Re: [分享] Porsche Taycan续航里程会如此低的原因

楼主: chandler0227 (钱德勒)   2019-12-14 09:12:04
※ 引述《Scape (缺钙缺很大)》之铭言:
: https://i.imgur.com/uonh6s9.png
: Porsche Taycan 的EPA 续航里程出来了,只能说不意外。相对于Model S 用
: 100 kWh 可以创造出373 miles 的续航,为何用上了95 kWh 那么大的电池组却
: 只有201 miles 的续航里程?
: 背后的原因可能很多人不是那么的清楚,不过其实很久以前就有人在讲这件事
: 情了,这篇文参考他人的文章,把一些资讯做一些整理。
: 首先要提的是目前VW 集团对于电动车所提供的平台有哪些,分别是J1、MEB、
: PPE、和MLB Evo。
: https://i.imgur.com/ULaxWHj.jpg
: 其中MLB Evo 不是专为电动车设计的,他是燃油车MLB 平台的一种变体,大多
: 数是用来做为油电车使用,另外Audi e-tron 也用了这平台:
: https://i.imgur.com/1gjh86S.png
: PPE 平台则是目前还在研发中,是下一阶段的豪华电动车主力平台,据说原先
: 最早要在2021年开始使用,首先会用在Porsche Macan EV 上。但是后来Porsche
: 拆解Model 3 后发现,这比他们原先想的要好,所以他们不得不回去修改PPE
: 平台否则无法与其竞争,这导致了进度落后至少六个月,Macan EV 可能要
: 2022年才有可能推出。
: MEB 平台则是现阶段VW 集团要推出的一系列平价或是商用电动车所用上的平台,
: 例如ID.3、还有接下来的Audi Q4 e-tron等:
: https://i.imgur.com/libJP7z.png
: 而这四种平台中,专为电动车设计的平台就只有J1、MEB、PPE 三种。其中J1
: 是最早开发的,从2010年就开始了,也是设定上给最高阶车款、性能最强用的
: 平台。Porsche Taycan 就是用上了J1,另外未来应该还有Audi e-tron GT。有
: 个明显的特征是,他为了保证车辆以及每个乘客坐姿尽可能的低,所以在后座
: 有两个凹陷的位置不放置电池,给后座乘客多一点脚部空间。
: https://i.imgur.com/YYGYlNG.jpg
: 而Taycan 用上了这款专为高阶性能车打造的J1 平台,加上Porsche 自己对于
: 性能以及赛道表现的坚持,所以他们前后都选用了性能较强的永磁马达做为动
: 力来源。而这两颗永磁马达又是特别设计的,其定子的电磁线圈由矩形线而不
: 是一般马达常用的圆形线组成。在绕线弯曲时呈现发夹状:
: https://i.imgur.com/DFeyX8q.png
: 而Porsche 说这设计的好处是可以大大提高铜填充系数,用一般绕线方式的马
: 达大约只有45%,而Porsche 做到了70%,比起相同体积的马达可以大幅度增加
: 功率及扭矩:
: https://i.imgur.com/ibWjyb2.png
PM用Hairpin/扁线设计不是啥多特别的设计
Chevrolet Bolt, Prius 4代都是,风力发电也是
特色是:
1. 铜线占槽率高,扭矩性能更好 (不是字面直翻"铜填充系数".....)
