Porsche hienosäätää E-Performance-konseptiaan tulevia sarjatuotantomalleja varten
Porsche kiihdyttää vauhtia sähköistettyjen autojen kehityksessä. Yhtiön laatiman tiekartan mukaan sähköistettyjen mallien – täyssähköautojen tai ladattavien hybridien – pitäisi kattaa vuoteen 2025 mennessä yli puolet Porschen uusien autojen myynnistä. Edelleen tavoitteena on, että vuoteen 2030 mennessä jo yli 80 prosenttia Porschen uusista autoista on täyssähkömalleja. Uusi Premium Platform Electric (PPE) -alustarakenne on vain yksi työkaluista, joiden avulla Porsche pyrkii tähän kunnianhimoiseen päämäärään.
PPE:n ansiosta Porsche voi valmistaa suuren tuotantomäärän malleja kannattavasti ja erittäin korkeiden teknisten vaatimusten mukaisesti ja laajentaa siten sähköautovalikoimaansa entisestään.
Porschen ja Audin yhdessä kehittämä alustarakenne
PPE:n myötä Porsche ja Audi ovat kehittäneet yhdessä täyssähköautojen arkkitehtuurin, jossa hyödynnetään sähköautojen luonteenomaisia etuja, kuten kompakteja mittoja ja optimoitua tilankäyttöä. Samalla uusi alustarakenne tarjoaa paljon liikkumavaraa akselivälin, raideleveyden ja maavaran suhteen, joten sitä voidaan käyttää hyvin erilaisissa malleissa ja segmenteissä. Tämä mahdollistaa myös Porschen autojen vahvojen ja omaleimaisten erityispiirteiden säilyttämisen.
Täyssähköinen Macan on ensimmäinen PPE-alustarakenteelle rakennettava Porsche. Se edustaa Porschen E-Performance-filosofiaa puhtaimmillaan 800 voltin sähköjärjestelmän, viimeisen sukupolven tehokkaan sähkömoottorin sekä kehityksen huippua edustavan akkujen ja latauksen hallintajärjestelmän ansiosta. Suositun kompaktin SUV:n seuraavan sukupolven mallista tulee segmenttinsä urheilullisin auto. Uuden Macanin kehitysprosessissa on tähdätty luokkansa parhaan suorituskyvyn lisäksi pitkään toimintamatkaan ja nopeaan lataukseen.
Täysin muuttuvasuhteinen takatasauspyörästön lukko ja Performance-taka-akseli parantavat korkean varustetason Macan-versioiden dynaamisia ajo-ominaisuuksia entisestään. Taka-akselin taakse on sijoitettu tehokas sähkömoottori, joka mahdollistaa voiman jakamisen takavetopainotteisesti, mutta laajalla skaalalla kaikille pyörille. Nelivetojärjestelmän dynaaminen voimanjako lisää ketteryyttä myös kaarreajossa.
Voimalinjasta tehoa jopa 450 kW ja vääntöä yli 1 000 Nm
PPE-alustarakenne soveltuu monenlaisiin taka- ja nelivetoisiin ja suorituskyvyltään toisistaan poikkeaviin automalleihin. Alkuvaiheessa voimalinjan huipputeho nousee 450 kW:n tietämille ja maksimivääntö ylittää 1 000 newtonmetriä.
Porsche tuo seuraavan sukupolven Macaniin Taycanista tutun 800 voltin sähköjärjestelmän, joka takaa tasaisen hyvän suorituskyvyn, lyhentää huomattavasti latausaikaa ja vähentää korkeajännitekaapelien painoa ja niiden vaatimaa tilaa. Taycanin kanssa yhteistä ovat myös kestomagnetoidut tahtimoottorit, joiden erityisominaisuutena on staattorin käämien ”hiuspinnikäämitys”. Kestomagnetoinnissa vaihtovirtamoottorin roottoriin asennetaan kestomagneetit, jotka tuottavat moottoriin pysyvän magneettikentän. Asynkronimoottoreihin verrattuna kestomagneettitahtimoottorien etuja ovat suuremmat teho- ja vääntötiheydet, parempi taloudellisuus ja yhdenmukaisempi antoteho.
Täyssähköisessä Macanissa käytetään vain viimeisen sukupolven kestomagneettitahtimoottoreita. Tehotiheyden maksimoimiseksi vesivaippajäähdytys on optimoitu Taycaniin verrattuna. Toinen esimerkki Macanin kestomagneettitahtimoottorien optimoinnista on ns. kaksois-V-laminointi, jonka nimi viittaa magneettien asennustapaan roottorien sisällä.
Myös tehoelektroniikan kehitys on ottanut aimo harppauksen eteenpäin: kytkentätehokkuutta on parannettu käyttämällä taka-akselin pulssimuuntimessa puolijohdemateriaalina piin sijasta piikarbidia (SiC), joka vähentää huomattavasti pulssimuuntimen kytkentähäviöitä ja mahdollistaa suuremmat kytkentätaajuudet.
