Loạt ảnh “Nội soi” Porsche TAYCAN 2020 giúp bạn hiểu thấu công nghệ tiên tiến

Những góc nhìn sâu về kỹ thuật giúp bạn đọc dễ hiểu hơn về xe điện Porsche Taycan 2020 mang sứ mệnh tiên phong vừa được ra mắt toàn cầu.

Ngày 4/9/2019, Porsche chính thức ra mắt toàn cầu mẫu xe điện Porsche Taycan 2020 đồng loạt ở cả 3 địa điểm quan trọng: Trung Quốc, Bắc Mỹ và Châu Âu. Không chỉ là mẫu xe điện thương mại đầu tiên của Porsche mang sứ mệnh tiên phong vào kỷ nguyên mới, Taycan vẫn mang “gen” truyền thống của Porsche – đó là khả năng đem lại cảm giác điều khiển đầy hứng khởi cho người lái khi ngồi sau vô-lăng.

Trong đợt ra mắt đầu tiên này, Porsche tung ra 2 phiên bản cho Taycan, gồm Taycan Turbo 680PS có giá 152.136 euro và bản mạnh hơn là Taycan Turbo S 761PS có giá 185.456 euro. Mức giá này là dành cho thị trường quê nhà Đức, đã gồm VAT và trang bị theo đặc tính địa phương.

Xedoisong đã giới thiệu chi tiết về Porsche Taycan 2020 hoàn toàn mới ngay sau lễ ra mắt xe toàn cầu. Tuy nhiên trong bài này, Xedoisong đưa ra loạt hình ảnh “nội soi” mang tính chất cắt lớp kỹ thuật của Porsche Taycan để có được góc nhìn sâu sắc và dễ hiểu hơn về Taycan. Loạt hình ảnh cho thấy rõ hơn về cấu trúc của hệ động lực thuần điện, cách bố trí bộ pin nguồn, động cơ và hộp số, hệ thống làm mát cho bộ pin cũng như động cơ điện, cấu trúc khung sườn với các lớp vật liệu hòa trộn…

Như đã giới thiệu, cả Taycan Turbo và Taycan Turbo S đều được trang bị một cặp mô-tơ điện với tổng công suất 625PS (460kW). Tuy nhiên đây không phải là công suất cực đại của chúng. Với tính năng Overboost, Taycan Turbo được đẩy công suất lên mức 680 PS (500kW) và mô-men xoắn 850Nm, giúp nó chỉ mất 3,2 giây để tăng tốc 0-100km/h và đạt 0-200km/h chỉ trong 10,6 giây khi kích hoạt hệ thống hỗ trợ “đề pa” Launch Control.

Trong khi đó, Taycan Turbo S được đẩy lên 761PS (560kW) và mô-men xoắn 1.050Nm, giúp xe tăng tốc 0-100km/h chỉ mất 2,8 giây và 0-200km/h mất 9,8 giây. Cũng chú ý rằng, tự trọng của Taycan Turbo và Taycan Turbo S lần lượt là 2.305kg và 2.295kg.

hình ảnh cắt lớp cấu trúc hệ động lực Porsche Taycan Turbo S

Trên Taycan, Porsche bố trí ở mỗi trục một động cơ điện, với động cơ ở cầu trục sau có công suất lớn hơn. Tuy nhiên loại động cơ điện mà hãng sử dụng là các mô-tơ với nam châm vĩnh cửu đồng bộ nằm giữa rotor và stator. Loại mô tơ điện này có giá thành đắt hơn nhưng nhỏ và nhẹ hơn.

Động cơ điện vĩnh cửu tiên tiến dùng cho Porsche Taycan

Để kiểm soát sức mạnh từ 2 động cơ điện này, Porsche đã trang bị cho Taycan tới 2 hộp số: trong đó hộp số chính điều khiển mô-tơ ở cầu sau. Hộp số này có 2 cấp – 1 có tỷ số truyền thấp để tăng tốc nhanh hơn, trong khi cấp số còn lại có tỷ số truyền lớn hơn để xe vận hành giảm tiêu hao năng lượng. Ở cầu trước là một hộp số nhỏ với trọng lượng chỉ 16kg. Cấp số phù hợp sẽ được chiếc xe lựa chọn không chỉ dựa vào cách người lái đạp ga, mà tuỳ vào 1 trong 5 chế độ lái mà người điều khiển đang chọn: Range, Normal, Sport, Sport Plus và Individual.

