越“混”越好

时间:2022-03-24 12:46:39

说到混合动力,保时捷最早启用该项技术的车型就是卡宴混动版(Cayenne S Hybrid),与同平台的大众途锐混动版一样,它装备了由3.0升机械增压汽油引擎与35KW电动机并联驱动的混合动力系统,从电驱动所占比例来看该系统应属中度混合。储能用的还是容量为1.7kWh的镍氢蓄电池,并非锂电,在纯电动模式下,最快可跑到60km/h,续行里程有2km。此外,与使用同一引擎的Cayenne S普通版相比,该车的综合油耗(NEDC新欧洲行驶工况循环标准)从10.5L/100km降到了8.2L/100km,节油效果委实不错。

不过,与保时捷最新的E-Hybrid插电式混动车型相比,它只能算是个“小混混”。刚刚在上海车展上全球首发的Panamera S E-hybrid是该品牌旗下第一款量产的插电混动车型,而更厉害的角色还在后面,那就是918 Spyder,保时捷即将祭出的新一代限量版超级跑车,该车已处于量产前的最后调试阶段,将插电混动技术用于超跑,这正是它的最大亮点。

对于高性能车型来说,插电式混合动力的意义是什么?主要是“加力”,还是更多为了“省油”?通过Panamera S E-hybrid和918 Spyder,保时捷给出了自己的答案,我看它是想鱼和熊掌一锅端。

Panamera S E-hybrid,混动技术大升级

它的常规火力与前代的Panamera S Hybrid一样,还是那款3.0升机械增压汽油引擎,但电机功率提高到70kW(95hp),比过去增加了一倍,最大扭矩更是加大10倍,达到了310Nm,电驱动能力有了大幅提升,因此该系统已堪称重度混动。这款车在油电混合状态下全力冲刺,破百仅需5.5秒,整体动力表现已相当于V8车型。

动力蓄电池采用了全新的水冷式高压锂离子电池组,在电池组体积没有明显加大的情况下,它的总容量达到了9.4kWh,是原有镍氢蓄电池的5倍还多,并可通过插电式充电系统为其外接电源充电。纯电动模式下,该车最快能跑到135km/h,续航里程可达36km。按NEDC新欧洲行驶工况循环标准来测试,该车的综合油耗仅为3.1L/100km!这应该是从充满电上路开始测算。

918 Spyder,电驱动让超跑如虎添翼

极致的动力永远是超跑的灵魂所在,保时捷专为918 Spyder打造了一款4.6升V8自然吸气高转速汽油引擎,最大功率达到了426kW(580hp),峰值扭矩直逼500Nm。不过,要是没有电机的帮助,仅凭这台引擎还远远达不到超跑的标准。电驱动力出自两个三相交流永磁同步电机,一个独立驱动前轴,另一个与引擎并联后驱,电动功率合计超过了180kW(245hp),合计扭力更是高达350Nm,具有低转速高扭力特性的电机是内燃机的绝佳搭档,它们能明显提升油门初段的加速响应,从而让工程师可专注于挖掘引擎高转速下的动力潜能。

油电全力爆发时,918 Spyder可获取585kW(795hp)的最大总功率以及780Nm的峰值总扭力,这款超跑仅需2.8秒即可破百,在纯电动模式下冲刺,用时也少于7秒。从数据来看,它的电驱动功率已逼近总功率的1/3,这个比例已大大超过了法拉利最新超跑LaFerrari专为提升动力性能而装备的KERS系统。

虽然增加了电驱动,但蓄电池重量仍保持在150kg上下,因此918 Spyder的整备质量也才1640kg。它的动态性能究竟如何?据悉在尚未完全发挥全部潜能的调试阶段,这款超跑已经在纽北赛道上跑出了令人咋舌的最快圈速——7分14秒!正是电驱动让其如虎添翼。

电能被储存在容量为6.8kWh的全新水冷式锂离子蓄电池当中,可通过插电式充电系统为其外接充电。纯电动模式下,最高车速超过150km/h,续航里程接近30km。按NEDC新欧洲行驶工况循环标准,该车综合油耗仅为3.3L/100km。可见,在918 Spyder身上,插电式混动技术不仅造就了极致的动力表现,也是非常神奇的节能环保利器。

每公里发动机转数(r/km)——保时捷评价汽车节能与否的新指标

汽车每跑1公里,发动机要绕着曲轴转动多少圈?一般人对此可能没什么概念,但这个数字直接关系到驾驶的经济性。道理很简单,内燃机的工作效率并不高,汽油机还不到30%,柴油机也就40%,在每个工作循环当中,只有不到一半的燃烧能量会真正用于推动活塞扭转曲轴,从而驱动车辆前进,其他大部分都变成热量白白散发掉了。因此,让发动机在同样的运转次数下行驶尽可能多的里程,自然能达到充分利用能量减少浪费的节油效果。有经验的老司机为了省油,开车时会尽量利用高档位小油门来保持较低转速,也是基于这一理论。

