【taycan纯电架构】一辆电动车轿车应该怎么造？

我从来都不是电动车的反对者，相反，我认为电动车在某些场景下，更加适合，只是并不能覆盖所有现在燃油车存在的场景。长途和越野场景下，电动车就不适合。但城市和短途使用就适合。

那么如果我们的使用场景切换为城市，一辆电动车应该怎么造呢？不如我们偷师一下保时捷的技艺吧。

本文较长，而且以下内容比较硬，仅适合专业人士阅读，如果没有足够的知识储备，现在退出，以免浪费时间。通过本文，我们可以参考一下，在面对一辆电动车的题目时，保时捷给出了怎样的解题思路和步骤。

如果制造一辆电动车算一道题，各家厂商都有自己的解题思路，甚至答案也不尽相同，因为各个品牌的定位不同，产品的用户需求不同，在满足用户和打造另工程师满意的作品之间，都会做一个平衡，对于保时捷来说，那就是用尖端的科技提供极致的性能。

原生J1纯电架构

我们先来看一下车身，Taycan有一个属于自己的平台架构J1。在祖文豪森工厂，我见过Taycan和911在工厂中不同的生产分布区域，一楼是911，2楼和三楼则主要是Taycan，Taycan的全电镀车身主要以铝和钢材料组合制成。悬挂支承、车桥支承和后侧梁均采用压铸铝。减震器支承由锻铝材料制成。前侧梁由铝外壳结构与挤压型材组成。1,941 mm门槛采用七腔室挤压型材结构。与钢制门槛相比，每侧的部件数量从15个减少到3个。

在主要的受力部位使用强度更高的材料–热成型钢。热成型钢为乘客舱提供保护（A柱结构、B柱内侧/外侧、侧车顶框架、座椅横梁）。值得一提的是锰硼钢横隔板横梁，管状部件内的各个截面均通过特殊制造工艺加工而成，保证了最大强度与优化的重量分布。除了车头和车尾部件之外，整个车壳均采用了铝材料。一体式铝制侧围板的成型深度为325 mm，给开发和生产都带来了严峻的挑战。Taycan的铝材使用比例约占全车的37%，在适合的地方使用铝材可以降低重量。

Taycan的电池组安装在车身底部中央，显著降低了重心。电池与车身集成为一体，所以Taycan的安全结构中也包括车身底部电池组的铝制外壳，电池外壳被设计成一个承重部件，通过28颗螺栓固定在车身上，J·1平台最大的特地就是后排足部空间的电池凹槽，这里被称为“脚坑”，不仅使后排乘坐更加舒适，还实现了跑车特有的低重心保障了外观设计的飞线更加流畅运动。尽管电池组位于地板下方，但仍降低了后排座椅高度，提供了充足的头部空间，但Taycan为了保障更好的头部空间，也不得不是用来全景天幕玻璃，以减少车顶的厚度。Taycan的车身设计非常高效，由于使用了原生的纯电架构，所以可以给乘客提供前后两个行李厢。

独有的两速变速器

搭好了车身骨架，就需要往里面填充动力单元，Taycan的前桥电机动力通过一个同轴紧凑型单速行星齿轮传输至前轮，与一体式直齿轮轻型差速器的传动比约为8:1。而Taycan后桥的两速变速器则是保时捷的一项创新之举，目前国内没有其他量产的电动车使用这一设定。两档的作用分工明确，第一档为Taycan提供更高的起步加速度，第二档则提供高效率和高动力储备，为实现两档变速，该变速器有三根轴。除了在技术上产生第二档传动比的两个直齿轮级之外，该变速器还有一个可调的行星齿轮组，用于传动比极小的第一档。电机每转动15圈，车轮转动1圈，由此能够产生接近12,000 N·m的超高轮上扭矩，获得强大的起步加速能力。

在设置中，第一档主要用于“Sport”（运动）或“Sport Plus”（运动升级）驾驶模式。在这两种模式中还可使用起步控制系统。变速器在第一档保持较长时间，然后换入第二档。与前桥变速器一样，第二档的传动比约为8:1。电机每转动8圈，车轮转动1圈，由此可实现车辆的最高车速和高速行驶时的加速储备，后桥配备一个可控差速锁。

驾驶模式调整理念

和普通燃油车实现驾驶模式的方式不同，Taycan的驾驶模式实现，通过控制电机输出和两档变速器的锁止。Taycan共提供四种驾驶模式：“Range”（续航里程）、“Normal”（标准）、“Sport”（运动）和“Sport Plus”（运动升级）。此外还提供一个，“Individual”（个性化）模式。

“Sport Plus”（运动升级）和“Individual”（个性化）模式在Sport Chrono组件（Taycan Turbo S的标准配置）中提供。装备该组件后，方向盘上会增加一个模式选择开关。

