Миссия Е

Ступить в неизведанное и сразу стать там первым. Сделать все иначе и, тем не менее, сохранить классические достоинства Porsche в эпоху электромобилей. Не больше и не меньше ожидает весь мир от первого электрокара Porsche, презентация которого состоится в конце 2019 года. Досье по теме «Электромобильность».

Mission E превращается в Taycan

Будущее становится ближе: в следующем году стартует серийное производство первого автомобиля Porsche на полностью электрическом приводе. У новой модели уже есть имя: концептуальный электрокар Mission E – теперь так обозначается электромобильный проект Porsche в целом – получил название Taycan.

Под открытым небом

Под открытым небом

Пока Taycan еще секрет. На самом деле уже сегодня полностью электрифицированный спорткар Porsche ездит по обычным дорогам в рамках интенсивных испытаний в очень жарких и холодных регионах мира. Один из этапов — западная часть Южной Африки. Там работали более 60 специалистов Porsche на 21 закамуфлированном прототипе. Температура до +40° Цельсия стала испытанием и для человека, и для машины. Пройдено около 40 000 километров. К концу 2019 года, когда Taycan появится на рынке, пробег достигнет миллионов километров. Ведь первый электрокар Porsche должен надежно работать и в условиях интенсивного использования.

> 440 кВт (600 л.с.)
суммарной мощности должен достичь Taycan.

800 в
С таким напряжением работает система привода Taycan. Новый опыт даже для сотрудников цеха прототипов.

Около 40 специалистов
создают в Porsche прототипы Taycan.

Трехзначной
цифрой обозначается число созданных прототипов Taycan. Точное количество? Это секрет!

СОБЛЮДАЯ СЕКРЕТНОСТЬ

СОБЛЮДАЯ СЕКРЕТНОСТЬ

Работникам цеха прототипов в Цуффенхаузене Taycan знаком вдоль и поперек задолго до того, как весь остальной мир увидит электрокар впервые. Именно здесь рождается каждая новая модель Porsche. То, что разработано конструкторами для первого полностью электрифицированного Porsche, модели Taycan, — 800-вольтная технология, система батарей, комплексная система охлаждения — специалисты строго засекреченного производства прототипов превращают в первые опытные образцы. В то же время они генерируют идеи для серийного производства, тестируя, совершенствуя все необходимые концепции монтажа и логистики. Кроме того, они обучают коллег из отдела сборки для оптимальной подготовки серийного производства Taycan.

Привод

> 500 км
Taycan не только спортивный автомобиль, он еще и практичен в повседневном использовании благодаря запасу хода более чем 500 километров.

> 440 кВт
Такую мощность обеспечивают Taycan два возбуждаемых от постоянных магнитов синхронных двигателя (PSM).

800 в
С таким напряжением работает система привода модели Taycan.

< 3,5 сек.
требуется Taycan для разгона с 0 до 100 км/ч. Невероятный вращательный момент сразу обеспечивает спортивное ускорение.

→ Ситуация

Борьба с глобальным потеплением, новые рынки, уменьшение зависимости от ископаемых энергоносителей — понятие мобильности переосмысливается, особенно в автомобилестроении. Дальнейшее развитие электромобильности является перспективной темой для промышленности во всем мире. Это ключ к экологически чистому транспорту. Политические решения очень важны. До 2020 года европейским автопроизводителям необходимо достичь в новых автомобилях уровня выброса углекислого газа в среднем 95 грамм на километр.

Для Porsche будущее — это электродвигатель. В 2025 году каждый второй проданный Porsche должен иметь электропривод.

Количество электрокаров в мире действительно стремительно растет. К началу 2018 года их число возросло приблизительно до 3,2 миллиона, увеличившись на 55 % по сравнению с прошлым годом. Сюда входят все автомобили, которые используют электрозарядку, следовательно, и плагин-гибриды. Форсируется такое развитие рынка, прежде всего, Китаем. Сегодня там более 1,2 миллиона электромобилей. Только в 2017 году их число выросло на 579 000. В США количество электрокаров в 2017 году увеличилось на 195 000, составив более 750 000 экземпляров. Германия в этом отношении уступает, но и там количество электрокаров возросло с 54 490 до 92 740. Их доля среди новых автомобилей составила 1,6 %. Если динамика роста останется на уровне 2017 года, то к 2025 году число новых электрокаров во всем мире достигнет 25 миллионов.

Для Porsche будущее — это электродвигатель. Компания намерена быстрее других немецких автопроизводителей перейти на их производство. В 2025 году каждый второй проданный Porsche должен иметь электропривод. Первой электромоделью Porsche, которая выйдет на рынок в 2019 году, станет Taycan. Планируется выпуск 20 000 единиц в год. Это составляет две трети от текущих продаж модели 911.

