo S版本在此时最高可以输出751马力(560kW)和1050Nm的动力,Turbo则为670马力和850Nm,官方百公里加速成绩最快2.8秒,到200km/h只用9.8秒,极速260km/h。
  性能很是吓人,但更具有革命性的是,Taycan作为一台电动车,首次搭载了一台双速变速箱。相比传统发动机,电动机拥有更宽泛的输出区间,可以在很低的转速下就输出几乎全部的扭矩,并在大部分转速区域内都能保证良好的动力效率。所以,大多数电动车都采用了单速变速器来传输动力,没有必要使用传统内燃机车上的多档位变速箱。
  不过,这并不意味着单速变速器就已经可以满足现在以及未来的电动车。比如从追求极致性能的角度来讲,保时捷就不满足。
  双速变速箱其实是个大胆的想法
  既然需要双速变速器,自然是希望既能增加扭矩进而提高加速能力,又可以增加最高速度。不过首先,并不是Taycan搭载的是双速变速箱,而是在后轴上搭载了双速变速箱,前轴依然有一台传统的单速变速箱。但保时捷为Taycan打造的双速变速箱真的是不惜成本、费了九牛二虎之力。
  作为一台保时捷,为了保证性能,Taycan用上了两台永磁电机。但是由于永磁电机在日常驾驶中会影响能耗和续航,而保时捷的“快”既要加速又要极速,所以萌生了两档变速器的想法。同时,永磁同步电机需要更好的散热能力,而且为了保证车辆性能持续发挥和极限的放电倍率,保时捷又设计了冷却功率很高且非常复杂的散热系统,采用双导流、双散热器、三回路与空调管路换热的水冷系统。但这也同时增加了能耗。
  所以,保时捷在为了节省能耗、且避免永磁电机空转产生的拖拽效应的情况下,在两档变速箱的基础上可以将后轴完全断开,这就比普通只能“换档”的变速箱在结构上就又复杂了一层,保时捷最终能做出这样一款变速箱也是实属不易。
  虽然只有两档,也已经跨入了多档位变速箱的行列,相比单速变速箱来说已经起到了质变的效果。而既然是多档位,它就同样拥有传统燃油车上变速箱的一系列优势,比如可以提高低速加速能力、通过在高速工况下降低发动机转速来提高驱动效率。更加宽泛的齿比范围能够帮助Taycan拥有更多的高速续航里程,同时还可以提高加速能力。
  结构复杂,但效果不俗
  保时捷自主研发的这颗变速箱重约70kg,可以承受最大550Nm的扭矩。拥有一个行星齿轮组和两个离合器,一个离合器负责完成正常的换挡动作,而第二个则可以使后桥电动机和整个后轴分离。整个变速箱中只有一个换挡执行机构,通过控制两个离合器的开合负责一档、二档、倒档、空档、P档所有档位的执行。也就是说,需要省电的情况下,Taycan可以只用前轴驱动,变身成一台更加经济的前驱车。
  变速箱的两个档位的齿比自然不能像传统变速箱那样紧密,两档的齿比大约分别为16:1和8.05:1,二档的齿比几乎是一档的一半了,换挡点会在大约90km/h速度的时候。在大部分的时间,Taycan会用二档行驶,这也会大大增加车辆在高速行驶时候的经济性。而当车辆在Sport或Sport Plus模式下会直接用一档。如果是在普通模式下,你的踏板踩得足够深也是可以的。
  下图展示的是Taycan变速箱换档时机的示意,其中上图是Range模式,可以理解为更倾向于续航取向的模式,下图是Sport运动模式,其中紫色线和蓝色线分别表示一档和二档的换挡时机。所以从图中我们也可以看出,Range模式起步以及大部分时间默认都是二档,只有在大概40km/h一下的低速并拥有非常高的转速时才是紫色线的地方,车辆才会切回一档,正如我们上文所说。而速度上来之后,无论油门怎么给,车辆都会在大约70-75km/h的时候升到二档。
