Força total

Os motores elétricos do Cayenne Electric lhe conferem qualidades tão convincentes quanto surpreendentes. Às vésperas do lançamento mundial, a Christophorus dá uma primeira volta no carro no percurso do Porsche Experience Center em Leipzig.

   

O sorriso silencioso do instrutor Porsche Timo Kluck no assento do motorista deveria ter servido de alerta. Assim como o atencioso lembrete para encostar a cabeça no apoio do banco do passageiro. Porque o novo Cayenne Turbo Electric está prestes a largar – e com Launch Control.

Essa função libera toda a potência do SUV, agora totalmente elétrico – e, de repente, sentimos mais de 850 kW (1.156 cv; Cayenne Turbo Electric: consumo de energia combinado (WLTP) 22.4 – 20.4 kWh/100 km, emissões de CO₂ combinado (WLTP) 0 g/km, CO₂ class A ) entrarem em ação. É o ápice absoluto do desenvolvimento de potência em três níveis. “Na operação normal, o condutor já está no controle de 630 kW (857 cv)”, explica o chefe da linha Cayenne, Michael Schätzle. “Acionando a função push-to-pass1, então são disponibilizados, por dez segundos, mais 130 kW (176 cv), para uma ultrapassagem rápida, por exemplo.” E, com o recurso Launch Control, é possível extrair força total do carro. Na prática: com o seletor de modo de condução em Sport Plus, o pé esquerdo no freio e o pé direito no acelerador, basta pisar fundo e soltar o freio para que o carro arranque com tudo. Com esses três níveis de gradação, a potência do Cayenne pode ser dosada no dia a dia a qualquer momento e perfeitamente adaptada às necessidades individuais.

Para extrair todo o desempenho, é preciso estar em condições especiais, como no Porsche Experience Center em Leipzig, na Alemanha. À sua frente, o SUV elétrico tem uma pista livre, reta e longa – três atributos essenciais para poder deixar o Launch Control fazer seu trabalho. Ao acioná-lo, o horizonte parece atravessar o para-brisa assim que os 850 kW (1.156 cv) mostram seu poder. 2,5 segundos são suficientes para que o ponteiro do velocímetro digital cruze a marca de 100 km/h; em 7,4 segundos, ele ultrapassa os 200 km/h no mostrador. 

É difícil conceber o ímpeto da arrancada inicial do Cayenne Turbo Electric. O Cayenne é um SUV com peso considerável. Mas também é um carro esportivo da Porsche. 

Plataforma flexível

Isso não seria possível sem uma combinação harmoniosa de todos os componentes do sistema de propulsão e do chassi, como também confirma Michael Schätzle sobre o SUV: “Às vezes, o resultado de alguns carros é realmente excepcional.” Um puro eufemismo, pois pode fazer pensar que, na concepção, na construção e nos testes do novo Cayenne, algo poderia ter sido obra do acaso. E é claro que não foi.

Afinal, este Cayenne não é o primeiro Porsche elétrico. Seus desenvolvedores se beneficiaram da experiência anterior no desenvolvimento do Taycan e do Macan Electric. Os engenheiros puderam até recorrer a um ou outro módulo que a Porsche já produz em série, como a plataforma PPE 41. PPE significa Premium Platform Electric e serve como uma unidade modular para os veículos elétricos de alto padrão do Grupo Volkswagen. Em sua versão mais recente, o Macan também emprega a PPE 41.

O inteligente nesses módulos é a sua flexibilidade. Eles podem ser adaptados aos mais diferentes requisitos – de tamanho e potência, mas também de peso ou objetivo de uso de um modelo. Assim, a Porsche adaptou a PPE 41 do Macan e a aperfeiçoou como PPE 41 C para o Cayenne Electric, projetada para ainda mais desempenho e funcionalidade. Porque o Cayenne também deve funcionar como um excelente veículo de reboque em sua versão elétrica, suportando até 3,5 toneladas presas ao gancho. Um valor superior para um SUV, qualquer que seja o seu tipo de motor. 

Para um reboque como esse, é preciso ter força e tração nas quatro rodas. O SUV tem ambos. “Nossos clientes valorizam desde sempre o alto valor utilitário do Cayenne”, diz Michael Schätzle. “Por isso, não quisemos fazer concessões no desenvolvimento do modelo totalmente elétrico.”

