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保時捷致力於2030年達成整體價值鏈碳中和,電動車系為成功要件、電池角色至關重要!

Written by: Jason Hu

電動車一生中所產生的二氧化碳,將近一半源自於製造階段,包括來自原物料提取和加工過程所造成的碳排放,其次才是車輛操作過程中,因充電使用的能源組成結構、充電效率、車輛效率和駕駛風格差異所產生的碳排放。車輛生命週期結束時,回收和後續物料處理階段所造成的二氧化碳排放量其實最低。

個別而言,用於動力總成系統的電池對電動車的碳排放影響最大:約佔Taycan製造過程總碳排放量的40%。換句話說,能源載體的大小將左右電動車的碳足跡;畢竟,電池大小必須合適,方確保這些車輛能滿足客戶的期望和需求。

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一項由美國汽車製造商進行的研究發現,對電量耗盡而可能被迫中斷行程的擔憂,已經成為阻礙消費者購買電動車的主因。優化電池容量和電池效率,將讓電動車更符合消費者的需求。部份汽車製造商已能推出續航里程超過600 km的電動車型,而續航里程較短、適合更短旅程的小型電動車也逐漸受到歡迎。

最理想的電池設計

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一如以往,保時捷以嶄新、充滿開創性的方法因應這項挑戰。透過優先定序分析及實際經驗,嘗試在被認為彼此衝突的需求之間,開發出可達成最佳平衡的電池尺寸,舉例而言,保時捷的車主非常在乎動態駕駛體驗,但同時期待在短時間內就能完成長途旅程需要的充電。而統計數據發現,多數車主每天行駛里程不到80 km,將近80%的每周行駛里程甚至不到 450 km。

人們普遍認為,大型動力總成電池等同於動態性能;然而,紐柏林北環賽道 (Nordschleife track)上的模擬單圈成績卻證明了,事實並非如此。保時捷進行了數據計算,發現配備85.1 kWh電池、總重2,419 kg的虛擬Taycan Turbo S,在虛擬環境的單圈成績僅需7分39秒5。

當電池容量減少到70 kWh,車身重量也將下降到2,310 kg。減少電池電量代表Taycan的單圈成績會增加0.7秒。雖然採取較低的車重配置可在2.90秒內實現0~100km/h加速,比參考車輛快0.02秒;然而,相同的配置,Taycan加速到200 km/h的時間為9.51秒,約慢了0.8秒。這些數據說明了,降低車身重量無法彌補減少的電池容量。

相比之下,100 kWh的電池將使整車重量增加107 kg,儘管電池更強大,單圈時間卻只提高到7分42.2秒,3.04秒完成0~100km/h加速,0~200km/h為9.71秒。當電池容量增加為130 kWh,車身總重增加為2,743 kg時,重量對速度的影響便更為顯著,單圈成績來到7分48.2秒,3.28秒完成0~100 km/h加速,0~200km/h為10.48秒。

800V充電技術與高效DC直流充電

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保時捷的研究發現,雖然降低電池容量是減少生產過程碳排放的最好方式,中型電池卻可提供最優異的駕駛動態,大型電池則提供了更長的續航里程,並可縮短行程時間。然而,保時捷獨特的800V充電技術和高效的DC直流充電,卻能讓Taycan可在短短5分鐘內儲入行駛100公里所需的電量。絕大多數研究建議,電動車最佳的行程比例是每充電15分鐘達成2小時的行駛里程;Taycan已能實現這樣的效率,達成更強續航力、行駛長途旅程的目標。

在考慮如何於里程、性能和永續性間達成平衡點時,對保時捷來說,最重要的是行駛時間,並找出100 kWh的電池是長途旅程最佳選擇的解方。未來,電池的研發將繼續朝向優化動態駕駛表現和充電時間的方向努力,我們期待這將同時為減少碳排放帶來更大的進展。與第一代車型相比,尚未推出的第二代電動車在其生命週期中產生的二氧化碳量將減少約四分之一,而電池技術本身將對減少車輛碳足跡帶來最主要的貢獻:透過新的電池技術降低能耗,更高的充電容量提升效率。

新電池技術改善生態平衡

與此同時,我們也可望增加電池可回收原物料的比例,大幅提高永續性,讓保時捷真正有機會在 2030 年實現價值鏈碳中和的目標。 

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