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保時捷正為未來車系精心調校 E-Performance

保時捷正致力於加速電動車發展,並有著明確的電動化進程:保時捷預計2025年達到所有售出的新車中,有超過一半是採用純電驅動或插電式混合動力的電動化車款;並預計在 2030年達到純電車佔所有交付新車佔比的 80%。為了達到此長期目標,其中一種方式是藉由 PPE (Premium Platform Electric)平台。

保時捷得以藉由此平台銷售大量製造的高科技車款創造獲利,進而使品牌產品陣容中其他重要的車系能夠電氣化。

圖1 (6)

PPE 純電平台

擁有多種優勢的PPE 純電平台,具備多元的產品形式與充足的空間。同時,此平台提供打造跨級距車款的彈性,包括車輛軸距、輪距與離地高度變化等,也讓保時捷車款能保有強悍、出眾的特色。

純電 Macan將成為首款以 PPE 平台打造的保時捷。擁有 800 V 架構、最新世代的強悍電動馬達與最先進的電池與充電管理系統,使其不僅電動性依舊保有保時捷特性,更將成為同級車中最運動化的車款。除了延續同級車的最佳性能外,延長續航能力以及高效快速充電也是純電 Macan 的研發目標。

工程團隊藉著完全可變的電控後差速器與將強力電動馬達安裝於後軸後方的「性能化後軸」,讓以後輪為主的全輪驅動系統能應對多種情境,為純電 Macan 的頂級車型打造出極致運動化的駕馭體驗。不僅如此,全輪驅動系統也整合動態扭力分配,使其加速出彎時能更加靈活。

圖2 (5)

動力系統最大輸出可達 612PS(450kW)、扭力超過1000Nm

PPE 平台支援的車型相當廣泛。此平台可搭配後輪驅動或全輪驅動,並對應各種性能等級的動力輸出,系統輸出功率最高可達612PS(450kW),以及超過 1,000 Nm 的最大扭力。

就如同 Taycan 一樣,保時捷將為下一世代 Macan 搭載 800 V 技術,這能確保維持車輛高性能、大幅縮短充電時間、並減少高壓電線的重量與佔用空間。此外,也將與Taycan一樣配置保時捷特有的「髮夾型繞組」永磁同步馬達(PSM),此設計中交流電馬達的轉子裝有永久磁鐵。相較於異步馬達(ASM),永磁同步馬達(PSM)提供更高的動力與扭力密度、更高效率以及更好的動力輸出延續性。

純電 Macan 上將會使用最新世代的永磁同步馬達。全新的外套水冷器使新世代馬達擁有相較於 Taycan 更優異的功率密度,同時,永磁同步馬達中轉子內的磁鐵也以「雙 V 層壓」方式排列全面強化。

電力設備的研發也向前邁進一大步,為了增進效率,後軸的逆變器(PWR)以碳化矽(SiC)取代矽作為半導體材料,大幅降低逆變器(PWR)進行轉換時的損耗,同時提高轉換頻率。

圖3 (4)

電池:在 25 分鐘內可由 5% 充電至 80%

所有純電 Macan 車型在車身底部都裝有容量 100kWh 的鋰離子電池。基於保時捷的理念,考量續航里程、性能與永續之間的平衡時,縮短旅行時間為首要任務,因此使用高性能電池與充電技術極為關鍵。

純電 Macan 配備的電池由 12 個稜柱形電池模組組成,鎳、鈷、錳以 8:1:1 的比例混合,提供更高的能量密度。得益於 800 V 技術,保時捷首款使用 PPE 平台車型的充電功率高於 Taycan的 270 kW,在功率足夠的快充站中,電池電量能夠在 25 分鐘內就從 5% 充電至 80%。

若充電站使用 400V 技術,首次搭載於純電 Macan 的「組合充電」可在充電程序實際開始前,自動切換電池中相對應的高壓開關,將 800 V 電池分割成兩個額定電壓 400V 的電池。如此一來,不需要額外的高壓加速器就能同時在 400 V 充電站充電,如有必要還能在開始充電前,將兩個電池的充電狀態同步。此外,電子元件的組合方式也相當創新,保時捷已經為此整合式電源盒申請專利,這不僅省去所需的電纜和重量,也提高成本效益;此電源盒更將車載交流充電器、高壓加熱器和直流變壓器等三個元件整合,以便節省空間。

在第一批 Macan 原型車打造完成前,電能驅動系統與電池就已接受高壓系統實驗台完整測試。測試地點位於 2019 年夏季開始營運的魏薩研發中心的行駛測試大樓內,提供針對不同市場進行充電策略和技術的測試項目。