Refrigeração direta a óleo para o motor no eixo traseiro do Turbo

O Cayenne Electric conta sempre com tração no eixo dianteiro e outra no eixo traseiro. Os mais potentes motores traseiros na versão Turbo foram recém-desenvolvidos pelos especialistas em Weissach e são fabricados em Zuffenhausen. Essa unidade é notável e representa o próximo salto na tecnologia Porsche – o que combina muito bem com o Cayenne, que já foi uma vitrine de tecnologia para a fabricante de carros esportivos no passado. 

Um dos destaques da recém-desenvolvida unidade de tração traseira é a refrigeração direta a óleo. Graças ao uso do resfriamento direto nos dutos de cobre, foi possível elevar a eficiência do motor elétrico para até 98%, reduzir o espaço de instalação em até 30% e otimizar o desempenho contínuo para uso em circuitos de corrida.

Esse sistema de refrigeração direta a óleo também é utilizado no protótipo de corrida GT4 e-Performance. A versão, baseada no 718 GT4 Clubsport, serve como veículo de testes para um futuro totalmente elétrico no automobilismo para clientes. No veículo GT de 735 kW (1.000 cv), o resfriamento direto a óleo garante que a potência permaneça disponível sem perdas no modo de corrida durante o tempo desejado. A refrigeração direta a óleo também é utilizada hoje em dia nos motores da Fórmula E. “A Fórmula E é o nosso laboratório de desenvolvimento para a eletromobilidade do futuro. Nela, adquirimos aprendizados valiosos para os nossos carros esportivos de rua”, diz o Dr. Michael Steiner, vice-presidente e membro do Conselho Executivo, responsável por Pesquisa e Desenvolvimento. “O novo Cayenne Electric mostra como essa transferência de tecnologia ocorre rápido na Porsche e como o nosso engajamento na série elétrica de corridas é relevante para a nossa produção em série.”

Alta eficiência com alto desempenho: No Cayenne Electric, a Porsche usa exclusivamente motores elétricos síncronos permanentes (PSM) nos eixos dianteiro e traseiro, que levam sua alta potência para as ruas de forma segura e eficiente por meio de sistemas de suspensão inovadores. A peculiaridade da unidade de tração do eixo traseiro do Cayenne Turbo Electric é o resfriamento direto a óleo. No resfriamento direto, o fluido de refrigeração passa através das ranhuras do estator diretamente pelos dutos de cobre. Assim, o calor pode ser dissipado exatamente onde ele é gerado. Graças ao resfriamento direto, o motor elétrico atinge uma eficiência de até 98%. Para o resfriamento imersivo do motor elétrico, é empregado um óleo sintético não condutor. Esse fluido de refrigeração – seis litros dele circulam na unidade de tração traseira do Cayenne – é um isolante e não precisa ser trocado durante toda a vida útil do veículo.

Alta eficiência com alto desempenho: No Cayenne Electric, a Porsche usa exclusivamente motores elétricos síncronos permanentes (PSM) nos eixos dianteiro e traseiro, que levam sua alta potência para as ruas de forma segura e eficiente por meio de sistemas de suspensão inovadores. A peculiaridade da unidade de tração do eixo traseiro do Cayenne Turbo Electric é o resfriamento direto a óleo. No resfriamento direto, o fluido de refrigeração passa através das ranhuras do estator diretamente pelos dutos de cobre. Assim, o calor pode ser dissipado exatamente onde ele é gerado. Graças ao resfriamento direto, o motor elétrico atinge uma eficiência de até 98%. Para o resfriamento imersivo do motor elétrico, é empregado um óleo sintético não condutor. Esse fluido de refrigeração – seis litros dele circulam na unidade de tração traseira do Cayenne – é um isolante e não precisa ser trocado durante toda a vida útil do veículo.

Flexível: Seu amortecimento torna o Cayenne Electric extremamente flexível. A suspensão pneumática adaptativa com controle eletrônico de amortecimento faz parte do equipamento de série. Ela permite diferentes níveis de altura. Opcionalmente disponível para o Cayenne Turbo Electric está o sistema de suspensão Porsche Active Ride, que foi ainda mais aprimorado, elevando conforto e dinâmica a um novo patamar. O Porsche Active Ride mantém a carroceria horizontalmente nivelada durante frenagens, acelerações ou curvas rápidas, dispensando os estabilizadores convencionais. O sistema permite, em todas as condições de operação, uma distribuição otimizada da carga sobre as rodas e, com isso, também tração máxima em uso fora de estrada. O sistema é complementado pelo eixo traseiro direcional opcional, que reduz significativamente o círculo de viragem e, ao mesmo tempo, proporciona ainda mais estabilidade de condução em altas velocidades. A bateria de alta-tensão com 113 kWh também contribui para a sensação de dirigibilidade esportiva. Ela é funcionalmente integrada, ou seja, diretamente incorporada à estrutura do veículo. Isso melhora, entre outros, a rigidez da carroceria, além de baixar o centro de gravidade.