2. 扁线接触面积大,绕线和定子槽之间接触更好,所以热传更好
3. 绕线的端部长度可以缩短
https://i.imgur.com/Cn9nrTg.jpg
这类设计在电机性能上几乎没有坏处,主要缺点就是制程设备要求高而已
而且同功率下,PM比IM铁损铜损表现都较IM优异,整体效率高出许多
https://i.imgur.com/4FZs0hk.jpg
用PM在工程上的确是会遇到高温退磁风险
但IM在工程上也有如何把热从转子(摄氏100多度)有效导出的问题,而且发热量更大
两者要解决的问题不同,不能直接把问题都推给PM
就如同retu77推文讲的
推 retu77 : IM跟PM于电动车上的应用可以写一篇超过三十页的论文12/14 07:40
→ retu77 : ,在产业界也还有两派人马争论不休。保时捷最大的问12/14 07:40
→ retu77 : 题不是用上了PM,而是把简单的问题用最复杂的方式去 12/14 07:40
→ retu77 : 解决。才会得到如此难堪的结果。12/14 07:40
: 相对于感应马达来说,永磁马达的优点是比较小、功率强,但缺点是其工作温
: 度的范围较窄,温度过高会有退磁的问题,所以必须有强大的散热系统来辅助,
: 而Porsche 的这颗永磁马达体积更小功率却更高自然散热要求也更高,再加上
: Porsche 自己设下了要能够保证在赛道上不会过热这个目标,所以他需要非常
: 强大的散热系统。
: 于是Porsche 的工程师们想尽办法搞出了一套相当复杂的散热系统,与其他电
: 动车相比,他们用上了更高功率的压缩机、而且用上了两套水冷排以及两套热
: 导流装置,而其热管理系统甚至是独立的三套回路:
: https://i.imgur.com/uhzeZb9.png
: https://i.imgur.com/yVPkAYT.png
: 这样做的确很好的解决了散热的问题,也让Taycan 在赛道上或是连续进行多次
: 0-100 kph 加速也不会过热。但是这样做的后果就是使得能耗大大的增加,同
: 时因为后轴采用的是永磁马达,其它采用感应马达的电动车在巡航时为了节能
: 会将后轴马达关闭变成一部前驱车,当有需要时才会开启。但是Taycan 因为采
: 用永磁马达的关系,就算关闭马达还是会因为车轮带动马达转动而产生阻力,
: 所以Porsche 又在他们的两速变速箱上下工夫,在变速箱内上用上了离合机构,
: 在必要时可以断开,让车轮不会带动马达转动产生拖曳效应增加阻力,所以让
: 这个两速变速箱比起一般电动车用的减速箱不管是复杂度、体积、跟重量都要
: 大上不少:
: https://i.imgur.com/Cdt8Fk1.png
: https://i.imgur.com/cGgNROJ.png
: https://i.imgur.com/sqVzUCP.png
: https://i.imgur.com/3HrM8Gq.png
https://reurl.cc/ValyEN
In first gear, he explained, the multiplate clutch is open and the dog clutch
is closed, with the planetary gearset yielding the 16-ish-to-one ratio. “
When shifting to second gear, the dog clutch opens, and the multiplate clutch
is closing, blocking the planetary gearset, and by this blocking, we spare
the losses of this gearset, and we’re able to increase the efficiency…[in]
second gear,” he continued.
1档:dog clutch is closed, multiplate clutch is open
2档:dog clutch opens, multiplate clutch is closing
https://i.imgur.com/pKDpgUd.jpg
https://i.imgur.com/XvtJzgR.jpg
https://i.imgur.com/SydMFKt.jpg
dog clutch, multiplate clutch是用来切换/锁定2个档位
不是断开让车轮不会带动马达.....
不然Model 3双马达版本怎么没有类似问题呢?
: 简单来说,Taycan 用上了95 kWh 的大电池续航却只有201 miles 的原因是因
: 为它为了要追求车辆性能,造成了散热问题,而用上耗能的复杂散热系统来解
: 决;而又为了这颗永磁马达不得不用上比一般更重的变速箱又进一步消耗掉续
: 航。
: 也就是说它不断用各种设计方案去解决前一个方案所带来的问题。这使得Taycan
: 变成了一辆集各种工程技术而成的一辆车,从工程的角度上来看说他是怪物车
: 辆也不为过。但是用了这么多技术,所得到的结果却只能说差强人意。要追根
: 究柢的话,应该是Taycan 连后轴都用上永磁马达而不是感应马达。若是用上感
: 应马达,首先它的变速箱结构复杂度跟重量可以大幅降低,而感应马达虽然体
: 积大,但是对工作温度的容忍度较高,所以也可以不需要那么复杂的散热系统,
: 更可以大大的节能增加续航力。
: 至于为何Porsche 为何不用感应马达?有一方的说法是因为感应马达需要的电
: 控技术较高,Porsche 还在摸索中,个人对此不下评论,毕竟真正的原因只有
: Porsche 自己才会知道。
: 但或许Porsche 要好好思考一下这句话:
: Simplicity is the ultimate form of sophistication.
: 参考:
: Porsche to release fully electric Macan SUV in 2022
: http://bit.ly/2EfyJEe
: Quattro Quattros: How Audi will use 4 different EV platforms
: https://cnet.co/35iWhEh
: An Extremely Detailed Look At The Porsche Taycan’s Engineering Designed To
: Take On Tesla
: http://bit.ly/2EgC2v3

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