圖4 (4)

底盤:品牌典型的駕駛動態與轉向特性

自始至終,保時捷永遠是保時捷。未來的 PPE 平台車型的性能與駕駛動態也仍備受期待。在這款即將登場的中型 SUV 上,保時捷根據車型採用「性能化後軸」,電動馬達的位置會向後移動,達到車身前後48%:52%的重量比例。再透過動態扭力分配整合全輪驅動與後軸轉向,後軸上強悍的電動馬達可確保加速出彎時的靈敏動態。

純電 Macan 將搭載全新的雙 A 臂前懸吊搭配獨立支柱連桿,其運動學與彈力運動學設計可強化車輛操控回饋、轉向精準性與直線行駛的性能;性能化後軸的一大特色是將後軸的電動驅動單元則以四個點直接固定在車身結構上,而多連桿懸吊則順應此變化先安裝在副車架上,再與車身相連。此設計能夠加強NVH 表現,並藉著精準的車輪指向與高側向剛性增進車身動態。

頂級版本在後軸具備電子控制的差速器鎖為保時捷扭力分導升級系統,並列為標準配備。其控制策略不受行駛情況影響,確保更大循跡性、駕駛穩定性與橫向動態,並可在後軸上施加特定的煞車力道來增進轉向表現與精準度。

圖5 (3)

保時捷循跡管理系統(PTM)利用純電動力的優勢

保時捷循跡管理系統(PTM)充分利用純電動力的優勢,純電 Macan 與 Taycan 同樣透過在前後軸各自安裝電動馬達構成全輪驅動系統。兩個電動馬達提供快速、精準的全輪操控,並且根據所選擇的駕駛模式與情境,扭力可在前後軸之間調整分配,以利於前軸的轉向性與可控性,同時保有提供保時捷靈敏操控的循跡力。即使駛離鋪裝路面,Macan 也受益於電子控制的全輪驅動系統而有更優異的動力分配。

同時,這套系統提供 Macan 後軸轉向能力,使其具備在城市中行駛的靈活性與在高路公路上的穩定性與精確性,解決了過去兩者之間的矛盾。

在車速低於 80 km/h 時,後輪轉向的方向會與前輪相反,最大轉向角度達 5度。由於轉彎半徑縮短約 1 公尺,如同縮短軸距,過彎時能帶來更即時的轉向反應,也使得操駕更容易。而當車速高於 80 km/h,後輪會與前軸轉向相同方向,如同軸距加長,進而增進駕駛穩定性,例如:在高速公路變換車道時會更加穩定。

搭載後軸轉向的車型,前軸的直接轉向比例增加 15%。而即使是入門款車型,前軸的轉向特性仍堅持保時捷毫不妥協的設計,提供最精準的轉向操作。保時捷自行研發的動力轉向輔助系統結合高動態驅動器,帶來最佳化調校,可為駕駛者強調辨別重要的轉向須知,例如:路面特徵和輪胎的抓地力。另一方面,消除惱人的震動與顛簸,避免震動傳遞至方向盤,提供駕駛者保時捷特有靈敏、舒適的轉向體驗。

純電 Macan 上所搭載的電子式保時捷主動式懸載調整系統(PASM)與氣壓懸吊結合,但也可以搭配鋼製懸吊。該系統不僅可針對道路狀況作出調整,也可以根據車速、縱向與橫向加速度、油門踏板深淺、方向盤轉動行為以及車輛水平進行反應。

圖6 (2)

電子式保時捷主動式懸載調整系統(PASM)帶來更強性能

雙閥門減震筒將是未來的純電 Macan 上保時捷主動式懸載調整系統(PASM)的一大特色。一方面由於阻尼的特性差異增加,因而帶來更好的性能;另一方面,雙閥門減震筒可以獨立調整,有效地提高舒適度。這種多功能性使得純電 Macan 的各種駕駛模式之間的差異更加明顯,各自具有獨特的個性。此外,保時捷主動式懸載調整系統(PASM)藉由整合氣壓懸吊,將可以根據車速降低車身高度,這能增進空氣動力學以增加續航里程。

未來的純電 Macan 所搭配的輪圈與輪胎也具有保時捷一貫的特色,尤其是前後輪搭配不同尺寸時,差異將比現行車型更加顯著。為了配合後半部車重比例提高,前後的輪圈寬度差異更大,以帶來更佳的抓地力與駕駛動態,輪圈尺寸最大可選擇 22 吋,具備更高的性能潛力。

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