Hộp số 2 cấp kết hợp với động cơ điện chính đặt ở trục sau của Porsche Taycan

Đương nhiên, động cơ sẽ không thể hoạt động được nếu không có nguồn điện, và điều này được cung cấp bởi khối pin Li-ion công suất 93,4kWh nằm dưới sàn xe. Hệ thống sạc 800V đã khiến Taycan trở nên khác biệt – nó là chiếc xe điện thương mại đầu tiên sử dụng công nghệ này, thay vì công nghệ sạc 400V như nhiều mẫu xe điện phổ biến hiện nay trên thị trường. Đây là bài toán mà Porsche đã tính trước cho tương lai, khi hiện tại ngay cả những hệ thống sạc nhanh nhất cũng chỉ đạt 270kW.

Hệ thống sạc 800V là một công nghệ đột phá của Porsche Taycan

Khái niệm “hiệu suất thông minh” được đại diện Porsche lý giải một phần bằng hệ thống sạc điện 800 volt hoàn toàn mới so với hệ thống sạc 400 volt mà các hãng xe khác đang phát triển. “Điện áp cao hơn cũng có nghĩa ta có thiết kế một hệ thống điện nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn với hệ thống cáp đường kính nhỏ hơn và hiệu quả hơn. Ngoài ra, một hệ thống 800 V không có bất kỳ sự khác biệt nào về mặt an toàn so với hệ thống 400 volt từ lâu đã được sử dụng trong các loại xe hybrid và xe điện.” Ông Stefan Weckbach giải thích.

Tuy nhiên, câu hỏi đặt ra cho hệ thống sạc 800 volt này là liệu người sử dụng Taycan có đủ chỗ để sạc xe của họ không? Porsche cũng đã tính toán đến vấn đề này bằng cách kết hợp với các nhà sản xuất ô tô khác, hiện đang thiết lập hệ thống sạc nhanh cho xe điện dọc theo những con đường huyết mạch của châu Âu. Và đến năm 2020, Porsche sẽ có một mạng lưới hơn 400 trạm sạc. Trong thời gian hoàn thiện, người dùng Porsche Taycan có thể sử dụng chung bộ tăng áp cho phép người dùng Taycan sạc tại các trạm 400 volt.

Hệ thống thu hồi năng lượng điện trên Porsche Taycan

Với hệ thống sạc 800V hiệu suất cao, trên lý thuyết Taycan có thể sạc đầy từ 5-80% pin chỉ trong khoảng 22,5 phút, và có tầm hoạt động 96km với 5 phút sạc. Chuyển xuống hệ thống sạc nhanh DC 150kW, thời gian sạc từ 5-80% sẽ tăng lên 36 phút và lên tới 11 tiếng nếu dùng ổ điện 240V – 9,6kW. Theo chuẩn đo chung Thế giới WLTP, trên lý thuyết Taycan Turbo có thể đi được 450km mỗi lần sạc đầy, trong khi Turbo S chỉ đi được 412km. Tuy nhiên đây vẫn là những con số hấp dẫn so với xe điện.

Cấu trúc các lớp bộ pin nguồn Li-ion 93,4kWh

Theo Porsche, việc quản lý nhiệt một cách chuẩn xác và tinh vi trên mẫu xe điện Taycan cũng đã được chứng minh qua quá trình thử nghiệm thực tế. Hệ thống quản lý nhiệt xoay quanh hệ thống thông minh, hiệu quả cao để làm mát và sưởi ấm các bộ phận trong hệ thống điện áp cao, gồm cả động cơ điện cũng như bộ pin nguồn. Điều này ngăn chặn sự thất thoát tiềm ẩn về điện năng do sản sinh nhiệt quá mức và đảm bảo rằng nhiệt độ tối ưu cho quá trình sạc hiệu quả nhất luôn sẵn sàng khi xe đến trạm sạc.