Flexível: Seu amortecimento torna o Cayenne Electric extremamente flexível. A suspensão pneumática adaptativa com controle eletrônico de amortecimento faz parte do equipamento de série. Ela permite diferentes níveis de altura. Opcionalmente disponível para o Cayenne Turbo Electric está o sistema de suspensão Porsche Active Ride, que foi ainda mais aprimorado, elevando conforto e dinâmica a um novo patamar. O Porsche Active Ride mantém a carroceria horizontalmente nivelada durante frenagens, acelerações ou curvas rápidas, dispensando os estabilizadores convencionais. O sistema permite, em todas as condições de operação, uma distribuição otimizada da carga sobre as rodas e, com isso, também tração máxima em uso fora de estrada. O sistema é complementado pelo eixo traseiro direcional opcional, que reduz significativamente o círculo de viragem e, ao mesmo tempo, proporciona ainda mais estabilidade de condução em altas velocidades. A bateria de alta-tensão com 113 kWh também contribui para a sensação de dirigibilidade esportiva. Ela é funcionalmente integrada, ou seja, diretamente incorporada à estrutura do veículo. Isso melhora, entre outros, a rigidez da carroceria, além de baixar o centro de gravidade.

Resfriamento inteligente: Duas placas de refrigeração para cada um dos seis módulos de bateria resfriam ou aquecem a bateria por cima e por baixo, para alcançar a janela de temperatura ideal com maior eficácia. O fluido de refrigeração entra pelo lado do passageiro. Ali, os canais de resfriamento são inicialmente dispostos paralelamente em linha reta, para garantir um fluxo rápido. Indo para o lado do motorista, a posição dos canais muda, com mais ramificações. Assim, o tempo de contato se prolonga, com maior aquecimento do fluido de refrigeração. Isso permite que o Porsche atinja uma distribuição de temperatura homogênea em todo o conjunto da bateria. No processo de resfriamento, são usados ainda ventiladores de pressão, que contam com um modo de carregamento silencioso especial. Eles funcionam com bem mais eficiência que ventiladores de sucção.

Resfriamento inteligente: Duas placas de refrigeração para cada um dos seis módulos de bateria resfriam ou aquecem a bateria por cima e por baixo, para alcançar a janela de temperatura ideal com maior eficácia. O fluido de refrigeração entra pelo lado do passageiro. Ali, os canais de resfriamento são inicialmente dispostos paralelamente em linha reta, para garantir um fluxo rápido. Indo para o lado do motorista, a posição dos canais muda, com mais ramificações. Assim, o tempo de contato se prolonga, com maior aquecimento do fluido de refrigeração. Isso permite que o Porsche atinja uma distribuição de temperatura homogênea em todo o conjunto da bateria. No processo de resfriamento, são usados ainda ventiladores de pressão, que contam com um modo de carregamento silencioso especial. Eles funcionam com bem mais eficiência que ventiladores de sucção.

Centro de energia: A bateria de alta-tensão recém-desenvolvida para o Cayenne Electric, resfriada por cima e por baixo, tem 113 kWh de conteúdo energético bruto. Em combinação com a tecnologia de 800 volts e a eficiência dos motores, isso proporciona uma autonomia de longa distância de até 642 quilômetros (WLTP). A bateria de íons de lítio tem seis módulos e 192 das chamadas células-bolsa (pouch cells). Nelas, uma película flexível de polímero de alumínio envolve a pilha de elétrodos. O ânodo é composto principalmente de grafite, enriquecido com 6% de silício. O silício nos ânodos oferece várias vantagens: reduz o peso enquanto aumenta a capacidade de carregamento rápido e a densidade energética, além de melhorar a estabilidade mecânica da célula. Nos cátodos, é usado um composto de níquel, manganês, cobalto e alumínio (NMCA). O alto teor de 87% de níquel também melhora a densidade energética. O teor de alumínio na bateria otimiza a estabilidade elétrica e, portanto, a vida útil da célula. Devido ao design modular, a bateria de tração de alta-tensão do Cayenne Electric é muito fácil de reparar.