Akun lataus viidestä 80 prosenttiin alle 25 minuutissa
Kaikissa Macanin täyssähköautomalleissa on auton pohjaan sijoitettu litiumioniakku, jonka kokonaiskapasiteetti on noin 100 kWh. Akun mitoitus perustuu Porschen filosofiaan, jonka mukaan matka-aika on keskeinen tekijä punnittaessa toimintamatkan, suorituskyvyn ja ympäristökestävyyden välistä tasapainoa. Suorituskykyinen akku ja kehittynyt latausteknologia ovat avainasemassa tämän suhteen.
Seuraavan sukupolven Macanin akku koostuu 12 kennomoduulista, joissa on prismaattiset kennot. Nikkelin, koboltin ja mangaanin keskinäinen suhde akussa on 8:1:1, mikä takaa entistä korkeamman energiatiheyden. 800 voltin sähköjärjestelmän ansiosta Porschen ensimmäisen PPE-pohjaisen mallin latauskapasiteetti ylittää jopa Taycanin 270 kW:n kapasiteetin. Soveltuvalla pikalaturilla akku latautuu viiden prosentin lataustasosta 80 prosenttiin alle 25 minuutissa.
Jos latauspiste toimii 400 voltin jännitealueella, täyssähköisessä Macanissa on ensimmäistä kertaa toiminto, jossa akun vastaavat korkeajännitekytkimet aktivoituvat automaattisesti ennen varsinaisen latausprosessin alkamista. Tämä toiminto jakaa 800 voltin akun käytännössä kahdeksi 400 voltin akuksi, joita voidaan ladata rinnakkain samalla 400 voltin latausasemalla. Tarvittaessa molempien akkupuoliskojen varaustilat tasataan automaattisesti ennen yhteislatauksen alkamista. Myös elektroniikkakomponenttien kotelointi on toteutettu innovatiivisella tavalla: Porsche on hakenut patenttia Integrated Power Box -kotelolle, joka vähentää kaapelien tarvetta, auton painoa ja tuotantokustannuksia. Ratkaisu säästää myös tilaa, kun vaihtovirtalaturi, korkeajännitelämmitin ja tasasuuntaaja on yhdistetty samaan koteloon.
Koko sähköinen voimansiirtojärjestelmä, akku mukaan lukien, kävi läpi kattavan testauksen korkeajännitejärjestelmille tarkoitetussa testipenkissä jo ennen ensimmäisten Macan-prototyyppien rakentamista. Testaus tapahtui Porschen Weissachin tuotekehityskeskuksen kesällä 2019 avatussa uudessa testirakennuksessa, jossa latausstrategioita ja -teknologioita voidaan testata eri markkina-alueiden tarpeita silmällä pitäen.
Alusta takaa tunnusomaisen ajodynamiikan ja ohjattavuuden
Porsche on aina Porsche. Tämä pätee myös tulevien PPE-mallien suorituskykyyn ja ajodynamiikkaan. Porschen tulevissa kompakteissa SUV-malleissa hyödynnetään malliversiosta riippuen Performance-taka-akselia. Tässä rakenteessa sähkömoottori on sijoitettu poikkeuksellisen taakse, jolloin auton takaosa on hieman (suhteessa 48:52) etuosaa painavampi. Tehokkaat sähkömoottorit, nelivetojärjestelmän dynaaminen voimanjako ja takapyöräohjaus takaavat yhdessä erinomaiset kaarreajo-ominaisuudet.
Täyssähköisessä Macanissa on kokonaan uudistettu etujousitus, jossa on päällekkäiset kolmiotukivarret ja erilliset reaktiotangot. Jousituksen kinemaattiset ja elastokinemaattiset ominaisuudet parantavat ohjausvastetta, ohjauksen tarkkuutta ja suuntavakautta. Auton takana multilink-jousitus on yhdistetty koriin joustavasti kiinnitetyn apurungon välityksellä. Taka-akselin sähköinen voimansiirtoyksikkö on puolestaan kiinnitetty neljästä kohdasta suoraan korirakenteeseen. Tämä on Performance-taka-akseliin liittyvä erityisominaisuus, joka parantaa ajodynamiikkaa tarkan pyöränohjauksen, suuren poikittaisjäykkyyden ja alhaisten melu- ja tärinätasojen ansiosta.
Ylempien varustetasojen versioihin tulee vakiona Porsche Torque Vectoring Plus ‑järjestelmä, johon sisältyy sähköisesti ohjattu taka-akselin tasauspyörästön lukko. Järjestelmän ajotilanteesta riippumaton ohjausstrategia takaa paremman pidon, ajovakauden ja poikittaisdynamiikan. Taka-akselin dynaaminen jarrutus tarpeen vaatiessa parantaa ohjausvastetta ja -tarkkuutta entisestään.