最理想的节油状态当然是零油耗,在行驶过程中完全不需要内燃机运转,也就是纯电动模式。普通的油电混动技术可让电机或多或少分担一部分内燃机的工作,并尽可能地回收利用那些本要白白消耗掉的能量(减速、制动),从而可相应降低每公里发动机转数。插入式混合动力则更进一步,通过充电器外接电源可为蓄能电池充电,在一定范围内直接用输入的电能来替代内燃机驱动,能够让引擎更多地待岗休息,每公里需要的发动机转数会变更低,也就更利于节油环保。

保时捷为此做过专门的测试,在一段被称为“斯图加特环道”的驾驶路线中,考量不同节能技术对“每公里发动机转数”以及实际油耗的影响,结果一目了然。

如何插入?充电是否便捷?

为了给插电混动车型的锂离子蓄电池安全快捷地充电,保时捷已开发出全新的插电式充电系统。这个通用型的交流转直流充电器由保时捷旗下时尚品牌Porsche Design设计,看上去就像是一个超大号的智能手机。它配备两根标准充电电缆,一根适配家用电源插座,另一根用于连接工业或大电流电源,充电功率是3.6kW。根据电源和充电电流的不同,Panamera S E-hybrid充满电约需2.5小时(16A工业大电流充电)和4小时(10A家用电源充电),918 Spyder只要2小时(16A工业大电流充电)和不到4小时(10A家用电源充电)。如果能在住宅和公司都装备一套这样的充电设备,日常往返通勤就都可以用电能来搞定了。

E-Power让猛兽变身绅士,E-Charge将电能满血复活

对于高性能车尤其是超跑而言,让它“动如脱兔”容易,若要“静若处子”就有违本性了。能驯服猛兽的还是混动技术,在都市行车时将它们切入E-Power纯电动驾驶模式,原本狂躁咆哮的猛兽立刻化身为文静优雅的绅士,这样一定能得到路人更多的尊重。想尽可能多地享用E-Power,在没有条件外接充电的情况下,E-Charge(高效充电模式)也是让电能迅速“满血复活”的有效方式。比如在进城之前路段提前将其开启,就可通过减速、制动尽快回收能量并将其充入蓄电池,为随后轻松惬意的纯电动驾驶做储备。当车速不超过40km/h时,几乎所有的制动能量都能通过E-Charge被系统回收利用。

插电式混合动力的关键部件

混动模块

保时捷的插电混动系统仍然采用并联式设计,油与电“混”得是否和谐顺畅,内燃机与电动机之间的离合切换非常关键。尤其对于采用7速双离合(PDK)的918 Spyder来说,那是一个相当考验机电一体化及软硬件控制水平的复杂过程,由此可见保时捷在相关技术上的不俗功底。

技术发展永无止境,保时捷也认为将来在这方面还有不少提高空间。以Panamera S E-hybrid的混动模块为例,目前电机的最大功率是70kW,最大扭矩310Nm,重量功率比是0.54kg/kW,模块能承受的最大引擎扭力是600Nm,最高引擎转速是6700rpm,采用水冷散热方式。将来,电机功率会提高到95kW以上,扭矩提升至400Nm,重量功率比降低到0.5kg/kW以下,模块可承受的发动机扭力则要加大到900Nm,最高引擎转速会增至9000rpm,散热将采用风冷方式。

蓄电池

说实话,目前动力蓄电池在储能技术上并没有革命性的突破。但对保时捷而言,进步已是非常明显,尤其在组件设计和管理系统上,都是由它独立开发,核心技术已牢牢把握在手。

以Panamera S E-Hybrid的蓄电池为例,它由分布在8个模组中的104个棱柱形电池组成,额定电压为384V。锂离子电池的能量密度高达70kWh/kg,功率密度也达到了896W/kg,因此在电池组体积几乎不变的前提下,它的总容量达到了9.4kWh,是原有镍氢蓄电池的5倍还多。此外,它能在10秒内输出120kW的最大功率,大大超出了电机在最高功率下的耗电量。

蓄电池周围环绕着细密的冷却水道,可将其工作温度始终保持在22-24℃的最佳范围,寒冷天气时还可通过独立的辅助加热器让其升温。保时捷为插电混动车型提供4年的整车保修,而高压动力蓄电池的质保期延长至7年。

充好电了吗?看看手机就知道

用智能手机来远程监控车辆,这在保时捷插入式混动车型上已轻松实现。通过定制软件将手机与车辆联网进行数据交换,就能在屏幕上显示出蓄电池的充电状态、电动续航里程、导航地图上的可行驶范围等等。利用手机还可控制车内电气化辅助恒温空调系统,该系统通过外接电源或蓄电池供电,出发之前将其启动,就能将车辆内部加热或冷却到预设的适宜温度,同时还可起到预热引擎降低冷启动能耗的作用。此外,在Panamera S E-Hybrid上,保时捷车辆互联功能也被列入了标准配置,客户可享受包括车辆跟踪定位在内的在线服务,且5年之内都是免费。

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