Sơ đồ hệ thống giải nhiệt cho động cơ điện và pin nguồn của Porsche Taycan

Bên cạnh hệ động lực, đóng vai trò khung xương sống cho xe vẫn là một cấu trúc khung sườn tinh vi, hòa trộn của nhiều loại vật liệu khác nhau ở từng khu vực, ví dụ như thép cường lực siêu cứng hay nhưng loại nhôm khác nhau. (Chi tiết ở hình dưới).

Cấu trúc đa vật liệu ở khung sườn của Porsche Taycan

Porsche Taycan có cấu trúc treo trước độc lập kiểu wishbone kép với các tay đòn bằng nhôm và treo sau cũng là dạng độc lập đa liên kết bằng nhôm. Mặc dù vậy có vai trò quan trọng hơn chi phối đến đặc tính vận hành và kiểm soát của Taycan lại là hệ thống giảm xóc khí nén thích ứng với các bộ giảm chấn khí nén 3 khoang, kết hợp với hệ thống quản lý hệ thống treo chủ động Porsche Active Suspension Management (PASM) và hệ thống kiểm soát chassis 4D.

Ở tốc độ 90km/h, treo khí sẽ hạ thân xe xuống 10mm và tăng lên 12mm khi đạt 180km/h (hoặc nếu người lái chuyển sang chế độ Sport Plus). Nó cũng có khả năng nâng gầm lên cao hơn 20mm, nhưng ưu điểm lớn nhất của hệ thống treo khí đó là khả năng điều chỉnh độ cứng mềm theo yêu cầu.

Hệ thống điều khiển khung sườn chủ động PDCC

Trong khi đó, hệ thống kiểm soát chassis 4D đóng vai trò như bộ não của hệ thống treo – nó là thứ quyết định “ra lệnh” bộ phuộc hơi trở nên cứng hay mềm. Thêm tiền, khách hàng sẽ có tuỳ chọn hệ thống kiểm soát chassis chủ động Porsche Dynamic Chassis Control (PDCC), được chỉnh sửa từ Panamera để phù hợp với hệ động lực điện của Taycan. Tuy nhiên những chỉnh sửa này không ảnh hưởng tới chi tiết trung tâm của PDCC – đó là các thanh ổn định hệ thống treo có khả năng điều chỉnh điện cơ.

Nhờ PDCC nên dù Taycan có trọng lượng nặng, chiếc xe vẫn có thể vào cua với thân xe ổn định ít nghiêng – thậm chí dao động ngang của thân xe gần như không có. Ngoài PDCC, một trang bị không thể bỏ qua khi đặt hàng Taycan bản Turbo (tiêu chuẩn trên Turbo S) là hệ thống đánh lái trục sau. Nhân nói về cầu sau, chiếc xe cũng có một vi sai ở cầu này để kiểm soát sức mạnh truyền tới các bánh một cách hiệu quả nhất.

Một phần cấu trúc cụm động lực ở cầu trước Porsche Taycan

Hệ thống treo trước của Porsche Taycan dạng độc lập wishbone kép bằng nhôm, đi kèm bộ giảm xóc khí nén thích ứng 3 khoang

Một phần cấu trúc cụm động lực trên cầu sau

Hệ thống treo sau Porsche Taycan dạng độc lập đa liên kết

Thiết kế ngoại hình của Taycan không chỉ mang những nét đặc trưng trong ngôn ngữ thiết kế của Porsche, mà còn tối ưu triệt để hiệu quả khí động học. Trong việc phát triển Taycan, Porsche cũng đã tính toán rất kỹ lưỡng và hoàn thiện khả năng khí động học cho xe với rất nhiều bài thử, nhằm giảm sức cản không khí đến giá trị thấp nhất có thể. Kết quả là Porsche Taycan đó là độ cản gió cực thấp, đạt chỉ số cản gió Cd 0,22 với Taycan Turbo và Cd 0,25 với Taycan Turbo S.

