Potência sistemática

O Cayenne S E-Hybrid é o mais novo caçula de uma família com inovadores motores híbridos desenvolvidos na Porsche com a mais alta intensidade

Ele até que poderia: agarrar-se no asfalto com os pneus e saudar cada curva com um canto de alegria. Mas calma, primeiro é necessário levar as crianças à escola. Silencioso e movido a eletricidade, assim começa todo passeio. Ele é mesmo de boa família e não sai logo botando pra quebrar.

O novo Porsche Cayenne chegou, ombros largos, firme como uma rocha no fluxo contínuo do tempo. Tudo está como sempre foi, só um pouquinho mais perfeito. Mesmo assim: este Cayenne é diferente, ele não é apenas um carro, mas dois. A personalidade flexível do Cayenne S E-Hybrid vem da tecnologia híbrida “plug-in”. Na versão combinada de motor elétrico e de combustão, a bateria pode ser abastecida com eletricidade em uma tomada ou uma estação de carregamento. Com a bateria cheia, o Cayenne S E-Hybrid anda, em modo puramente elétrico, até 36 quilômetros. O bastante para muitas rotas do dia a dia, pois a potência é suficiente para acelerar até 125 km/h. Se o status da bateria ficar abaixo do limite mínimo pré-definido ou se o motorista pedir mais potência, o motor de combustão é engatado.

Híbrido "plug-in": vista transparente da tecnologia de propulsão do Cayenne S E-Hybrid

O motor elétrico e de combustão cooperam em um espaço bastante reduzido. O motor elétrico de 95 cv (70 kW), se encontra entre o motor V6 e o câmbio automático de oito marchas Tiptronic S. Tanta proximidade leva a efeitos de simbiose: o motor elétrico auxilia a combustão em todas as circunstâncias. Em acelerações extremas, ambas as unidades somam uma potência de sistema de 416 cv (306 kW). Em marchas mais lentas e, em princípio, também a altas rotações, o motor de combustão trabalha um pouco mais do que deveria – e assim carrega, através do motor elétrico, a bateria. E esse motor faz isso, ao mesmo tempo, em faixas de torque e carga ideais, economizando combustível. O motorista só sente o impulso, e não o exato local de origem dessa parceria. “Foi um objetivo importante para nós, que o motorista não notasse a passagem entre os dois modos de condução”, explica Jörg Kerner, Gerente de Desenvolvimento de Sistemas de Propulsão. Com efeito: só quem fica de olho no conta-giros pode dizer com certeza quando o motor de combustão arranca.

Dirigindo com motor de combustão e motor elétrico: no modo híbrido, a unidade de combustão (acima, em laranja) trabalha um pouco mais do que deveria, e carrega, através do motor elétrico, a bateria (abaixo, em azul)

Condução com motor elétrico: no modo “E-Power”, a corrente flui da bateria em direção ao motor elétrico, que move 
todas as quatro rodas. A autonomia é de 18 até 36 quilômetros

Condução com toda a potência: no modo “Sport”, os dois sistemas de propulsão são projetados para a máxima libera­ção de potência e trazem às ruas, juntos, 416 cv (306 kW)

O posto na entrada da cidade pode ser ignorado. O consumo segundo o método de mensuração previsto (NEDC) é de 3,4 litros por 100 quilômetros. No dia a dia, quando carregado com fre­quência, ele é muitas vezes menor. Pois em percursos menores já basta o modo de condução elétrica. Assim, o abastecimento com energia renovável na garagem de casa fica por conta do carregador de bateria universal da Porsche. Prático, ele pode ser guardado no porta-malas e permite um carregamento confiável e seguro da bateria, também na estrada.