“Range（续航里程）模式：

在“Range”（续航里程）模式中，Taycan具有非常高的效率。最高车速被限制在90–140 km/h（可调）之间，但是，驾驶者可以随时通过踩下油门踏板突破这一限制。在该模式下行驶时，车辆可以实现最高效的四驱分配。极端情况下，Taycan甚至只通过前桥驱动。冷却空气导流片、底盘高度（降低22 mm）和后扰流板的空气阻力降至最小。空调、液压泵、空气悬架和大灯的运行效率达到最高。

“Normal”（标准）模式：

在基本设置下，Taycan的输出功率呈线性。所有四个车轮均高效驱动。冷却空气导流片仅在必要时打开，后扰流板根据车速调节，底盘根据需要降低。恒温空调和自适应巡航定速控制系统可以不受限制地运行，空气悬架提供最大舒适度。

“Sport”（运动）模式：

在“Sport”（运动）模式和“Sport Plus”（运动升级）模式下，动力传动系统提供最高性能。驾驶者的需求会得到动态响应。四轮驱动的动力分配偏向于后轮，并且能够动态调节。电池组的冷却和加热策略调整到高性能设置。冷却空气导流片根据所需的冷却容量进行温度控制，而后扰流板的控制则取决于车速。恒温空调的调节不受限制，自适应巡航定速控制系统更具动态（包括更强劲的加速度），弯道灯也也会动态响应。空气悬架能够根据车速将Taycan的高度最多降低22 mm，而带后桥转向系统的悬架调节到运动设置。

“Sport Plus”（运动升级）模式：

“Sport Plus”（运动升级）模式允许驾驶者采取更具动态的驾驶方式。电池组的冷却和加热策略调整到高性能设置。同时，冷却空气导流片打开，后扰流板提前展开，以实现最小升力。包括后桥转向和保时捷动态底盘控制系统（PDCC）在内的底盘设置专为实现最高赛道性能而优化，底盘始终保持在最低位置（降低22 mm）。

动力传动系统中的所有可用系统均由保时捷动力传动系统控制器控制。该控制器收集所有信息并控制高速执行器。例如，如果一个车轮出现较大的滑移，电机会迅速进行调节，在冰雪路面上带来的驾驶体验尤其令人印象深刻。

支持800 V系统电压的电池组模块

电池组夹层结构防水外壳由顶部的护盖和底部的隔板组成。两者之间是多层桁架式电池组框架。冷却元件粘在隔板底部。电池组壳体通过钢护板固定。开发人员为电池组框架选择了一种轻质铝设计。这一方面能够为电池模块提供充足的安装空间，从而实现较高的电池组容量，另一方面也减轻了车重。所使用的现代连接工艺包括电池组框架上的MIG焊接（使用惰性气体焊接金属）、隔板和护板上的激光焊接以及电池组下方线路系统的导热粘合剂。

具有智能功能的热泵（中国市场标配）

电池组通过一个线路系统和冷却液泵集成在车辆的冷却回路中。可以降低或升高电池组的温度，使其始终在最佳温度范围内运行。冷却部件安装在电池仓外部。为了实现热传递，它们被粘合在电池仓底部。基本开发目标是尽可能减少散发到环境中的热量，从而提高冬季运行的能效。

电池组还可储存来自液冷式高压部件的废热，相当于一个热量储存设备或缓冲器，可智能调节温度以保证行驶性能：电池组的目标温度取决于电池组电量和所选择的驾驶模式。这样可以保证运动驾驶性能和起步控制系统的使用。无论是否与主电源连接，都能预先调节车内温度。车辆还能基于车外温度、湿度、日照、当前所选的驾驶模式和各项自动恒温空调系统设置，预测空调系统的电能消耗和部件的状况，然后根据这些数值计算出当前续航里程。

800 V系统电压、软包电池：

Taycan成为第一款系统电压达到800 V（电压范围：610-835 V）的量产车型，而常见的电动车系统电压仅为400 V。这套技术源自勒芒赛车 919 Hybrid ，这款赛车三度问鼎勒芒 24 小时耐力赛后，这项技术被下放到Taycan上面。Taycan具有持续稳定的高性能和更短的充电时间，并且线缆重量减轻，所需的安装空间更小。Taycan Turbo S 和Taycan Turbo 标配的双层高性能电池组升级版包含33个电池模块，每个模块由12个独立的电池单元组成（共396个），总容量为93.4 kWh。有人说保时捷为了设计出低矮的运动外形，而减少电池电池组数量，进而减少电池容量，实际上，Tyacan的电池容量比绝大多数车都要大。Taycan的电池组为软包电池，这种电池单元的电极堆未使用硬壳体密封，而是使用了柔性复合箔。由此可充分利用为电池组提供的矩形空间并减轻重量。每个模块都有一个用于监测电压和温度的内部控制单元，并通过一个母排相互连接。

Taycan 4S和Taycan后驱版标配单层的标准电池，容量为79.2 kWh，相比选装的高性能电池组升级版，标准电池少了五个电池模块。因此，其电压范围约在520至720 V。28个模块内的336个电池单元基于168s2p技术原理相互连接。由于电池模块数量较少，因此重量也更轻，使Taycan 4S和Taycan后驱版可以减轻约76 kg的重量。

