Обзор Porsche Taycan, вторая часть

Taycan – электромобиль от Porsche

Вторая часть: модификации, платформа, батареи, зарядка, тяговая сеть и приводные модули

«Мы с самого начала исходили из того, что Porsche с электроприводом, как и каждая модель Porsche, должен быть наиболее спортивным автомобилем в своём сегменте». /Штефан Векбах, руководитель модельного ряда Taycan/

Читайте в первой части: концепция и дизайн.

Ряд модификаций Taycan

Перед тем, как начать рассказывать о технических особенностях первого полностью электрического автомобиля Porsche, имеет смысл назвать те модификации (производитель предпочитает именовать их моделями), которые эта компания представила покупателям на текущий момент.

Porsche Taycan 4S, цвет Frozen blue metallic

Итак, на сегодняшний день обнародованы три версии Porsche Taycan. Или четыре? Это зависит от того, как считать. Если по названиям, то, действительно, три. 4 сентября (эту дату я упоминал) публике были представлены наиболее мощные варианты седана Taycan – Turbo S и Turbo. Информация ещё об одной модификации Taycan, 4S, была опубликована позднее, 14 октября. А затем, 20 ноября, эта машина дебютировала на автосалоне в Лос-Анджелесе. Но версия 4S предлагается покупателям с двумя вариантами батареи, поэтому её можно засчитать и за две. Возможно, так будет даже удобнее, поскольку ёмкость батареи является тем параметром электромобиля, от которого зависят многие характеристики. По неподтверждённым сведениям в начале 2021 года в продаже появится модификация Taycan 4, но так как по ней пока нет информации, то она в этом обзоре не рассматривается.

Является ли удачной идея использовать в названии электромобиля слово «turbo»? Ведь понятно, что никакого наддува здесь попросту быть не может. Не знаю. Поначалу она, кажется, довольно многим не понравилось. А Илон Маск даже пытался троллить коллег. Но затем он, по-видимому, вспомнил, что его Supercharger и Autopilot – это тоже не совсем то, что принято обозначать этими терминами, и успокоился. Затихли и остальные. Предлагаю подождать – время покажет. А пока перейдём непосредственно к технике.

Платформа Taycan

Электромобиль Porsche Taycan создан на платформе PPE (Premium Platform Electric), которую инженеры Porsche совместно со своими коллегами из Ингольштадта разработали с нуля для него и седана Audi E-tron GT.

Платформа электромобиля Porsche Taycan Turbo S

Несущий кузов Taycan изготовлен из смеси стали и алюминия. Так его пассажирская капсула выполнена из холоднокатаной стали, но усилена в ключевых областях деталями из различных сортов стали высокопрочной. С целью улучшения  звукоизоляционных качеств из стали сделан и пол. Для передней и задней зон смятия был выбран, конечно, алюминий. Из него же сделан и структурный держатель аккумуляторной батареи. Вдобавок под дверцами кузова, с двух его сторон, размещены алюминиевые прессованные балки, которые должны защищать батарею при боковых ударах и передних/задних столкновениях. Забегая вперёд, замечу, что конструкция кузова Taycan просчитана таким образом, чтобы в случае аварии передний и задний подрамники вместе с установленными на них электромоторами уходили под автомобиль, дабы не повредить батарею. Батарейный блок крепится к держателю при помощи 28 шурупов, становясь частью силовой структуры. Благодаря этому её жёсткость на кручение увеличивается до 42.000 Нм/град.

Кузов Porsche Taycan на 63 процента состоит из различных сортов стали, остальное – алюминиевые сплавы

Внешние панели кузова Taycan изготовлены из алюминия, за исключением крыши, когда предлагается вариант с многослойным стеклом.

Что касается подвески электромобиля, то разработчики позаимствовали часть её элементов у Panamera. Речь идёт о задних рычагах и кулаках, а также о передних нижних рычагах и опорах. Остальные детали – оригинальные. Их пришлось проектировать заново из-за низкой линии переднего багажника новинки. Схемы у подвесок остались такие же, как и у донора: спереди – на двойных поперечных рычагах, а сзади – многорычажная.