Centro de energia: A bateria de alta-tensão recém-desenvolvida para o Cayenne Electric, resfriada por cima e por baixo, tem 113 kWh de conteúdo energético bruto. Em combinação com a tecnologia de 800 volts e a eficiência dos motores, isso proporciona uma autonomia de longa distância de até 642 quilômetros (WLTP). A bateria de íons de lítio tem seis módulos e 192 das chamadas células-bolsa (pouch cells). Nelas, uma película flexível de polímero de alumínio envolve a pilha de elétrodos. O ânodo é composto principalmente de grafite, enriquecido com 6% de silício. O silício nos ânodos oferece várias vantagens: reduz o peso enquanto aumenta a capacidade de carregamento rápido e a densidade energética, além de melhorar a estabilidade mecânica da célula. Nos cátodos, é usado um composto de níquel, manganês, cobalto e alumínio (NMCA). O alto teor de 87% de níquel também melhora a densidade energética. O teor de alumínio na bateria otimiza a estabilidade elétrica e, portanto, a vida útil da célula. Devido ao design modular, a bateria de tração de alta-tensão do Cayenne Electric é muito fácil de reparar.

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Dínamo na traseira

A transferência de tecnologia do automobilismo também pode ser sentida ao frear – ou melhor, ao desacelerar. Pois, no cenário cotidiano, o Cayenne Electric reduz sua velocidade quase exclusivamente pela recuperação. Assim, os motores elétricos funcionam como um grande dínamo, recarregando a bateria. E com até 600 kW de potência – exatamente como no 99X Electric, que já garantiu vários títulos mundiais na Fórmula E. Além de elevar a autonomia, isso poupa a frenagem clássica por atrito, que o novo Cayenne naturalmente não dispensa – também com o Porsche Ceramic Composite Brake (PCCB) como opcional.

Adicionalmente à recuperação pelo pedal de freio, o condutor pode selecionar a recuperação na desaceleração em três níveis. Pelo visor central, é possível ativá-la e selecionar entre “ligada”, “desligada” e “automática”.

A energia é rearmazenada na bateria de 113 kWh, que constitui o ponto mais baixo do chassi do Cayenne, cujo design também foi totalmente reprojetado. O sistema elétrico tem arquitetura de 800 volts e pode ser carregado a até 400 kW2. A corrente flui para uma bateria de níquel, manganês, cobalto e alumínio (NMCA) composta de seis módulos. Cada módulo abriga quatro stacks, cada um formado por oito células. Assim, a Porsche elevou a densidade energética das células a um novo patamar, além de ter desenvolvido uma bateria especialmente fácil de consertar, graças ao seu design modular. Módulos individuais pode ser removidos e substituídos em caso de necessidade.

A temperatura ideal das baterias, na qual são capazes de armazenar ou fornecer energia mais rápido, é de cerca de 20 graus Celsius. Para garantir essa temperatura, a Porsche investiu muitos esforços de desenvolvimento no gerenciamento térmico. O componente central fica na frente do carro, onde vale a pena dar uma olhada melhor nos dutos até a bateria. Porque ela é resfriada por cima e por baixo, elevando a eficiência em 15 a 20% em comparação com a refrigeração unilateral.

Em temperaturas baixas, como durante o carregamento no inverno, a bateria é aquecida. Nesse caso, a bateria pode ser pré-condicionada, ou seja, esquentada para 15 a 20 graus, para que os elétrons possam fluir rapidamente para ocupar seus lugares nas células. Isso permite reduzir ao máximo o tempo de carregamento. Em números: em menos de 16 minutos3, uma bateria com 10% de estado de carga (SOC, state of charge) é recarregada até 80%. Em apenas dez minutos4, é possível carregar energia para mais de 300 quilômetros de autonomia. Também porque uma capacidade de carregamento rápido de mais de 350 kW pode ser mantida por muito tempo. “Com o Cayenne Electric, elevamos o desempenho elétrico a um novo patamar. Nosso inovador sistema de alta-tensão combina máxima eficiência com a dinâmica de condução típica da Porsche”, explica Michael Steiner. “A bateria funcionalmente integrada, o conceito de refrigeração bilateral e o gerenciamento térmico visionário mostram como pensamos a tecnologia de forma holística. Nosso objetivo é criar uma mobilidade elétrica que combina com a Porsche – eficiente, potente e arrebatadora ao mesmo tempo.”

Dirigibilidade precisa

Por fim, como qualquer Porsche, o Cayenne Electric tem tudo a ver com rapidez. Por isso, sua autonomia combinada WLTP pode chegar, dependendo do modelo, a até 642 quilômetros. Depois de um percurso desses, até o piloto mais resistente precisa de uma breve pausa, e pouco mais de 15 minutos mal são suficientes para um café e um croissant – é recomendável, porém, fazer uma parada antes.