Trong quá trình tối ưu về khí động học, đội ngũ thiết kế của Porsche phải giải quyết thêm vấn đề khác là thiết kế của Porsche Taycan. Với một chiếc xe thể thao chạy điện, gần như đi tiên phong phân khúc thì việc lựa chọn ngôn ngữ thiết kế hoàn toàn mới hay vẫn giữ những nét đặc trưng về phong cách thiết kế Porsche đã làm cho đội ngũ thiết kế đau đầu. Cuối cùng, đội ngũ thiết kế đã đạt được sự thống nhất là vẫn giữ phong cách thiết kế “đặc trưng” ngay cả khi một chiếc xe điện, Porsche Taycan phải đáp ứng được kỳ vọng của thị trường – ví dụ như đường nét thiết kế mềm mại uyển chuyển, đã trở thành nét đặc trưng của Porsche.

Theo ông Stefan Weckbach: “Porsche Taycan rõ ràng là một chiếc Porsche ngay từ cái nhìn đầu tiên. Bạn có thể chắc chắn rằng Taycan sẽ đáp ứng các tiêu chuẩn của Porsche về mọi mặt – từ việc lựa chọn vật liệu và thành phần riêng lẻ đến chất lượng tổng thể của xe, mọi thứ đã được tính toán kỹ lưỡng.”

Thiết kế gầm xe Porsche Taycan cũng được tối ưu khí động học

Và cũng nhớ rằng, để đảm bảo được độ tin cậy trong vận hành, Porsche đã triển khai chương trình thử nghiệm khắc nghiệt, rộng rãi và chuyên sâu ở nhiều phương diện. Ví dụ, Taycan được thử nghiệm trong nhiều điều kiện thời tiết và nhiệt độ khác nhau, từ lạnh giá đến nóng nực, điều kiện độ ẩm, cao độ…

Hãng xe Đức cho biết, tại Porsche, những mẫu xe điện cũng phải trải qua quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt tương tự những mẫu xe thể thao động cơ đốt trong. Ngoài việc kiểm tra hiệu suất vượt trội, những bài thử nghiệm cũng phải chứng minh sự thích nghi của mẫu xe trong việc sử dụng hàng ngày dưới mọi điều kiện khí hậu. Việc sạc pin hay kiểm soát nhiệt độ của hệ truyền động và khoang nội thất trong điều kiện khắc nghiệt là những tính năng đặc biệt mở rộng chỉ có trên dòng xe vận hành bằng điện. Ngoài ra, các yếu tố đặc trưng cần nghiên cứu và phát triển còn bao gồm hiệu suất mạch điện, khả năng tăng tốc nhiều lần cũng như phạm vi phù hợp sử dụng hằng ngày.

Nh ữ ng con s ố n ổ i b ậ t trong giai đo ạ n th ử nghi ệ m m ẫ u xe Porsche Taycan:

Khoảng cách tổng thể của quá trình thử nghiệm: Khoảng 6 triệu km, trong đó 2 triệu km là chạy sức bền.
Các quốc gia đã thực hiện thử nghiệm: tổng cộng 30, trong đó bao gồm Mỹ, Trung Quốc, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) và Phần Lan.
Nhiệt độ: Từ -35 độ C đến 50 độ C
Độ ẩm không khí: Từ 20% đến 100%
Độ cao: Từ 85m dưới mực nước biển đến 3.000m trên mực nước biển
Chu kỳ sạc: hơn 100.000 lần, sử dụng nhiều công nghệ sạc điện khác nhau trên toàn cầu
Đội ngũ phát triển dự án: 1.000 tay lái, kỹ thuật viên và kỹ sư Porsche.

Infographic đặc tính cơ bản của Porsche Taycan Turbo và Taycan Turbo S:

Theo Nghe nhìn Việt Nam