Аккумуляторные батареи

Важно, что аккумуляторные батареи Porsche Taycan имеют не только внешнюю, но и встроенную защиту. Литиево-ионные элементы компании LG Chem, которые применяются в этих батареях, сгруппированы в них в несколько десятков модулей. Между этими модулями размещены структурные усилители, призванные отводить от них энергию вероятного удара. Кроме того, упомянутые модули контролируются и охлаждаются по отдельности, и если в каком-нибудь модуле обнаружится неисправность, то его можно заменить индивидуально, не меняя батарею целиком.

Конструкция аккумуляторной батареи Performance Plus

 В настоящее время в электромобили Taycan устанавливают аккумуляторные батареи двух версий – Performance Plus и Performance. Первой оснащаются более мощные модели Taycan Turbo S и Turbo, вторая применяется в самом скромном на сегодняшний день Taycan 4S. Впрочем, для Taycan 4S батарея Performance Plus предлагается в качестве опции.

Батарея Performance Plus содержит 396 литиево-ионных элементов, сгруппированных по 12 штук в 33 модуля. Для обеспечения правильной посадки задних пассажиров (о ней я уже рассказывал) два модуля разместили не под днищем электромобиля, а перенесли под задние сиденья. В том месте, где у автомобиля с ДВС находится трансмиссионный туннель, у аккумуляторной батареи имеется выступ, в котором смонтирована её система управления.

Ёмкость батареи Performance Plus составляет 93.4 кВтч. Речь идёт о максимальном значении. Но, как мы знаем, полная зарядка вредна для аккумуляторов. Поэтому инженеры Porsche заблокировали 10% батареи, оставив доступными лишь 83.7 кВтч.

Интересно, что подобное ограничение зарядки предусмотрено и в электромобилях Tesla. Тем не менее, по умолчанию у калифорнийских машин эта функция выключена.

Максимальная ёмкость батареи Performance равна 79.2 кВтч. Уменьшенную батарею, по всей вероятности, получили путём отказа от ряда модулей (пяти, по моим расчётам), хотя никаких подробностей насчёт её устройства я пока не встречал.

Особенности тяговой сети и зарядки

Базовым отличием Porsche Taycan от остальных серийных электромобилей является величина рабочего напряжения тяговой электросети, которая у немецкой новинки составляет 800 вольт, вместо обычных 400 вольт. Если быть совсем точным, номинальное напряжение у Taycan равно 723 вольта, а рабочее напряжение колеблется в диапазоне от 610 до 835 В.

Porsche является не только участником консорциума Ionity, но и разработчиком зарядных станций, которые это СП использует

Вдвое большее напряжение означает удвоенную скорость зарядки. Например, чтобы накопить энергию, необходимую для проезда 100 км, Taycan требуется пять минут. А время зарядки с 5 до 80 процентов батареи Performance Plus составляет 22.5 минуты. Речь идёт о пополнении энергией на специальных станциях зарядки европейской сети Ionity, на которых мощность зарядки достигает 270 кВт. Компания Porsche является не только полноправным участником вышеупомянутого консорциума автопроизводителей, но также и разработчиком систем зарядки, которые данный консорциум использует.

Станции зарядки Ionity поддерживают напряжение 800 вольт и мощность до 350 кВт

Недостаток 800-вольтных систем – чрезвычайно малое количество зарядных станций на 800 В. Но, во-первых, они активно строятся. А, во-вторых, ничто не мешает владельцам Taycan пользоваться другими способами зарядки – в частности, от более популярных 400-вольтовых терминалов и от домашних 11-вольтовых устройств. В Porsche полагают, что от 70 до 80 процентов владельцев Taycan будут заряжать электромобили дома по ночам. При этом для полной зарядки потребуется примерно девять часов. Исходя из этой логики, все Taycan оснащены двойными портами зарядки – портом быстрой зарядки постоянного тока, расположенным на переднем крыле со стороны пассажира, плюс портом зарядки с низким энергопотреблением, легко доступным со стороны водителя. Очень забавно, что некоторые потребители из США увидели в этом сходство с грузовиками, огромные баки которых можно заправлять с двух сторон, и их оно очень обрадовало. Ещё одна занятная фишка – крышки, которые закрывают электрические разъёмы: при открывании (посредством электропривода) они углубляются внутрь кузова – чтобы отрываться от образовавшегося на кузове льда, а не прорываться сквозь него…

Мощность зарядки батареи Performance Plus может достигать 270 кВт

 Но 800-вольтная система даёт преимущества не только в зарядке. Она позволяет уменьшить сечение проводов, снизить их вес и оптимизировать их укладку в машине. Кроме того, 800-вольтная система обеспечивает высокую длительную мощность силового привода, особенно в сочетании с синхронными электромоторами.

