Así ahorran y recuperan energía los modelos eléctricos de Porsche

La importancia de ofrecer a los conductores una experiencia cómoda, eficiente y satisfactoria es el fin último a la hora de diseñar, mejorar y fabricar un deportivo eléctrico. La eficiencia energética es clave para este objetivo.

Como algunos de los principales elementos que afectan al gasto energético de estos deportivos tenemos el sistema de frenos y el diseño aerodinámico. Los cuales, a su vez, se correlacionan e integran para influir de forma positiva en la eficiencia energética y en procurar una experiencia de conducción segura, confortable y 100% Porsche.

Sistema de frenos y recuperación de energía

Los modelos híbridos, y en mayor medida los totalmente eléctricos, tienen la capacidad de recuperar la energía que utilizan a través de, entre otros métodos, sistemas de frenado ligados al de propulsión.

El chasis de estos vehículos presenta varios retos a sus desarrolladores. Por un lado, la batería incrementa el peso total; por otro, es posible lograr, como en el caso de nuestros deportivos eléctricos, una gran capacidad de aceleración. El aumento de peso y la integración de otras prestaciones harían necesario un equipo de frenos adecuadamente dimensionado, lo que supondría aún más peso y, en consecuencia, también mayor consumo de energía y menor duración o recorrido de la autonomía.

La solución para esto es un sistema adecuado y eficiente de frenada eléctrica como la que se implementó por primera vez en el Taycan. 

El sistema de frenada eléctrica funciona de la siguiente manera: Cuando el conductor pisa el pedal del freno, los motores eléctricos pasan al modo de generación: ya no son los motores lo que impulsa las ruedas, sino al revés. Los motores asumen la función de generador eléctrico, que consume la energía cinética del coche y, por tanto, reducen su velocidad. La electricidad así generada retorna a la batería. Esto es así debido a que los motores eléctricos pueden controlarse, por lo general, con el llamado funcionamiento de cuatro cuadrantes. Esto significa que un motor eléctrico puede trabajar en un solo sentido, cuando la velocidad de giro y el par motor van en la misma dirección (positiva). Sin embargo, todo motor eléctrico puede funcionar también como generador. Entonces, el motor sigue girando en esa misma dirección, pero el par va en sentido inverso. Cuando el motor se resiste magnéticamente al giro, hace falta mucha potencia para seguir moviéndolo; este llamado par negativo es lo que frena el vehículo.

Este sistema convive con el sistema de frenado de fricción. Garantizar una transición suave entre los dos también supuso un reto tecnológico, ya que, funcionan de forma diferente. Un motor/generador eléctrico proporciona siempre el mismo par de frenado, pero el de fricción puede variar. En el caso de que la potencia de frenado hidráulica difiriera de la eléctrica en el punto de transición, el conductor lo percibiría como una sacudida. Para evitar esto se han desarrollado una serie de algoritmos que monitorizan de forma continua el sistema hidráulico. Así, mediante estima cuánta potencia entregará el sistema hidráulico la siguiente vez y proporcionarla con precisión. De esta forma, la transición entre eléctrico y de fricción siempre será suave. 

La combinación de todos estos innovadores avances en la frenada de los deportivos eléctricos Porsche contribuyen a que la recuperación de energía sea efectiva y eficiente. Por ejemplo, aunque en aproximadamente el 90 % de los casos, el Taycan frena de forma completamente eléctrica y recupera energía al hacerlo. En situaciones extremas, se debe aplicar una potencia de frenado superior a dos megavatios. Eso es algo que el sistema de propulsión eléctrico no puede alcanzar por sí solo. Entonces se emplea en mayor medida el freno de rueda convencional. También puede ocurrir que actúe el sistema hidráulico porque la batería está completamente cargada y, por tanto, no es posible que reciba energía de la recuperación. 

Gracias al diseño de los motores eléctricos y la electrónica en combinación con un sistema de control inteligente típico de Porsche, se pueden recuperar hasta 290 kilovatios. Además, nuestros ingenieros y desarrolladores trabajan cada día para seguir aumentando este valor.

Aerodinámica activa en los deportivos eléctricos Porsche

Los intentos de reducir la resistencia al avance son casi tan antiguos como el automóvil,sobre todo en ámbitos de competición. No obstante, en la actualidad, la era de la electromovilidad está elevando la aerodinámica al siguiente nivel.

Ya no se trata solo de vencer al freno del aire, también se busca mejorar el confort, la autonomía y la eficiencia energética. 

En condiciones de estudio, se ha calculado que la resistencia aerodinámica causa entre el 30% y el 40% del consumo en los deportivos eléctricos, frente a menos del 10% en un deportivo con motor diésel o de gasolina. La velocidad media en circulación normal es aún mayor que en el ciclo WLTP, por lo que se estima que esta cifra sea superior al 50% en condiciones normales.

La ventaja de los vehículos eléctricos es que la batería se encuentra entre los ejes delantero y trasero y su parte inferior es completamente lisa, favoreciendo una buena aerodinámica. Además, sus motores generan menos calor, lo que significa que hay que disipar menos energía.

El sistema Porsche Active Aerodynamics (PAA) ofrece varias ventajas en la parte frontal del Taycan: con las tomas de aire cerradas, desciende la resistencia aerodinámica. Abiertas aumenta la refrigeración y el rendimiento de los frenos. Estos elementos móviles actúan siempre según las necesidades, teniendo en cuenta las condiciones de circulación, la velocidad y la refrigeración que hace falta.

En la parte posterior del Taycan, el alerón se despliega en tres posiciones distintas para influir en la aerodinámica del vehículo con un doble fin: bien reducir la resistencia para aumentar la eficiencia y la autonomía, o bien generar carga para conseguir los mejores tiempos por vuelta en circuito.

Con un valor Cx a partir de 0,22, el Taycan tiene el mejor coeficiente de resistencia al avance de todos los modelos actuales de Porsche.

Respecto al nuevo Macan, la parte delantera es la entrada central de aire. Porsche ha diseñado las tomas de refrigeración para que sean totalmente variables y regulen la temperatura. Completamente abiertas, enfrían la batería durante el proceso de carga, lo que la protege y prolonga su vida útil; en carretera, se cierran para reducir la resistencia, lo que aumenta la autonomía; estas láminas variables vuelven a abrirse cuando los sensores de temperatura del coche solicitan aire frío. De este modo, podemos garantizar una refrigeración óptima de la batería y los motores, la climatización del interior y el rendimiento de los frenos, en todas las situaciones de marcha.

La resistencia aerodinámica tiene un impacto directo en la autonomía: una reducción del 10 % en la resistencia al avance la aumenta en 21 kilómetros. Por ello, los bajos también presentan elementos variables. Como los de un coche de carreras, son planos y cerrados, incluso en la zona de las ruedas traseras. Pero allí los paneles son flexibles y minimizan la resistencia incluso cuando la suspensión está extendida. Una solución ingeniosa que se suma a las llantas cerradas y los contornos de los neumáticos aerodinámicamente optimizados, una primicia de Porsche. Al circular por carreteras secundarias, el Macan adopta automáticamente su configuración aerodinámica ideal. El alerón trasero pasa a la posición Eco, los deflectores de aire se cierran y la carrocería desciende. 

El Macan totalmente eléctrico obtuvo un coeficiente de resistencia aerodinámica de 0,25 para esta situación, el mejor que jamás haya alcanzado un SUV de Porsche.

Porsche continúa mantiene así una de sus tradiciones más antiguas, la de ser líder en innovación.