保时捷纯电跑车Taycan硬知识:动能回收管理系统究竟如何运作?
想象一下,自己正以200km/h在空无一车的德国高速公路上行驶,突然间,前方一辆小货车为了超越卡车而变换车道,你为了保持安全距离,迅速减速至100km/h。在这个过程中,搭载内燃机引擎的车辆在刹车时将动能转换成无法使用的热能,同时大量的能量转眼间也消耗殆尽。而相反地,电动车在减速时能将电动马达作为发电机使用,并将产生的电能储存在电池中,借此一大部分原本会流失的电力得以回收、重复利用。
而保时捷Taycan(图片|配置|询价)能够使用大量来自刹车而回收的电能作为推力前进,并称之为“动能回收(Recuperation)”,如今“动能回收”一词也已成为专业用语。由于刹车动能增加的幅度是速度的两倍,因此当速度为双倍时,动能回收的能量则为四倍。举例来说,Taycan从100 km/h 开始刹车,相较于从前的50 km/h开始刹车所能回收的动能,由于速度变为两倍,因此前者所能回收的动能将会是后者的四倍。动能回收与推力在电动车的耗能中都相当重要。
保时捷研发中心的底盘研发总监 Ingo Albers 解释道:“为了能回收动能,我们将祖文豪森厂所制造的电动马达整合进刹车系统中,此款电动马达具有四种运作方式。”换句话说,电动马达顺向旋转能同时产生转速与扭力,但当每个电动马达是通过车轮带动顺向运转时,就能同时拥有发电机的功能,从而产生电能,而非消耗。同时,由于要打破马达的磁力惯性,推动马达会耗费巨大能量,这个反向力矩也能让车辆刹车停下。
Taycan马达中所使用的控制单元与电能零组件均连结至刹车控制系统,让传统液压刹车与电动马达能够同时为车辆减速。魏萨的专家们研发出高度专业的动能回收策略,电子系统在毫秒之间就能决定电能与液压刹车之间的比例。驾驶者能在仪表中的动力表上见到此比例,但在操控感受上并不会感觉到任何异样。
驾驶者于日常驾驶情况中,在Taycan启用动能回收的状况下,大约有九成能完全通过电能刹车。Albers说道:“但在较极端的驾驶状况中,例如满载的Taycan以极速行驶时全力踩下刹车,此时刹车必须输出2MW以上的功率。电能动力系统无法独自输出如此大功率,因此就会较高程度仰赖传统刹车系统。”当电池已经完全充满,无法再通过动能回收系统回充电力时,就会使用传统刹车来减速;此外,由于液压刹车的设计拥有比电能刹车更好的性能,在下坡路段时会作为备选使用。保时捷著名的智慧控制系统结合电动马达与电子零组件,Taycan动能回充性能高达 290 kW。
有些车厂将动能回收系统设计成驾驶人的脚一离开加速踏板就自动做功,并称之为“单踏板驾驶 (one-pedal driving)。保时捷却决定要走不同的路线,因为驾驶者早已习惯踩下刹车踏板进行减速,这样的设计能提供与过去驾驶经验一致、且可预期的车辆回馈感受。同时也将 ABS、PSM等辅助系统整合其中。技术上来说,将电动马达的刹车力整合至加速踏板,比起整合进刹车系统要容易得多。但如果只将少部分动能回收力道设置于加速踏板,不仅更节能,也能提供更顺畅的滑行感受,特别是在郊区行驶的时候。
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