Porsche

Archive 2012

Porsche 918 SpyderEvolutie ontmoet emotie: de techniek van de supersportwagen van morgen


De toekomst krijgt vorm: de Porsche 918 Spyder is na ruim de helft van zijn ontwikkelingstijd goed op weg om uit te groeien tot de supersportwagen van morgen. Als plug-in hybride combineert hij op consequente wijze een ultraperformante verbrandingsmotor met een uiterst vooruitstrevende elektrische aandrijving, voor meer dan uitzonderlijke prestaties. De dynamische 918 Spyder biedt het beste uit twee werelden, met een vermogen van meer dan 770 pk en een gemiddeld verbruik van ca. 3 l/100 km, dat is minder dan wat de meeste actuele kleine auto’s verbruiken. Porsche slaat voor dit technologische hoogstandje bovendien nog meer nieuwe wegen in, met spectaculaire oplossingen zoals het koetswerk uit koolstofvezelversterkte kunststof (KVK), de volledig variabele aerodynamica, de adaptieve achterwielsturing en het zogenaamde ‘Top Pipes’-uitlaatsysteem dat aan de bovenzijde van de wagen uitmondt. Zo gunt de 918 Spyder een vooruitblik op het potentieel van de Porsche Intelligent Performance voor de toekomst.

De 918 Spyder, ontworpen als supersportwagen, is de legitieme opvolger van de Carrera GT. Daarmee was meteen het eerste doel bij de ontwikkeling duidelijk: de rijprestaties van de Carrera GT verder overtreffen. Volgens de tot dusver bekende cijfers zal de 918 Spyder duidelijk sneller zijn, zowel bij de acceleratie als bij de prestaties op circuit: minder dan 3 s voor de sprint van 0 tot 100 km/u (Carrera GT: 3,9 s) en minder dan 7.22 min. over de Nordschleife van de Nürburgring (Carrera GT: 7.32 min.). Het unieke aan de 918 Spyder schuilt echter vooral in de combinatie van die krachtige prestaties met een ongeëvenaarde energetische efficiëntie in het segment van de supersportwagens. Een gemiddeld verbruik van ca. 3 l/100 km en een puur elektrisch rijbereik van meer dan 25 km zijn tot dusver uniek.

Van comfortabel tot raceklaar: drie motoren met vijf werkingsmodi

De kern van het 918 Spyder-concept is de verdeling van de aandrijving over drie motoren, die dankzij een intelligente sturing met vijf selecteerbare modi perfect samenwerken. Deze werkingsstrategie is een van de kerncompetenties van de 918 Spyder. Ze houdt optimaal rekening met de verschillende eisen tussen een rijstijl gericht op efficiëntie enerzijds en maximale prestaties anderzijds. Om de kloof tussen beide uitersten zo ideaal mogelijk te overbruggen, legden de Porsche-ingenieurs in totaal vijf werkingsmodi vast, die naar analogie met de motorsport geactiveerd kunnen worden via een zogenaamde ‘map switch’-schakelaar in het stuur – waarbij ‘map’ staat voor karakteristiek.

Stil en elegant: E-Power

Indien de accu voldoende is opgeladen, is bij het starten standaard de ‘E-Power’-modus ingeschakeld. De 918 Spyder kan in het ideale geval 25 km puur elektrisch rijden. De verbrandingsmotor wordt in deze modus enkel ingeschakeld indien dat echt nodig is. Bij een kickdown wordt meteen het maximale systeemvermogen vrijgegeven. Zodra de laadtoestand van de accu onder een vooraf bepaalde minimumgrens daalt, wordt automatisch op de ‘Hybrid’-modus overgeschakeld.

Efficiënt en comfortabel: Hybrid

In de ‘Hybrid’-modus werken de elektromotoren en de verbrandingsmotor samen met het oog op een maximale energie-efficiëntie en een minimaal brandstofverbruik. De vermogensafgifte van de verschillende aandrijfcomponenten wordt bepaald in functie van de actuele rijsituatie en het gewenste prestatiepotentieel. De ‘Hybrid’-modus is de typische keuze bij een gematigde rijstijl met aandacht voor het verbruik, bijvoorbeeld in stadsverkeer.