800 V 技术可以实现持续的高性能表现、更短的充电时间、更轻的车重及更紧凑的电缆储存空间。

智能冷却和加热

热量管理的核心是用于冷却和加热高电压部件的高效智能系统。该系统尤其适用于800 V高压电池，同时也适用于车载DC充电器、DC/DC转换器、车载AC充电器等其他部件以及电机、脉冲控制逆变器和变速器等驱动部件。其冷却回路根据需要与车辆冷却回路连接。

这样可以防止由于不断根据部件需求提供冷却而产生过热，进而导致功率损失，同时还能保证所有工作模式的最大灵活性，满足保时捷特有的车辆要求。

硬件端的热量管理系统包含带有冷却液散热器的联网管路系统（沿行驶方向左前方）、三个冷却液泵、六个冷却液阀、两个风扇和十个冷却液温度传感器。除此之外，还有用于连接空调系统的部件（沿行驶方向右前方），空调系统带有独立的蒸发器（冷却器）和用于空调/冷却的热交换器（iCond）。整个系统由精密的联网控制单元控制。

简而言之，高压电池的可用驱动功率以及充电速度取决于荷电状态（SoC）和电池单元温度。因此，根据初始状态和期望的最终状态，电池会产生不同的温度目标。所选的驾驶模式同样起着关键作用。在“Range”（续航里程）模式，驱动装置、高压电池和最小车载功率消耗具有最佳效率（例如，降低冷却泵的转速）。而在“Sport”（运动）或“Sport Plus”（运动升级）模式中，会根据电机和脉冲控制逆变器的最大性能设置相应的冷却液温度目标。

验证与测试

“经历了此前的计算机模拟与全面的平台测试后，这个严苛的测试项目进入了最后阶段。”产品线副总裁 Stefan Weckbach 在一次采访中说道，“在 Taycan 年底全球首秀之前，我们已经在全球范围内完成了约 6百万km的试车。”

在保时捷，电动车也必须接受与内燃机跑车一样的严格测试。测试项目除了极限性能，也会确保车辆在所有气候条件下的适应性和日常实用性。电动车型还需要满足几方面的特殊标准，包括在极端条件下的电池充电能力，以及对传动系统和车内体验的温度控制等。而赛道性能、多次加速表现，及满足日常使用的续航里程则是保时捷研发的基本目标。

关于 Taycan 测试阶段的重要信息：

总里程：约 6 百万km，其中包括 2 百万km的耐力驾驶

国家：30 个国家

气温：从零下 35 ℃ 到 50 ℃

相对湿度：从 20% 到 100%

高度：从海平面以下 85m到海拔 3000m以上

充电次数：使用全球多种充电技术充电超 100000 次

开发团队：共超过 1000 名试车手、技术人员和工程师

数字虚拟测试

在采用数字化原型车的数字化测试阶段，专家们能够充分利用丰富的测试结果。目前，计算机技术已被用于设计一台新车的车身、传动、底盘、电子系统和整车，并对各部分功能进行模拟演示，这其中也包括模拟各部分之间的协同运作。目前，Taycan 的虚拟原型车已经完成了超 1千万 km的数字化模拟测试里程。

这意味着在早期，研发工程师们就在一个驾驶模拟器上完成了 Taycan 在纽博格林北环赛道的试车，从而测试并评估车辆的赛道性能。在此过程中，他们主要关注电能管理，这对于车辆能在 20.6 km（计时距离）的纽北做出 8 min以下的圈速成绩是至关重要的。

多次连续加速能力

经过大量测试后，保时捷 Taycan开始了真正意义上的验证，他们选择了连续 26 次静止加速至 200 km/h 以展示其性能的持久性，对于保时捷的第一款纯电动跑车来说，在赛道上持续做冲刺圈显然不成问题，但反复的持续加速能力是其他电动车的弱项，保时捷的这项性能挑战在巴登南部的拉尔机场进行，26 次测试中的平均加速耗时不到 10 s，最大的成绩差也仅为 0.8 s。测试在机场长达 2.3 km的滑行道上往复进行，当地气温为 28 ℃。

全状态下的保时捷Taycan在纽博格林北环打破了纯电动四门跑车圈速纪录。测试车手拉尔斯 · 克恩（Lars Kern）驾驶一台即将量产的全新保时捷 Taycan，以 7 分 42 秒的成绩跑完 20.6 km 长的单圈。

随后全球的保时捷车主开始陆续接收Taycan的量产车，我们这次以一个立体而透明的方式来看这辆车的技术特点和开发历程，这能够帮助我们了解这辆车，也能够知道为什么Taycan能够取得这样的市场销量以及性能表现。最后有耐心看到这里的，我佩服你们，所以分享一个没用的知识：Taycan到底应该怎么念呢？怎么读的都有，在询问了德方人员后，得到了准确的叫法：台（发3声）抗，重音在“抗”。