Приводные модули

Синхронные электрические двигатели с возбуждением от постоянных магнитов – это второй (после напряжения в 800 вольт) принципиальный выбор, который инженеры Porsche сделали при разработке концепции седана Taycan. Такие электродвигатели по сравнению с асинхронными электромоторами имеют большую эффективность, особенно при низких и средних скоростях вращения, меньшие размеры и лучшие возможности охлаждения, хотя и стоят дороже. Вдобавок в двигателях седана Taycan применяется специальная технология намотки катушек статора, которая обеспечивает более плотное его заполнение медью, а это приводит к увеличению КПД электромоторов. Кстати, электродвигатели, используемые в Taycan, были целиком разработаны в научно-исследовательском центре Porsche Weissach и выпускаются на том же заводе в Цуффенхаузене, где происходит сборка электромобилей.

Интересно, что Tesla использует на Model S электромоторы обоих типов: синхронный – спереди и асинхронный – сзади. И именно асинхронный двигатель достаточно быстро и довольно часто перегревается.

Все версии Porsche Taycan тоже оснащаются двумя электромоторами – по одному на каждую ось. Каждый из двигателей вместе со своими редуктором и импульсным инвертором объединён в компактный приводной агрегат. Эти агрегаты (Porsche называет их модулями) имеют самую высокую плотность мощности (кВт на литр монтажного пространства) из всех существующих сегодня на рынке электроприводов. Особенно компактен привод у Taycan 4S – за счёт того, что задний мотор этой модели имеет активную длину 130 мм, то есть на 80 мм короче, чем соответствующие электродвигатели Taycan Turbo S и Taycan Turbo.

При обмотке статоров электродвигателей Taycan применяется технология «Шпилька», которая обеспечивает его более плотное заполнение медью, что приводит к увеличению КПД

 Передний двигатель у всех Taycan одинаковый. Только у модификации Turbo S он работает в паре с инвертором, способным пропускать ток до 600 А, а у Turbo и 4S – 300 А. Мощность переднего электродвигателя у Taycan Turbo S может достигать 190 кВт (258 л.с.), а крутящий момент – 440 Нм. Речь идёт о режиме Overboost, который запускается на 2.5 секунды при включении Launch Control. В обычном же режиме крутящий момент переднего двигателя Turbo S не превышает 400 Нм. Показатели аналогичного мотора модификации Taycan Turbo, естественно, скромнее. Так его максимальная мощность в режиме Overboost составляет 175 кВт (238 л.с.), а крутящий момент – 300 Нм. Что же касается Taycan 4S, то никаких отдельных данных по каждому из моторов ни в одной публикации не было – лишь суммарные, по полному приводу. Но до них мы ещё доберёмся.

Инверторы в приводных агрегатах задних колёс на всех версиях Taycan допускают величину тока до 600 А, и задние электромоторы на всех модификациях мощнее передних. Самый производительный – у Porsche Taycan Turbo S! В случае необходимости быстрого старта он выдаёт 370 кВт (503 л.с.) и 610 Нм. Да и в штатном режиме его крутящий момент может доходить до 550 Нм. Электродвигатель Turbo развивает в режиме Overboost 335 кВт (455 л.с.) и 550 Нм.

Все вышеприведённые данные мне удалось наскрести по разным источникам, в то время как автопроизводитель называет только суммарные значения мощности и крутящего момента для каждой версии Taycan.

Так Taycan Turbo S развивает мощность до 560 кВт (761 л.с.) – при активации Launch Control (в режиме Overboost), а мощность Taycan Turbo равна 500 кВт (680 л.с.) – при тех же условиях. Суммарный крутящий момент у Turbo S в режиме Overboost достигает 1.050 Нм, а у Turbo – 850 Нм. Интересно, что в обычном режиме мощность у них абсолютно одинаковая – 460 кВт (625 л.с.).

