Porsche e a evolução do sistema híbrido

Porsche 918, 919 e 911 GT3-R Hybrid. Evolução. (Foto: Porsche AG)  Porsche 918, 919 , 911 GT3-R Hybrid e Panamera. Evolução. (Foto: Porsche AG)

Porsche 918, 919 e 911 GT3-R Hybrid. Evolução. (Foto: Porsche AG)
Porsche 918, 919 , 911 GT3-R Hybrid e Panamera. Evolução. (Foto: Porsche AG)

Durante a apresentação da versão 2017 do 919 Hybrid, a Porsche levou para a pista de Monza, outros modelos que adoraram o sistema híbrido da marca. Seja os modelos de rua, ou de competição, a evolução técnica e avanços que o sistema híbrido trouxe para a indústria automobilística é um caminho sem volta.

O futuro dos carros esportivos é eletrizante: Com o 911 GT3 R Hybrid e o 919 Hybrid. Porsche provou isso tanto na pista de corrida como nos modelos de produção em série. Com o lançamento do 918 Spyder em 2013, a Porsche anunciou uma nova era de super carros esportivos: Além de um motor a combustão de 4,6 litros de oito cilindros, tem dois motores elétricos. Em conjunto, as unidades de motorização permitiam  uma de condução excitante. Com o novo Panamera Turbo S E-Hybrid, Porsche mais uma vez definiu um novo rumo. Pela primeira vez, um veículo híbrido plug-in representa o topo da sua linha de produção. Também é o primeiro carro esportivo de quatro lugares na história da Porsche com um powertrain puramente elétrico está no horizonte. A previsão é que seja lançado antes do final da década. O estudo conceito MissionE, que foi apresentado no Frankfurt IAA 2015, será a base de produção.

Os pioneiros da indústria sempre enfatizaram a importância da eletrificação; na Porsche, a inovação é uma tradição. Porsche vê este novo tipo de “E-Performance” – mais poder, mais prazer de condução, menor consumo de combustível e emissões de escape reduzidas – como o kit do futuro desempenho. Desde o início, Porsche viu tecnologia híbrida não só como essencial para a mobilidade sustentável, mas também como uma particularmente elevada forma de eficiência. Em 1899, Ferdinand Porsche projetou o Lohner-Porsche “Mixte”. Com sua combinação de acionamento elétrico alimentado por bateria e um motor de combustão, é considerado para o primeiro carro híbrido padrão do mundo.

Porsche 911 GT3 R Hybrid (2010)

911 GT3-R Hybrid. Primeiro modelo de competição da marca com sistema de recuperação de energia. (Foto: Porsche AG)

911 GT3-R Hybrid. Primeiro modelo de competição da marca com sistema de recuperação de energia. (Foto: Porsche AG)

Em 2010, a Porsche retornou para a “Mixte”. A fabricante mais uma vez usou a pista de corrida como um laboratório de teste e, depois de mais de 20.000 vitórias, abriu um novo capítulo na do história do Porsche 911 com o 911 GT3 R Hybrid.

O sistema híbrido desenvolvido especificamente para o carro se diferencia significativamente dos conceitos tradicionais daquele tempo. Uma unidade do eixo dianteiro com dois motores elétricos que, geravam cada um 60 kW (82 cv) suplementado os 480 hp do motor 4,0 litros de seis cilindros. Na versão Evo introduzido em 2011, cada um dos dois motores síncronos permanentemente ativados geravam 75 kW (102 cv). Em momentos de frenagem das unidades elétricas invertiam sua função, fazendo as vezes de geradores. Como resultado, eles recuperaram a energia cinética que de outra forma teriam sido dispersos na forma de calor. Então, pela primeira vez no automobilismo pode-se dizer: Os freios ganham.