  其实保时捷也想在前轴的变速箱上做点文章,比如也加离合器片去耦,不过整车就是在太过复杂了。所以从生产维修和成本的考虑,Taycan前轴的电驱单元现在是实时连接的,好在前轴相对小功率的电机和行星齿轮组变速箱不会耗费太多能量,而且意味着这辆Taycan无法变成一款纯后驱车型。
  同样通过轮上扭矩输出和速度的图示,我们可以看到双速变速箱和单速变速箱所带来的差别。其中绿色线为后轴输出,深绿为一档、浅绿为二档,红色线前轴输出,蓝色先为综合输出。在灰色竖条的换挡区域内,我们可以看到一档的扭矩输出逐渐下降与二档曲线交汇,之后被二档超过(一档实线变虚线、二档虚线变实线),而一档曲线最终停止是因为已经达到了它在16000rpm时的最大输出,自然不利于再加速,后面则由换档后的扭矩输出继续让车辆加速。
  同时在变速箱的从动轴上,Taycan还配备了多片离合器式的电子限滑差速器,与保时捷许多其它产品相同。我们在一些车辆的后轴上已经见过不少采用了双电机设置,分别独立控制两个后轮,比差速器拥有更迅速地扭矩适量分配。不过显然保时捷还是选择了保守的方法,使用了单电机和差速器的组合。同样可能也处于包装和成本的原因,毕竟已经这么贵了。
  正是得益于后轴的双速变速器、永磁同步电机以及高压800V电压平台,拥有751马力最高动力规格的Taycan Turbo S,此前已经进行过一次连续26次0-200km/h加速测试且没有明显性能衰减。保时捷表示,而且即使电池电量已经低于50%,车辆的性能也不会有任何影响。
  整个后驱单元被设计得尽可能的体积紧凑,可以尽量保证后备箱的空间。当发生追尾或后部事故时,车尾的电机和变速箱结构都被设计成可以向上、向前溃缩,以最大限度保证电池组的安全。
  我们都知道,最早特斯拉就在它的Roadster上尝试过采用双速变速箱,不过最后由于种种问题导致量速变速箱计划搁浅了,依然用回了单速变速箱,在早期版本中由博格华纳提供。不过特斯拉和博格华纳造不出来不代表保时捷也造不出来。果然。
  无独有偶,ZF也发布了自己的双速变速器
  作为现在世界最主流的变速器供应商之一,ZF在此前也刚刚发布了一款针对电动车全新的双速变速器,可以有效提升电动车运行效率,而且并不会占用太多车内的空间。ZF的这套变速箱单元同样集成了电机和减速器,只不过减速器拥有两种齿比。在结构上,它相比保时捷Taycan的双速变速箱更加简洁,但是ZF为它配备了更加综合化的换挡逻辑。
  这台变速器默认设置会在大约69km/h的速度时进行换挡,不过这个点并不是固定的。系统会根据车辆工况甚至基于地图和地形信息对换挡时机进行调整,而且当系统认为到下一个充电点的续航里程开始紧张或不够时,还能主动调整档位来减少续航里程压力。整个变速箱程序还可以通过OTA升级进行更新。
  多了一个档位之后,ZF表示可以使这辆车行驶更有效率,相比传统单速变速箱结构可以增加5%的续航里程。主机厂商也可以因此配备容量更小的电池来减少车重。不仅是在效率上,ZF通过多的一个档位也可以增加电动车的极速,解决不少电动车为了保证低速加速性能而在最高速上导致的劣势。
  此前,都在传言ZF的这款双速变速箱将会被用在保时捷Taycan上,不过显然,保时捷自己留了一手。
  另外,在ZF全球科技日上,他们还展示了全新一代8速混合动力自动变速器。电机的最大功率为160kW,持续输出功率为80kW。在不启动发动机的情况下,最大扭矩可以达到450Nm,即使在纯电模式下也可实现高速行驶。这是ZF迈向新能源领域的另一个动作。
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