Sportief en dynamisch: Sport-Hybrid

In de ‘Sport-Hybrid’-modus laat de 918 Spyder zijn motoren werken voor meer dynamiek. De verbrandingsmotor is in dit geval permanent ingeschakeld en neemt de hoofdaandrijving voor zijn rekening. De elektromotoren bieden ondersteuning met een elektrische ‘boost’, bijvoorbeeld indien de bestuurder meer vermogen vraagt of om het rendement van de verbrandingsmotor te optimaliseren. De focus ligt in deze modus op prestaties en een sportieve rijstijl.

Voor snelle rondetijden: Race-Hybrid

Race-Hybrid is de modus voor maximale prestaties en een bijzonder sportief rijgedrag. De verbrandingsmotor draait a priori onder vollast en laadt de accu op indien de bestuurder niet het volle vermogen vraagt. De elektromotoren bieden extra ondersteuning met een boost indien de bestuurder nog meer vermogen wenst. De laadtoestand van de accu wordt in deze modus niet constant gehouden, maar varieert over het volledige laadbereik. Vergeleken met de ‘Sport-Hybrid’-modus kunnen de elektromotoren kortstondig tot de uiterste vermogenslimiet gepusht worden voor een sterker ‘boost’-effect, om bij gebruik op het circuit een maximaal prestatiepotentieel te garanderen. Ter compensatie van die hogere vermogensafgifte laadt de verbrandingsmotor de accu sterker op.

Voor de poleposition: Hot Lap

De ‘Hot Lap’-knop centraal in de map switch geeft ook de laatste reserves van de 918 Spyder vrij en kan enkel in de ‘Race-Hybrid’-modus gebruikt worden. Net zoals de kwalificatiemodus van een circuitracer zorgt ook de ‘Hot Lap’-knop voor een specifieke afstelling. Zo wordt de tractiebatterij voor enkele snelle rondes tot de uiterste limiet gedreven en wordt de volledige beschikbare energie van de accu benut.

Hoofdaandrijving: achtcilinder uit de racewagen RS Spyder

De hoofdkrachtbron is de 4,6-liter achtcilindermotor met meer dan 570 pk, die rechtstreeks werd afgeleid van de motor uit de succesvolle RS Spyder en bijgevolg toerentallen tot 9.000 t/min. aankan. Naar analogie met de racemotor in de RS Spyder beschikt ook de krachtbron van de 918 Spyder over een drogecartersmering met een apart oliereservoir en olieafzuiging. De vier afzuigpompen zijn uit kunststof vervaardigd om gewicht te besparen. Andere omvangrijke maatregelen om het gewicht te beperken resulteerden bijvoorbeeld in titanium drijfstangen, onder lage druk gegoten dunne wanden voor het krukascarter en de cilinderkoppen, een stijvere lichtgewichtkrukas uit hoogresistent staal en een uitlaatsysteem met extreem dunne wanden uit een staallegering. De gewichts- en prestatieverbeteringen leveren een specifiek vermogen van 125 pk/l cilinderinhoud op, een uitstekend cijfer voor een atmosferische motor en een stuk meer dan bij de Carrera GT (106 pk/l).

Unieke erfenis uit de racewagenconstructie: Top Pipes

Deze krachtbron wakkert het emotierijke karakter van de 918 Spyder niet alleen met zijn prestatiepotentieel aan, maar ook met zijn klank. Daarvoor zijn vooral de zogenaamde ‘Top Pipes’ verantwoordelijk: de eindpijpen van het uitlaatsysteem monden aan de bovenzijde achteraan uit, net boven de motor. Geen enkele andere in serie gebouwde wagen maakt gebruik van die oplossing. Het grote voordeel van de Top Pipes is de extreem korte weg die de hete uitlaatgassen afleggen: ze worden rechtstreeks afgevoerd en de uitlaatgastegendruk blijft beperkt. Deze constructie vereiste een nieuw thermodynamisch concept voor de geleiding van de gassen. Het resultaat is een zogenaamde HSI-motor (hot side inside), waarbij het ‘hete’ gedeelte (uitlaatzijde) zich bevindt aan de binnenkant van de V gevormd door de cilinders, terwijl de aanzuigzijde zich aan de buitenkant bevindt.