Um automóvel com o desempenho de um carro esporte, com menos emissão de CO2 que um carro de passeio sem propulsão elétrica – foi um punhado de engenheiros do Centro de Desenvolvimento em Weissach que chegou, em 2009, a uma ideia dessas. “Um carro movido somente a eletricidade estava fora de questão”, relata Uwe Michael. O engenheiro foi um dos promotores da ideia e gere o Desenvolvimento Eletrotécnico e Eletrônico. “Queríamos uma solução prática.” A propulsão híbrida convencional já desenvolvida possibilita uma substancial economia de consumo, mas o seu efeito é limitado, pelo fato de a bateria só poder ser carregada enquanto o carro anda, por meio da regeneração da energia de frenagem e do motor de combustão (deslocamento de nível de carga). A fim de estabelecer novos recordes de consumo no dia a dia, o modo elétrico do carro tem de oferecer mais rapidez e autonomia. Isto é: a bateria tem de poder ser carregada externamente e oferecer um armazenamento maior. E o motor elétrico tem de ser mais potente. A solução: o nível de voltagem é elevado de 288 para 382 V e, na bateria, o níquel-hidreto metálico cede espaço à tecnologia de íon-lítio. Além disso, é acrescentado um carregador que transforma a corrente alternada da rede elétrica em uma corrente contínua para a bateria.

Em maio de 2010 chegou a hora: o primeiro Porsche híbrido “plug-in”, um Panamera alterado pela oficina de treinamento, estreia em Weissach a estação exclusivamente instalada para abastecer de energia. Ainda no mesmo ano, é decidido: esta propulsão será produzida em série! Em meados de 2013, sai o Panamera S E-Hybrid. Na sequência, surge o Cayenne S E-Hybrid, no qual, em resumo, foi usada a unidade propulsora do sedã esportivo. Para compensar o peso excedente, o Cayenne recebeu uma bateria com uma densidade de energia maior. Com o mesmo peso que sua precedente, a nova geração de baterias armazena 15 por cento a mais de energia.

Pouco antes do acesso da rodovia, o Cayenne muda para o modo híbrido. A bateria já está quase vazia, e você quer surpreender os clientes. Para tal emergência existe o modo “E-Charge”, que recarrega a bateria do carro em movimento.

A transformação de caráter se dá com um aperto de botão. Os engenheiros inventaram quatro programas de condução. A partida é operada sempre eletricamente, no modo “E-Power”. Se a bateria estiver (quase) vazia, o carro muda para o modo híbrido, no qual o motor de combustão assume o papel principal. A uma velocidade menor que 154 km/h, ao tirar o pé do acelerador o motor é desligado e desengatado. Esse “planar” sem perdas de arrasto economiza combustível. No modo “Sport”, o motor de combustão funciona continuamente, e a bateria reserva energia suficiente para a próxima etapa de máxima potência de sistema. No modo “E-Charge”, a bateria pode ser carregada sempre, se desejado, sem conexão à rede elétrica – como, por exemplo, na rodovia, antes de dirigir no modo elétrico pela cidade.

Condução sem propulsão alguma: quando o motorista tira o pé do acelerador abaixo de 154 km/h, o motor de combustão é desengatado ao “planar” e o Cayenne rola sem perdas de arrasto

“A estratégia de funcionamento foi intensamente discutida”, esclarece o desenvolvedor de propulsão, Sr. Kerner. A integração de mais programas de condução seria perfeitamente possível. O 918 Spyder tem ainda os modos “Run” e “Hot-
lap”, nos quais a bateria de alta potência é surrada até os seus limites. “Mas este carro tem outra personalidade”, relata o Sr. Kerner. O conceito físico da propulsão no 918 Spyder é diferente: ele tem dois motores elétricos. Um opera entre o motor V8 e a embreagem no eixo traseiro e um segundo traz 129 cv (95 kW) adicionais ao eixo dianteiro. Se o torque máximo de 1.280 Nm for aplicado, a propulsão de ambos os eixos é muito vantajosa em relação à dinâmica de direção.

Tanto faz se 918 Spyder ou Cayenne: a coordenação de todos os componentes da propulsão fica por conta de um cérebro eletrônico, a direção híbrida, que é um componente que integra a unidade de comando do motor. Mas ainda temos mais inteligência a bordo: o sistema da bateria é controlado por um gerenciador de bateria. Ele faz com que a captação e liberação de energia aconteçam de tal forma, que a capacidade da bateria seja utilizada ao máximo, sem afetar a sua vida útil. Isso é muito importante quando, como no Cayenne S E-Hybrid, se carrega com correntes altas. O automóvel pode ser equipado opcionalmente com um carregador on-board com 7,2 kW de potência que requer menos de uma hora e meia para recarregar uma bateria vazia.