→ Вызовы

Политические предписания по окиси азота и CO2, а также урбанизация двигают вперед электрификацию автомобильной отрасли. Во всем мире жизнь перемещается в города. Начиная с 2007 года, количество жителей в городах и в сельской местности сравнялось. Самые высокие показатели урбанизации наблюдаются в некоторых регионах Азии и Африки. Символами прогрессирующей урбанизации стали такие мегаполисы, как Токио, Мумбаи или Шанхай.

Все это сильно влияет на автомобилестроение. Важнейшей задачей Porsche является участие в этих переменах, создавая спортивные автомобили, уникальные по дизайну и практичные в повседневном использовании благодаря большому запасу хода. Вызов звучит так: как создать электрокар, который задает тон в вопросах надежности, эффективности, динамики и повседневной практичности? Каким образом можно компенсировать вес аккумулятора? Благодаря чему электромобиль будет восприниматься как типичный Porsche?

→ Путь Porsche

Инженеры из Вайссаха разработали для первого электрокара Porsche концепцию двигателя, которая следует принципу «Intelligent Performance», заложенному в каждом Porsche. «Для Taycan мы выбрали возбуждаемые от постоянных магнитов синхронные двигатели (PSM)», рассказывает руководитель проекта приводов Хайко Майер. «В них сочетаются высокая плотность мощности, длительный срок эксплуатации и максимальная эффективность». Два таких синхронных двигателя, подобно тем, что использовались в Porsche 919 Hybrid, победившем в Ле-Мана, обеспечивают вращательное движение, которое может быть востребовано в любой момент. Это выглядит так: магнитное поле статора заставляет вращаться постоянно намагниченный ротор.

Моторы PSM — турбодвигатели среди электроагрегатов. Они отличаются очень высокой длительной производительностью и эффективностью. Один двигатель Taycan приводит в действие задний мост, другой — передние колеса. Вместе они дают более 440 кВт (600 л. с.) и питаются от аккумуляторов, которые должны обеспечить запас хода в 500 километров. За неполные 3,5 секунды Taycan разгоняется до 100, а за неполные 12 секунд — до 200 километров в час. Двигатели PSM очень эффективно, равномерно и устойчиво преобразовывают энергию в мощность, но при этом вырабатывают относительно мало тепла. Так что и Porsche с электроприводом, конечно, годен для кольцевых гонок.

Кроме того, двигатели PSM обеспечивают очень компактную конструкцию. «При одинаковой мощности конструкция двигателя и аккумулятора получается меньше и легче», говорит Майер. Для еще большей экономии места индукторная катушка электродвигателя делается по принципу «шпилька». «Провода катушек не круглые, а прямоугольные», объясняет НасерАбу Дакка, руководитель отдела электродвигателей Porsche. «Провод намотан плотнее и в катушках больше меди. В результате при одинаковых объемах возрастают мощность и крутящий момент». Высокоточная электроника Taycan также нацелена на эффективность. Инверторы, которые для двигателя превращают постоянное напряжение аккумулятора в переменное, работают не с фиксированной тактовой частотой, как обычно, а с непрерывно меняющейся. «Так электродвигатель всегда работает в идеальном режиме», объясняет Майер. Принципу «Intelligent Performance» отвечает и система охлаждения. Температурные датчики регистрируют в реальном времени тепловые нагрузки, а программное обеспечение заботится о том, чтобы вода охлаждения сразу подавалась в нужную точку. Если водитель нажимает педаль газа, то система охлаждения также работает на полную мощность и следит за соблюдением стабильных показателей.

Аккумулятор

Запас хода
для покупателей электромобилей является самым важным критерием.

От 20 до 40 °C
оптимальная рабочая температура для литий-ионного аккумулятора.

6 млрд.
евро инвестирует Porsche в электромобильность до 2022 года.

4 в
напряжения имеет каждый элемент аккумулятора на 800 вольт.

100 %
экологически чистого тока использует Porsche на своих производствах в Германии.

→ Ситуация

Аккумулятор — сердцевина электромобилей. В сравнении с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания электрокары дороже и, в общем, менее популярны из-за низкого запаса хода и недостаточной инфраструктуры энергоснабжения. Надежность аккумуляторов также вызывает сомнение у некоторых покупателей. Их технология является сложной и ставит перед производителям новые задачи. Требования к аккумуляторам для использования в электрокарах очень высоки.

«Запас хода для покупателей электромобилей является одним из важнейших критериев», считает Отмар Биче, отвечающий в Porsche за электромобили. На сегодняшний день тон задают новейшие литий-ионные технологии. Их удельное энергосодержание составляет сегодня примерно 270 ватт-часов на килограмм (Вт·ч/кг). Подобно совершенствованию мобильных телефонов и их батарей аккумуляторная технология постоянно прогрессирует, наращивая мощность до пяти процентов ежегодно.