Para proporcionar altas velocidades com máximo conforto, o Cayenne Turbo Electric está opcionalmente disponível com suspensão Active Ride com quatro amortecedores ativos, que que evitam movimentos de rolagem e inclinação do veículo. Isso elimina a necessidade de estabilizadores clássicos. “Com a Porsche Active Ride, amplia-se nitidamente no novo Cayenne, mais uma vez, a amplitude entre dinâmica de condução e conforto de rodagem”, enfatiza Michael Schätzle.

O carro se mantém na horizontal mesmo em curvas rápidas e pode ser controlado na pista com precisão, transmitindo a elegante dirigibilidade Porsche. “Colocamos toda a nossa tecnologia de ponta neste modelo e também desenvolvemos muitas coisas novas”, relata Schätzle. “Este Cayenne é um marco tecnológico.”

Isso também inclui o recurso opcional de carregar o novo Cayenne sem fio, indutivamente, como já fazemos há muito tempo com nossos celulares. São necessários dois elementos: a placa de carregamento afixada ao piso e sua contraparte sob a frente do SUV. Entre esses dois componentes, 11 kW de corrente fluem para a bateria, com eficiência bem superior a 90% .

Carro esportivo e offroad

Voltando a Leipzig. A aceleração do Cayenne é espetacular – especialmente tendo em vista que se está num SUV. Então a primeira curva se aproxima. Timo Kluck faz o carro entrar nela com fervor. Ele conta com o suporte do eixo traseiro direcional opcional e do bloqueio do diferencial eletrônico, que divide o torque de acionamento do eixo traseiro entre as duas rodas. Se não estivéssemos tão no alto, teríamos a ilusão perfeita de estar sentados num carro esportivo clássico. Os pneus fazem barulho nas curvas, mas não perdem a aderência.

DNA de automobilismo:

O carro de Fórmula E 99X Electric rodando com camuflagem de protótipo nos testes do Cayenne Electric. Um símbolo da transferência tecnológica – ambos os carros operam, por exemplo, com até 600 kW de potência de recuperação.

Após voltas rápidas na pista, partimos para o percurso offroad do Experience Center. De um carro esportivo, ele se torna próprio para fora do asfalto. Subidas íngremes, trechos de articulação dos eixos, pistas de forte trepidação – o Cayenne Electric enfrenta tudo isso com tranquilidade. Mas, agora, os sistemas de controle são postos à prova. “Cada roda recebe apenas a tração que é capaz de transferir para o solo escorregadio”, explica Schätzle. O Porsche Traction Management (PTM) divide o torque de acionamento com variabilidade total em apenas cinco milissegundos.

Em todas as condições, o Cayenne Electric atinge um novo patamar: fora da estrada, no asfalto e também na estação de carregamento. Em 2002, a primeira geração do Cayenne foi um passo ousado. Depois de 1,5 milhão de exemplares produzidos, seu sucesso é indiscutível – até hoje. Quase um quarto de século mais tarde, a nova geração está no grid de largada para assumir a posição – agora totalmente elétrica. Uma coisa é certa: ela tem desempenho mais que suficiente para isso. 

Informações

1 O estado de carga e a temperatura da bateria podem influenciar a potência push-to-pass.
2 Potência de carga do Cayenne sob condições específicas, com estação de carregamento rápido CCS com > 400 kW, > 850 V, > 520 A, estado inicial de carga de 45% a 48%, temperatura da bateria de 40 a 42 °C. Potência máxima de carga em corrente contínua (DC) em carregamento de 10% SOC a 80% SOC sob condições ideais: 390 kW (estação de carregamento rápido CCS com > 390 kW, > 850 V, > 520 A, temperatura da bateria de 15 °C, estado inicial de carga de 9% e autonomia restante < 60 km).
3 Tempo de carga do Cayenne com potência máxima em corrente contínua (DC) em carregamento de 10% SOC a 80% SOC sob condições ideais (estação de carregamento rápido CCS com > 390 kW, > 850 V, > 520 A, temperatura da bateria de 15 °C, estado inicial de carga de 9% e autonomia restante < 60 km).
4 Autonomia do Cayenne recarregada em 10 minutos em corrente contínua (DC) com potência máxima de carga sob condições ideais (estação de carregamento rápido CCS com > 390 kW, > 850 V, > 520 A, temperatura da bateria de 15 °C, estado inicial de carga de 9% e autonomia restante < 60 km), com base no consumo WLTP de um veículo com equipamentos de série conforme a especificação para o mercado alemão.

Christian Bangemann
Christian Bangemann

Dados de consumo

Cayenne Turbo Electric