A energia recuperada era controlada por um sistema de armazenamento sob a forma de um outro motor eléctrico, que – juntamente com outros componentes híbridos – fica localizado em uma célula de segurança de fibra de carbono ao lado do piloto. O sistema foi concebido e fabricado pela Williams de acordo com as especificações do Porsche, e alcançou velocidades de rotação de aproximadamente  40.000 rpm. Se o piloto aciona o sistema, a energia economizada lá, pode ser utilizada para auxiliar o motor a combustão a ter meios de realizar uma ultrapassagem. Como resultado, os dois motores elétricos no eixo dianteiro inicialmente recebido corrente suficiente para fornecer energia adicional de 120 kW (163 hp), e 150 kW (204 hp) a partir de 2011, para um máximo de oito segundos. Como resultado, a 911 GT3 R hybrid foi temporariamente transformado em um veículo de tracção integral.

Dependendo da situação de corrida, Porsche poderia usar o carro híbrido para melhorar o desempenho ou consumo. Isto tornou possível para estrategistas de escolher entre um peso inferior no tanque de combustível  ou mais voltas entre duas paradas nos boxes. Embora uma vitória por 911 GT3 R Hybrid nas 24 horas de Nürburgring não era o objetivo principal, o carro quase conseguiu fazer isso em sua estréia em 2010. O carro infelizmente abandonou após 22 horas e 15 minutos com um defeito mecânico no motor de combustão. Neste momento, que tinha que defendia sua liderança de oito horas, provando que a tecnologia híbrida desenvolvida pela Porsche é extremamente competitivo na pista de corrida e representa uma vantagem significativa no sentido de “Porsche Intelligent Performance”. No mesmo ano, o 911 GT3 R Hybrid concluído as corridas de endurance em Road Atlanta (EUA) e Zhuhai (China), sem quaisquer problemas. Durante as 24 Horas de Nürburgring em 2011, o carro de corrida híbrido teve problemas intercalares em seu acionamento mecânico, mas foi então capaz de apanhar e cruzar a linha de chegada em 28º lugar.

Porsche 918 Spyder (2013)

Porsche 918, precursor do 919 de 2014. (Foto: Porsche AG)

Porsche 918, precursor do 919 de 2014. (Foto: Porsche AG)

Em 2013 Porsche anunciou um desenvolvimento do primeiro carro esportivo puramente elétrico da marca, a introdução de uma nova era. O 918 Spyder oferece alto desempenho na pista de corrida, mas também pode deslizar através da cidade e praticamente sem ruídos do escape. Graças ao seu avançado plug-in design híbrido, que combina um sistema de desempenho de 652 kW (887 hp) com uma velocidade máxima de 345 km / h, um consumo de combustível médio de 3,1 litros / 100 km. Em 2013, o 918 Spyder foi o primeiro carro esportivo de produção em série a quebrar a barreira de sete minutos em Nürburgring Nordschleife. Seu tempo recorde de volta de 6,57 minutos foi devido, entre outros fatores, ao impulso adicional de seus dois motores elétricos e o conhecimento híbrido que a Porsche tinha anteriormente desenvolvido com o 911 GT3 R Hybrid.

Uma característica especial do superesportivo padrão, são três motores independentes. Eles podem ser controlados individualmente, e definir a fase para um conceito original de todas as rodas, explorando todas as possibilidades da unidade combinada. O 4,6 litros e 447 kW (608 HP) de alta rotação do motor V8 constitui a base do conceito. Por meio de um desacoplador seco, liga-se diretamente a um motor eléctrico paralelo gerando 115 kW (156 hp). Ambos podem alimentar o eixo traseiro, quer individualmente ou em conjunto por meio de uma de sete velocidades Porsche Doppelkupplung (PDK). Se nenhuma força é solicitada, os motores podem ser completamente desligados em velocidades de até 150 km / h. Isto permite a Porsche rodar somente com o motor a combustão desligado.

O segundo acionamento elétrico opera mecanicamente, independentemente do eixo traseiro. O motor síncrono permanentemente ativado com rotor interno pequeno, leve, combinado com uma velocidade máxima do motor de 16.000 rotações por minuto com o desenvolvimento de alta performance. Através de uma transmissão com uma relação constante, envia-se 95 kW (129 HP) para as rodas dianteiras. Isto significa que o 918 tem uma unidade motriz em todas as rodas o que melhora a tração e oferece vantagens em termos de dinâmica de condução. Como resultado, a função de tração nas quatro rodas elétricas está disponível em praticamente qualquer momento.

Além de impulsionar, ambas as unidades elétricas também pode recuperar a energia. Esta corrente elétrica é armazenada por baterias de lítio com uma capacidade de 6,8 kWh. Colocado na diagonal no chão atrás dos assentos, eles são distinguidos por células individuais especiais. Tal como é típico para os plug-ins, que também pode ser carregada numa tomada de corrente alternada com o carregador de bordo em um máximo de 3,8 horas ou através da estação de corrente contínua opcional de carregamento rápido de Porsche em 25 minutos.

Porsche 919 Huybrid (desde 2014)

919 de 2014, marca o retorno da Porsche ao Endurance na classe LMP1. (Foto: Porsche AG)

919 de 2014, marca o retorno da Porsche ao Endurance na classe LMP1. (Foto: Porsche AG)

As experiências com o 911 GT3 R Hybrid e o 918 Spyder também influenciou o desenvolvimento do Porsche 919 Hybrid. Com isso, a marca de carros esportivos voltou para o Mundial de Endurance em 2014, e, portanto, também para as 24 Horas de Le Mans. Com o desempenho do sistema de mais de 900 hp (662 kW), o 919 Hybrid, que foi desenvolvido a partir do zero e é extremamente complexo, é o laboratório mais rápido e o carro de corrida mais inovador que a Porsche já construiu.

Desde o início, seu conceito técnico seguida um objetivo claro: eficiência energética optimizada através da maior eficácia possível de todos os componentes. Isto aplica-se igualmente a aerodinâmica dos protótipos de Le Mans e para a construção leve intransigente de todos os elementos, particularmente a recuperação de energia e sistemas de acionamento – tecnologias de ponta que são de grande importância para uso em modelos de produção em série. Estas tecnologias incluem a tecnologia de 800 volts, que também distingue o conceito veículo Mission E puramente acionado eletricamente. A versão de produção em série do estudo carro esportivo de quatro portas será lançado antes do final da década.

Tendo em conta os regulamentos técnicos do WEC, que foram introduzidos pela primeira vez em 2014 e oferecem os engenheiros grande liberdade de soluções criativas, Porsche escolheu um caminho incomum: O acionamento híbrido é baseado em dois sistemas de recuperação de energia diferentes. Os primeiros trabalhos relativamente convencionalmente foi derivado a partir do sistema híbrido do 911 GT3-R. Um gerador no eixo dianteiro transforma a energia cinética em energia elétrica em fases de frenagem. O segundo é mais avançado e até hoje não tem precedentes no grid de largada do Campeonato Mundial de Endurance, porque ele acessa a energia termodinâmica do fluxo dos gases de escape. Para fazê-lo, uma unidade de turbina-gerador adicional assume a tarefa da válvula de descarga: A válvula de controle protege sistemas turbo de sobrecargas, permitindo que os picos de pressão para dissipar. Deste energia os gases de escape, que foram perdidos anteriormente, a unidade referida como o MGU-H (Motor unidade geradora de calor) gera a corrente elétrica. Como resultado, o Porsche 919 Hybrid é o carro único no esportes na classe LMP1-H que recupera energia em excesso não só durante a frenagem, mas também durante a aceleração.