Параметры младшей модели Taycan 4S зависят от выбранной батареи. C базовой батареей Performance седан Taycan 4S выдаёт мощность до 390 кВт (530 л.с.) – в режиме Overboost и до 320 кВт (435 л.с.) – при обычной эксплуатации. C батареей Performance Plus мощность этого автомобиля достигает 420 кВт (571 л.с.) или 360 кВт (490 л.с.). Момент при включении Launch Control с базовой батареей равен 640 Нм, а с Performance Plus – 650 Нм.

Кстати, вспомните, как на презентации Tesla Roadster II Илон Маск сравнил крутящий момент в 10.000 Нм данного электромобиля с крутящим моментом суперкаров, «забыв» упомянуть, что в первом случае имеется в виду крутящий момент на колёсах, во втором – на коленчатом валу. А ведь потом очень многие издания всё это долго повторяли…. Мало того, когда появился Porsche Taycan, главный редактор одного российского автомобильного сайта (и владелец Tesla Model S) продолжил эту историю – сопоставил крутящий момент в 10.000 Нм и те 1.050 Нм, которые развивают двигатели Porsche Taycan Turbo S. Так вот, крутящий момент на колёсах у Taycan Turbo S может доходить до 12.000 Нм! А ведь Taycan – это не гиперкар, в отличие от Roadster II. По крайней мере, Маск именно так квалифицирует своё детище.

Компоновка задней оси с двухступенчатым приводным модулем

Конструкция двухступенчатого приводного модуля

 Но главный козырь Porsche Taycan – не 12.000 Нм, а конструкция заднего приводного модуля. Задний двигатель располагается параллельно задней оси и передаёт мощность на колёса через двухступенчатую (15:1 и 8.05:1) коробку передач с планетарным редуктором, которая была разработана и производится Porsche. Помимо первой и второй передач в нём предусмотрены нейтраль, задний ход и режим парковки. Кроме того, привод включает в себя дифференциал повышенного трения с электронной блокировкой. Переключение скоростей происходит автоматически и примерно так же быстро, как и в коробках передач с двойным сцеплением. При этом, что важно, поток мощности не прерывается.

Зачем нужны две передачи? Да всё, как и в обычном автомобиле. Первая – даёт возможность быстрее разгоняться, а вторая – расширяет диапазон рабочих характеристик, обеспечивая резерв мощности на высоких скоростях, что больше всего сказывается при дальних быстрых вояжах. Кроме того, сцепление в заднем редукторе может отсоединять колёса от двигателя, чтобы уменьшить потери при движении на переднем приводе.

Тут коллеги из американского журнала Car and Driver напрягли память и вспомнили, что двухступенчатый редуктор инженеры Tesla испытывали ещё на опытных образцах их первого родстера. Правда, эта коробка была так называемого «ограниченного действия», то есть не позволяла переключать передачи на ходу. В любом случае, в Tesla так и не смогли заставить её работать и вернулись к прямому приводу. А вот у Porsche всё получилось.

Передний приводной модуль

 Передний приводной модуль Porsche Taycan не является таким же уникальным, как задний. Похожая конструкция применяется на электромобиле Jaguar I-Pace. Тем не менее, он весьма интересен и заслуживает достаточно подробного описания. Этот модуль имеет коаксиальную конструкцию. Коробка передач крепится болтами непосредственно к фланцу двигателя, который расположен прямо на геометрической оси, между передними колёсами. Фактически вал одной из полуосей проходит через центр ротора электродвигателя, чтобы зацепиться за коробку передач. Передаточное число, которое обеспечивает планетарный редуктор, составляет те же 8.05:1, что и у второй передачи заднего модуля.

Правда, это немного удивляет, когда у автомобиля двигатели на разных осях могут работать на разных оборотах и при разных передачах?

Читайте в третьей части: динамика, скорость, диапазон (в сравнении с Tesla Model S).

Читайте в четвёртой части: фантастические тормоза и рекорд Нюрбургринга.

Читайте в пятой части: испытания, производство, выводы и перспективы.

Фотографии: Porsche AG.

Юрий Кладов

20.02.2020