Porsche Traction Management (PTM) hyödyntää sähköistä voimalinjaa
Porsche Traction Management (PTM) -nelivetojärjestelmässä hyödynnetään sähköisen voimalinjan luontaisia etuja. Täyssähköisessä Macanissa neliveto tarkoittaa Taycanin tavoin sitä, että molemmilla akseleilla on sähkömoottorit. Tämä ratkaisu mahdollistaa nopean ja tarkan kaikkien pyörien ohjauksen sekä täysin mukautuvan voimanjaon akselien välillä ajotilanteen ja valitun ajo-ohjelman mukaisesti. Se parantaa toisaalta etuakselin ohjattavuutta ja suuntavakautta ja toisaalta lisää pitoa taaten Porschen autoille ominaisen hallittavuuden ja ketteryyden. Elektronisesti ohjatun nelivetojärjestelmän optimoitu voimanjako on käytännöllinen myös päällystettyjen teiden ulkopuolella.
Seuraavan sukupolven Macanissa on myös ensimmäistä kertaa nelipyöräohjaus, joka yhdistää ketteryyden kaupunkiajossa vakauteen ja ohjaustarkkuuteen suuren nopeuden maantieajossa. Tässä suhteessa ei siten ole tarvetta perinteisiin kompromisseihin.
Noin 80 kilometrin tuntinopeuteen saakka takapyörät ohjautuvat vastakkaiseen suuntaan kuin etupyörät enintään viiden asteen kulmalla. Tämä käytännössä lyhentää akseliväliä ja tuottaa dynaamisemman ohjausvasteen kaarteissa. Samalla auton käsittely ahtaissa paikoissa helpottuu, koska kääntösäde pienenee noin metrillä. Noin 80 km/h:n ajonopeuden ylittyessä takapyörät kääntyvät samaan suuntaan etupyörien kanssa. Tämä taas käytännössä pidentää akseliväliä ja parantaa siten ajovakautta entisestään esimerkiksi moottoritiellä kaistaa vaihdettaessa.
Takapyöräohjaus parantaa etuakselin ohjaussuhdetta noin 15 prosentilla. Myös perustason mallin etuakselin ohjaus on toteutettu tinkimättömällä Porsche-laadulla ja takaa parhaan mahdollisen tarkkuuden kaikissa ohjausliikkeissä. Kun tähän yhdistetään erittäin dynaaminen ohjaustehostus, ohjaustuntuma on optimaalinen. Porschen kehittämä älykäs ohjaustehostimen tukitoiminto rekisteröi ohjauksen kannalta merkityksellisiä tietoja muun muassa tienpinnan ominaisuuksista ja renkaiden pidosta ja näyttää ne kuljettajalle. Toisaalta ohjaustehostusjärjestelmä estää tärinän ja tärähdysten välittymisen ohjauspyörään. Lopputuloksena on Porschelle luonteenomainen täysin selkeä ja intuitiivinen ohjauskokemus.
Elektroninen PASM-aktiivijousitus on Macan-täyssähkömallissa yhdistetty ilmajousitukseen, mutta se voidaan haluttaessa yhdistää myös teräsjousiin. PASM-järjestelmä reagoi tieolosuhteiden ohella ajonopeuteen, pitkittäis- ja sivuttaiskiihtyvyyteen, kaasupolkimen käyttöön, ohjausliikkeisiin ja maanpinnan kaltevuuteen.
Elektroninen PASM-aktiivijousitusjärjestelmä parantaa suorituskykyä
Seuraavan sukupolven Macanin PASM-järjestelmässä on uutena ominaisuutena kaksiventtiiliset iskunvaimentimet. Erikseen säädettävissä olevat iskunvaimentimet parantavat iskunvaimennuskykyä ja ajomukavuutta huomattavasti. Tämän monipuolisuuden ansiosta erot Macanin eri ajotilojen välillä ovat entistäkin selkeämmin havaittavissa. Ilmajousitus mahdollistaa myös ajokorkeuden madaltamisen ajonopeuden mukaan, mikä parantaa auton aerodynaamisia ominaisuuksia entisestään.
Täyssähköisen Macanin rengas- ja vannevalikoimasta tulee tyypillisen ”porschemainen” erityisesti erikokoisten etu- ja takarenkaiden suhteen. Auton takapainotteisen painojakauman mukaisesti pyörien leveysero etu- ja taka-akselien välillä on entistäkin selkeämpi. Tämä parantaa renkaiden pitoa ja ajodynamiikkaa. Jopa 22 tuuman rengaskoot mahdollistavat auton koko suorituskykypotentiaalin hyödyntämisen.
Lisätiedot: Riitta Karjalainen, viestintäpäällikkö, K Auto Oy | Porsche, riitta.karjalainen@porsche.fi, 040 578 3924.
Avainsanat:
