Teknologia Porschen uuden täyssähköisen Cayennen taustalla – Formula E -maailmanmestarin asiantuntemuksella

• Porsche 99X Electric -teknologia uudessa täyssähköisessä SUV-mallissa

• Öljyjäähdytetty sähkömoottori lisää jatkuvaa tehoa ja tehokkuutta

• Suorituskykyinen rekuperaatio lisää toimintamatkaa ja taloudellisuutta

• Pikalataus mahdollistaa yli 300 kilometrin toimintamatkan lisäämisen 10 minuutissa

Kun Porsche tuo markkinoille täyssähköisen Cayennen, se ei ainoastaan lanseeraa uutta täyssähköistä mallisarjaa – vaan siirtää myös osan moottoriurheiluteknologiasta sarjatuotantoon. Lukuisat innovaatiot perustuvat suoraan Formula E -sarjan kehitystyöhön, jossa Porsche on hallitseva maailmanmestari sekä tiimien että valmistajien mestaruusluokissa. Täyssähköisen Cayennen myötä urheiluautovalmistaja osoittaa, että sen tie kohti kestävämpää liikkuvuutta ei ala piirustuspöydältä, vaan kilparadalta.

Uusi täyssähköinen Cayenne hyötyy suuresti urheiluautovalmistajan kokemuksesta Formula E:ssä. Osa täyssähköisen SUV-mallin teknologiasta on peräisin Porsche 99X Electric -mallista ja asettaa uusia standardeja taloudellisuuden ja suorituskyvyn osalta. Molemmissa autoissa käytetään muun muassa sähkömoottorin suoraa öljyjäähdytystä ja niissä on jopa 600 kW:n rekuperointikapasiteetti.

"Formula E on meidän kehityslaboratoriomme tulevaisuuden sähköiselle liikkuvuudelle. Sieltä saamme arvokkaita oivalluksia tieliikenteeseen tarkoitetuille urheiluautoillemme", sanoo Porschen tutkimus- ja kehitysjohtaja Michael Steiner. "Uusi täyssähköinen Cayenne osoittaa, kuinka nopeasti tällainen teknologiansiirto tapahtuu Porschella, ja kuinka merkityksellinen sitoutumisemme sähköiseen kilpasarjaan on sarjatuotannolle."

"Formula E:ssä tehokkuus ratkaisee voiton ja tappion. Tämä periaate ohjaa myös täyssähköisen Cayennen suunnittelua", jatkaa Florian Modlinger, Formula E tehdastiimin johtaja ja Porsche-tehdastiimin päällikkö. "Tehokkuus ei ole keskiössä vain autojen osalta; myös kilpa-ajossa todistetut ketterät työskentelytavat voivat auttaa lyhentämään kehitysaikoja ja nopeuttamaan teknologiansiirtoa."

Moottoriurheilun ja sarjatuotannon johtajat työskentelevät lähekkäin Weissachissa. Tämä edistää tiedonvaihtoa projektien välillä. Se, mitä testataan kilparadalla, inspiroi sarjatuotantoa – ja päinvastoin: kilpa-auto oppii toisinaan myös tieliikenteeseen tarkoitetusta autosta. Lataus on todennäköisesti näkyvin osa teknologiansiirtoa; 99X-kilpa-auton ja sähköisten Porsche-urheiluautojen latausportti ja liittimet ovat täysin samanlaiset. Taustalla oleva CCS (Combined Charging System) -teknologia on standardi sekä tieliikenteessä että Formula E:ssä.

Suora jäähdytys maksimaalisen tehokkuuden ja kompaktin rakenteen saavuttamiseksi

Erinomainen esimerkki moottoriurheilusta sarjatuotantoon siirtyvästä teknologiasta on suora öljyjäähdytys. Tässä kaikki sähköisen voimansiirron virtaa johtavat komponentit jäähdytetään suoraan erityisesti kehitetyn nesteen avulla, mikä parantaa merkittävästi tehokkuutta ja jatkuvaa suorituskykyä. Porsche on käyttänyt tätä innovatiivista teknologiaa Formula E:ssä projektin alusta lähtien – yhä kasvavassa määrin. Vuodesta 2023 lähtien GT4 e-Performance -testiautossa kokeiltiin suoraa öljyjäähdytystä kilparadalla. Nyt se siirtyy sarjatuotantoon ja sitä käytetään täyssähköisen huippumalli-Cayennen taka-akselin sähkömoottorissa.

Tavanomaisissa sähkömoottoreissa jäähdytysneste kiertää staattorin ulkopuolella olevassa vaipassa, mutta suorassa jäähdytyksessä neste virtaa suoraan kuparijohtimien vieressä staattorin uria pitkin. Tämä mahdollistaa lämmön poistamisen suoraan sieltä, missä se syntyy. Saavuttaakseen saman tehokkuuden ja suorituskyvyn, vesivaipalla jäähdytetyn moottorin pitäisi olla noin 1,5 kertaa suurempi. Suoran jäähdytyksen ansiosta Cayenneen voitiin valita rakenne, joka mahdollistaa jopa 98 prosentin hyötysuhteen. Kilpaversio 99X:ssä saavuttaa vieläkin korkeamman arvon.

Äärimmäisen korkea rekuperointiteho – jopa 600 kW

Rekuperaatio parantaa merkittävästi molempien autojen taloudellisuutta. Jarrutuksen aikana talteen otettu energia syötetään takaisin akkuun ja voidaan käyttää uudelleen liikkumiseen. Suurempi rekuperaatio mahdollistaa pidemmän toimintamatkan ja lopulta pienemmät akut – avain parempaan suorituskykyyn sekä urheilu- että kilpa-autoissa. Formula E:ssä käytettävissä olevan energian määrä on tarkoituksella rajoitettu: 99X Electric saa aloittaa kilpailun enintään 38,5 kWh:n käyttökelpoisella energialla akussa. Jos se palauttaa jarrutuksen aikana enemmän energiaa kuin kilpailijansa, sillä on enemmän energiaa käytettävissä loppukiriin.

"Rekuperaation haaste on erittäin monimutkainen", sanoo Modlinger. "Jarrutettaessa haluamme palauttaa mahdollisimman paljon energiaa samalla kun vähennämme nopeutta mahdollisimman nopeasti. Jarrutuspaineen mukaan aktivoimme myös etupyörien jarrut. Auton tasapainon tulisi vastata kuljettajan mieltymyksiä – se vaikuttaa kuljettajan luottamukseen autoon ja siten suorituskykyyn. Tieliikenteessä kyse on myös ajoturvallisuudesta. Tämän kaiken yhdistämiseksi jarrutuksen aikana toimii useita ohjelmistoja – valtava alue mahdolliselle tiedonsiirrolle."

Cayennessa voidaan saavuttaa jopa 600 kW:n rekuperointiteho, riippuen nopeudesta, lämpötilasta ja akun varaustilasta. Tämä tarkoittaa, että SUV-malli saavuttaa saman huippuarvon kuin 99X Electric. Myös Cayennessa suorituskykyinen rekuperaatio pysyy aktiivisena dynaamisen ajon aikana. Arkisissa ajotilanteissa noin 97 prosenttia kaikista jarrutuksista tapahtuu puhtaasti sähköisesti, ilman että mekaanisia levyjarruja tarvitaan avuksi. Ajotilanteesta riippuen rekuperaatio voi jatkua, kunnes auto pysähtyy. Vasta kun hidastus ylittää rekuperaation rajan, kitkajarrut etu- ja taka-akseleilla aktivoituvat huomaamattomasti – täydellinen yhdistelmä tehokkuutta ja ajomukavuutta, moottoriurheilun inspiroimana.

Nopeat lataus- ja pikalatausprosessit

Viime kaudesta lähtien Formula E on ottanut käyttöön pikalatauspysähdykset, joita kutsutaan nimellä Pit Boosts. 30 sekunnin lataus 600 kW:n latausteholla antaa 99X Electricin akulle 10 prosentin energialisäyksen. Täyssähköinen Cayenne on myös suunniteltu nopeisiin pysähdyksiin; sen akun lataaminen 10 prosentista 80 prosenttiin vie alle 16 minuuttia.

Ratakilpailut ei ole ainoa paikka, jossa lämpötilat nousevat. Lämpötilat vaihtelevat suuresti myös arkiajossa. Porschen filosofia on, että korkea latausteho on saavutettava myös haastavissa olosuhteissa ja laajalla akun varaustilan (SoC) alueella. Cayennen DC-latausteho on jopa 400 kW. Pikalataus on mahdollista akun lämpötilan ollessa vähintään 15 °C. Noin 55 prosentin varaustilaan asti latausteho on yli 350 kW – joten pikalatausprosessit ovat erittäin vakaita. Sopivalla latausasemalla 10 minuutin latauksella voidaan saada lisää yli 300 km toimintamatkaa.

Formula E toimii myös pikalatauksen testilaboratoriona ja näyteikkunana: "Ajajat ajavat autoja äärirajoilla – joskus polttavan kuumissa kaupungeissa, kuten Jakartassa. Kun tulemme varikolle lataamaan, järjestelmän lämpötilat ovat usein erittäin korkeita", sanoo Modlinger. "Samaan aikaan haluamme pitää kilpa-auton jäähdytysvaatimukset mahdollisimman alhaisina, koska jäähdytys kuluttaa energiaa ja voi laitteistosta riippuen lisätä painoa. Pit Boost -pysähdysten aikana pystymme osoittamaan energiansyötön, jossa on valtava latausteho äärimmäisissä olosuhteissa."

Formula E:ssä Porsche investoi käytettävissä olevan budjettinsa ensisijaisesti niihin auton osiin, jotka ovat merkityksellisiä myös tieliikenteessä. Sääntöjen mukaan nämä komponentit sijaitsevat korirakenteen alla. Modlinger: "Tekniset haasteemme eivät näy ulospäin. Mutta ne ovat merkittäviä ja monilta osin samanlaisia kuin ne, joita kohtaamme sähköisissä tieliikenteeseen tarkoitetuissa urheiluautoissamme."

Katso video: Uusi täyssähköinen Cayenne hyötyy suuresti urheiluautovalmistajan kokemuksesta Formula E:ssä.

Lisätietoja sekä video- ja kuvamateriaalia on saatavissa Porschen uutishuoneesta: https://newsroom.porsche.com/en.html