Растущее значение электромобильности заставляет разработчиков во всем мире напряженно искать наилучшие решения. Исследования ведутся как в направлении оптимизации имеющейся литий-ионной технологии за счет новых материалов, так и в плане разработки совершенно новых аккумуляторных технологий на основе твердотельных электролитов.

→ Вызовы

Говоря об аккумуляторе, следует учитывать три важных фактора — вес, температуру и наличие ресурсов. Теоретически уже сегодня дальность пробега может быть более 500 километров. Одна проблема: вес аккумулятора. Для ее решения ионы лития в батарее необходимо «упаковать» как можно плотнее. Чем больше их, тем больше электронов, и, соответственно, энергии, можно сконцентрировать в одинаковом объеме. Для этого надо изменить физические и химические процессы на атомном и молекулярном уровнях элемента аккумуляторной батареи. Это весьма сложно. Кроме того, батарея функционирует безупречно только при оптимальной температуре. Литий-ионный аккумулятор лучше всего работает при 20–40 °С. Это касается как режима зарядки, так и движения. Наконец, у автопроизводителей есть еще две проблемы центрального значения: наличие в достаточном количестве сырья и его устойчивая добыча. К решению этих проблем Porsche уже основательно готовится.

→ Путь Porsche

Скорость, а не вес — таков девиз в Вайссахе. Вместо тяжелых батарей Porsche делает ставку на быструю зарядку. Для этого ток проходит через примерно 400 элементов аккумулятора, соединенных последовательно и параллельно. У каждого элемента напряжение около 4 вольт. Благодаря системе управления батареей получается аккумулятор на 800 вольт. «При этом большим вопросом было обеспечение его высокой мощности, как при зарядке, так и при использовании заряда, во всем температурном диапазоне», говорит Нора Лобенштайн, отвечающая в Porsche за все системы накопления энергии. Решение заключается в «умном» протоколе зарядки и эффективной системе теплообмена, которые быстро обеспечивают аккумуляторам рабочую температуру, а при высокой нагрузке, когда требуется большая энергоотдача или быстрая зарядка, — надежное охлаждение. Цель системы быстрой зарядки Porsche — «заправиться» электричеством на 400 км пробега где-то за 15 минут. Преимуществом аккумулятора на 800 вольт является не только сокращение времени остановки для подзарядки, но и наличие более тонких кабелей в автомобиле, что снижает вес.

Автомобили Porsche долговечны, они служат намного дольше других марок. Аккумуляторы Porsche должны стать такими же.

Нора Лобенштайн в теме аккумуляторов этим не ограничивается. Для Porsche принцип устойчивого развития больше, чем маркетинговый девиз. Поэтому она интенсивно занимается вопросом повторного использования аккумуляторов в будущем. Автомобили Porsche долговечны, они служат намного дольше других марок. Аккумуляторы Porsche должны стать такими же. Они должны обрести, по меньшей мере, вторую жизнь. 

Зарядка

800 в
Новое поколение зарядных колонок разработано для аккумуляторов на 800 вольт, но они также совместимы со всеми имеющимися на рынке автомобилями с напряжением 400 вольт и ниже.

15 мин.
Примерно через 15 минут аккумулятор Taycan вновь заряжен для следующих 400 километров.

10 дюймов
Размер сенсорного дисплея таков, чтобы даже в солнечную погоду быть оптимально читабельным.

CCS
Porsche делает ставку на Combined Charging System, являющуюся стандартной в Европе и США для заправки переменным (A/C) и постоянным током (D/C). В Японии и Китае Porsche будет придерживаться местных стандартов.

→ Ситуация

Большие расстояния между электрозаправками, неунифицированные способы оплаты, конкурирующие системы штекеров, слишком слабые электросети — при попытке зарядить пустые аккумуляторы водителям приходится нелегко. С международными стандартами повсеместного обеспечения современными электрозаправками для миллионов электрокаров дело не ладится до сих пор! Кондуктивная и индуктивная зарядка отличаются по принципу работы. Во время кондуктивной зарядки передача энергии между автомобилем и электросетью происходит с помощью зарядного кабеля и системы модульных разъемов. При индуктивной зарядке имеет место беспроводная передача энергии между автомобилем и электросетью посредством электромагнитной индукции.

Кондуктивная зарядка посредством кабеля может быть двух видов: зарядка переменным током (A/C) из розетки с напряжением 400 вольт и мощностью максимум 22 кВт и зарядка постоянным током (A/C) мощностью до 350 кВт. Переменный ток используется обычно дома и на рабочем месте, зарядка же постоянным током для быстрой подзарядки в пути. Для зарядки переменным током требуется настенное зарядное устройство или соответствующее кабельное соединение автомобиля с розеткой. На общественных зарядных колонках постоянного тока достаточно специального кабеля со штекером CCS.