O sistema de armazenamento de energia do volante utilizada no 911 GT3 R hybrid inicialmente parecia ser a primeira escolha, mas Porsche mais uma vez prosseguida de um caminho mais arrojado com um conceito inovador: A auto-desenvolvido, com refrigeração líquida baterias de íons de lítio, os quais são baseados na tecnologia de células a partir da empresa parceiro A123 Systems, combinam a capacidade de armazenamento relativamente grandes, com elevada densidade de potência. Assim, eles oferecem o melhor compromisso entre o consumo de energia rápida e saída de potência. Em fases de aceleração sua energia flui para o gerador de frente, que, em seguida, funciona como um único motor elétrico e aciona ambas as rodas dianteiras através de um diferencial. Isto dá o Porsche 919 uma unidade de todas as rodas temporária, porque o poder da apenas 2,0 litros de quatro cilindros do motor V-combustão vai para o eixo traseiro sozinho.

Um ponto notável nos regulamentos LMP1-H do WEC é que a quantidade de energia elétrica que pode ser recuperada por volta e ser re-amplificada é limitada. Em 2015, o Porsche 919 tornou-se o primeiro protótipo inscrito na subclasse de  8-megajoule de recuperação de energia. Para os 13629 km de comprimento do Circuito de Le Mans, isto significa que o protótipo pode aplicar exatamente 2,22 horas quilowatts (kWh) de corrente por cada volta, e consumir o equivalente a 8 MJ (1 MJ = 0,28 kWh) e um máximo de 4,31 litros de gasolina. A energia elétrica que o Porsche 919 recuperou em Le Mans em cada uma das corridas de 24 horas em 2015 e 2016, onde ele foi vitorioso, seria suficiente para abastecer uma casa por  três meses.

Porsche Panamera Turbo S E-hybrid (2017)

Panamera 4 E-Hybrid. E evolução do sistema híbrido continua. (Foto: Porsche AG)

Panamera 4 E-Hybrid. E evolução do sistema híbrido continua. (Foto: Porsche AG)

A mais nova estrela em conjunto power-hybrid da Porsche é o Panamera Turbo S E-Hybrid. O novo modelo foi lançado no Salão do Automóvel de Genebra no início de março, e está no auge de sua linha de modelo. A cooperação do motor V8 de 4,0 litros do Panamera Turbo com as 100 kW (136 hp) resultantes de um motor elétrico em potência total do sistema de 500 kW (680 hp) e entrega de potência excelente: Quando apenas acima de marcha lenta, o Panamera Turbo já oferece 850 Nm de torque. Isso permite que ele acelerar de zero a 100 km / h em 3,4 segundos e atingir uma velocidade máxima de 310 km / h.

As baterias de alta tensão com refrigeração líquida instalado na zona traseira tem uma capacidade de 14,1 kWh. Através de uma ligação 230 volts com dez amperes, que se encontra completamente carregado dentro de seis horas. O carregador opcional de bordo com uma saída de 7,2 kW encurta o processo de carregamento de 2,4 horas.

Como no Panamera 4 E-hybrid, o desacoplamento utilizado no módulo híbrido Porsche é atuado eletro mecanicamente por um atuador elétrico da embreagem (ECA). A vantagem disto é o curto tempo de resposta e o alto nível de conforto. A estratégia de impulso do Panamera all-wheel-drive, que pode viajar até 50 quilômetros em energia elétrica sozinho, origina-se do 918 Spyder supercarro esportivo.

O Panamera Turbo começa S E-hybrid em modo puramente eléctrico “E-Power” por padrão. Quando um ponto de pressão é passado no pedal do acelerador ou quando o nível de carga da bateria cair abaixo de um valor mínimo, o modo “automático híbrido” é ativado. Então o poder de ambos os motores estão disponíveis.

Todos os quatro híbridos de energia Porsche provar que esta combinação de duas fontes de energia reconcilia desempenho e eficiência – tanto na estrada e na pista de corrida.

Published
11 meses ago
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Written by Fernando Rhenius
Apaixonado pelo automobilismo, seja ele real ou virtual. Me envolvi com o Endurance há muito tempo e desde 2009 tento, levar um pouco de informação e conhecimento sobre uma das principais categorias do automobilismo.