Com o destino já à vista, o display multifuncional avisa que a bateria já está recarregada. Mudança para o modo “E-Power”. O Cayenne “desliza” rumo ao acesso da rodovia, quase sem ruídos.

Texto Johannes Winterhagen

Cayenne S E-Hybrid

Motor: Motor seis cilindros em V superalimentado
Cilindrada: 2.995 cm3
Potência: 333 cv (245 kW)
Torque máximo: 440 Nm a 3.000–5.250 rpm
Potência motor elétrico: 95 cv (70 kW)
Torque máximo motor elétrico: 310 Nm < 1.700 rpm
Potência total: 416 cv (306 kW)
Torque máx. total: 590 Nm a 1.250–4.000 rpm
0 a 100 km/h: 5,9 seg.
Velocidade máxima: 243 km/h
Emissões de CO2 (combinado): 79 g/km
Consumo de combustível (combinado): 3,4 l/100 km 

Consumo de eletricidade (combinado): 20,8 kWh/100 km
Classe de eficiência energética: A+

Híbrido: o pioneiro Porsche

Marcos do desenvolvimento de automóveis com motor de combustão e motor elétrico

1900

Com o “Semper Vivus”, o construtor Ferdinand Porsche apresenta o primeiro automóvel de propulsão híbrida com capacidade de funcionamento. Naquela época, ele já escolhe a combinação de motor elétrico e à combustão para evitar 
a autonomia limitada de uma propulsão puramente elétrica. O princípio da construção do híbrido para produção de série é bem diferente de hoje: os motores elétricos se encontram nas rodas do eixo dianteiro. A eletricidade é gerada por dois motores monocilíndricos, cada um atuando sobre um gerador, sem influência direta sobre o impulso. Logo mais vem o Porsche Lohner, o “Mixte”, o primeiro automóvel híbrido de série do mundo – também com tração integral.

2010

Com a segunda geração do Cayenne, a Porsche oferece pela primeira vez um modelo com propulsão híbrida. Como no Cayenne S E-Hybrid atual, o motor elétrico se encontra entre o motor de combustão e o câmbio. Só que sua potência máxima de 34 kW é bem menor, de forma que a velocidade máxima no modo elétrico é 
de 60 km/h. Além disso, a bateria de níquel-hidreto metálico empregada naquela época armazenava muito menos energia elétrica. Mesmo assim, o consumo padronizado do Cayenne S Hybrid é de apenas 8,2 l/100 km.

2012

Cerca de um ano antes do início da produção em série, um protótipo do carro esporte híbrido 918 Spyder faz a volta mais rápida da história no Nürburgring – mas Marc Lieb ainda quebra esse recorde no ano seguinte com um tempo de 6m57s, 17 segundos a menos, desta vez com um 918 Spyder com acabamento de série. O conceito de propulsão é projetado para esportividade: o motor esporte V8 para altas rotações atua junto com o motor elétrico sobre o eixo traseiro. No eixo dianteiro atua outro motor elétrico. Essa forma de tração integral garante uma transferência segura do torque máximo de 1.280 Nm para as ruas.

2013

Com o Panamera S E-Hybrid, a Porsche oferece o primeiro modelo com propulsão híbrida “plug-in”. Apesar do desempenho típico de carros esporte, o consumo padronizado segundo NEDC é de apenas 3,1 l por 100 km – de longe a taxa mais baixa de um Porsche de produção de série. A imprensa especializada o chama de “Panamera ecológico”. A base para o baixo consumo é a autonomia relativamente alta no modo elétrico de 36 quilômetros, a qual é garantida por uma moderna bateria de íon-lítio que pode ser carregada na tomada. Os dispositivos especiais para carregamento na própria garagem são de série (caixa de parede).