Потребность в дополнительном количестве электроэнергии до 2025 года относительно невелика. Согласно прогнозам, обусловленн ая электромобильностью потребность будет возрастать сначала постепенно, в зависимости от региона. Только в последующий период, до 2035 года, потребность в электроэнергии значительно возрастет, в первую очередь из-за электромобильности в Китае.

→ Вызовы

Выйти из автомобиля, открыть крышку бака, вставить заправочный пистолет, оплатить и через несколько минут продолжить движение. Привычная процедура для водителей. Необходимая техника для зарядки электрокаров в принципе существует, и в Европе уже началось создание зарядной инфраструктуры зарядки. Однако обеспечение простого и быстрого процесса зарядки электрокаров на автобанах и в городах нуждается в согласованиях и договоренностях на международном уровне, что само собой, к сожалению, не происходит. Требуется политическое решение, так как мощность имеющихся сегодня единичных колонок быстрой зарядки редко превышает 50 киловатт. Понадобится около часа времени зарядки, чтобы проехать следующие 250 километров. Как ускорить электрозаправку? Как создать достаточное количество стандартизованных электрозаправок? Каким образом увеличить мощность электросетей?

→ Путь Porsche

Для создания широкой зарядной сети для электрокаров требуются годы. Porsche берется ускорить процесс. «Быстрая зарядка возможна только с высокой зарядной мощностью, это было ясно с самого начала», говорит Фабиан Грилль, развивающий для концерна инфраструктуру электрозаправок. Коллеги в компании уже обеспечили одну важную предпосылку: Taycan, первый полностью электрифицированный спорткар Porsche, работает на аккумуляторе 800 вольт. Для использования этих технических возможностей в реальной жизни Porsche форсирует создание инфраструктуры для быстрой зарядки.

Разработки идут в трех направлениях. Первое: зарядка дома — от зарядной колонки или через индуктивную катушку на днище автомобиля. Второе: зарядка в городе благодаря имеющейся уже инфраструктуре. И, наконец, третье направление: зарядка на станциях вдоль основных европейских магистралей. Последним занимается совместное предприятие Ionity. C BMW Group, Daimler AG, Ford Motor Company, а также концерном Volkswagen, представленного брендом Audi, компания Porsche определяет контуры создания мощной сети станций быстрой зарядки для электрокаров в Европе. Сооружение и эксплуатация в общей сложности 400 станций быстрой зарядки до 2020 года — важные шаги для обеспечения электромобильности на протяженных маршрутах, а также для ее утверждения на рынке. Каждая станция быстрой заправки Ionity будет иметь несколько зарядных колонок. Станции обеспечат зарядку автомобиля через каждые 100–150 километров в европейской сети автомагистралей. С ростом числа электромобилей будет расширяться и эта инфраструктура. Таким образом, до 2020 года, в независимости от марки и мощности автомобиля, клиенты получат доступ к тысячам пунктам зарядки HPC (High Power Charging). Мощность зарядки до 350 киловатт на колонку делает возможным существенно сократить время зарядки для соответственно приспособленных электрокаров по сравнению с существующей сегодня системой.

Porsche со своим дочерним конструкторским бюро Porsche Engineering делает ставку на собственную модульную концепцию ультрабыстрых зарядных парковок.

«Вставить вилку и быстро зарядить» — вот девиз. Полная автоматизация оплаты. Porsche со своим дочерним конструкторским бюро Porsche Engineering делает ставку на собственную модульную концепцию ультрабыстрых зарядных парковок. Это разумная система: будь то отдельные станции в сельской местности или десятки электрозаправок на автострадах, сеть можно развить в любом масштабе. Это важно для ведения эффективного и прибыльного бизнеса на зарядных парковках. Для клиентов Porsche, в первую очередь, важно иметь возможность быстрой зарядки там, где отсутствуют мощные электросети. Это возможно благодаря промежуточным батареям аккумулятора, которые в любой момент могут дать достаточно мощности. Быстрая зарядка, которой хватает на 400 километров, на каждой электрозаправке Porsche занимает около 15 минут. Пользование посредством сенсорного экрана является таким же простым и надежным, как и пользование банкоматом. Создание всеобъемлющей электрозарядной инфраструктуры форсируется также в США и Китае.

Впрочем, решение Porsche является универсальным для любого электромобиля. Электроника распознает его тип и понижает силу тока, если модель не предназначена для быстрой зарядки. С такой инфраструктурой новшество превращается в обыденное явление, обеспечивая надежный запас хода.

Johannes Winterhagen
Johannes Winterhagen

Laurin Paschek
Laurin Paschek

Frank Giese
Frank Giese
Sebastian Missel
Sebastian Missel