Nog een voordeel: in het motorcompartiment liggen de temperaturen lager. Dat komt vooral de hybride lithium-ionaccu ten goede, aangezien die in een temperatuurbereik van ca. 20 tot 40 °C de beste prestaties levert en er dus minder actieve koeling nodig is.

Parallel in de aandrijflijn geïntegreerd: de hybridemodule

De hybridemodule sluit aan op de V8-motor, de 918 Spyder is net zoals de huidige hybride modellen van Porsche als parallelhybride ontworpen. In essentie bestaat de hybridemodule uit een elektromotor van ca. 90 kW en een scheidingskoppeling als verbindingselement met de verbrandingsmotor. Door de parallelhybride configuratie kan de 918 Spyder op de achterwielen zowel enkel door de verbrandingsmotor of de elektromotor worden aangedreven, als door beide krachtbronnen samen. De aandrijfeenheid ligt bij de 918 Spyder voor de achteras, zoals typisch is bij een supersportwagen van Porsche, en heeft geen mechanische verbinding naar de vooras.

Ondersteboven voor een laag zwaartepunt: versnellingsbak met dubbele koppeling

De krachtoverbrenging naar de achtertrein wordt verzekerd door een PDK-zevenversnellingsbak met dubbele koppeling. Die is gebaseerd op de PDK van de 911 Turbo, maar werd voor de 918 Spyder compleet herzien en verder geoptimaliseerd in functie van het hogere prestatiepotentieel. Om een zo laag mogelijke inbouwpositie en dus een laag zwaartepunt te garanderen, werd de versnellingsbak ten opzichte van bij de Boxster 180 graden om de lengteas ‘ondersteboven’ gedraaid. Indien de achtertrein geen aandrijfkracht nodig heeft, kunnen beide krachtbronnen door het openen van de scheidingskoppeling en van de twee PDK-koppelingen ontkoppeld worden. Daardoor wordt het mogelijk om te ‘zeilen’ bij uitgeschakelde verbrandingsmotor, typisch voor de hybride aandrijving van Porsche.

Onafhankelijke vierwielaandrijving: elektrisch aangedreven voortrein

Aan de voortrein bevindt zich een tweede, onafhankelijke elektromotor met een vermogen van ca. 80 kW, die de voorwielen aandrijft via een vaste overbrenging. Een scheidingskoppeling zorgt ervoor dat bij hoge snelheden de elektromotor kan worden afgekoppeld, om te verhinderen dat hij te snel gaat draaien.

Het aandrijfkoppel wordt voor iedere as apart geregeld. Zo kan een bliksemsnel reagerende vierwielaandrijving gecreëerd worden, die een uitzonderlijke trekkracht en rijdynamiek mogelijk maakt.

Lithium-ionaccu met plug-in laadsysteem

De elektrische energie voor de elektromotoren wordt opgeslagen in een vloeistofgekoelde lithium-ionaccu, bestaande uit 312 aparte cellen en met een capaciteit van ongeveer 7 kWh. De accu in de 918 Spyder is zowel voor de afgifte als de opname van elektrisch vermogen afgeregeld met het oog op maximale prestaties. Het prestatievermogen en de levensduur van de lithium-iontractieaccu zijn onder meer ook afhankelijk van de thermische toestand ervan. Daarom is de accu van de 918 Spyder vloeistofgekoeld via een eigen koelcircuit.

Voor de energietoevoer ontwikkelde Porsche een nieuw systeem met een plug-in laadinterface en een sterk uitgebreid recuperatiepotentieel. Via de plug-in interface in de B-stijl aan passagierszijde kan de accu rechtstreeks met het huishoudelijke elektriciteitsnet verbonden en opgeladen worden. De oplader bevindt zich vlak bij de tractieaccu. Hij zet de wisselstroom van het elektriciteitsnet om in gelijkstroom met een maximaal laadvermogen van 3,6 kW. Via het gewone 230V-net kan de accu via de meegeleverde laadkabel aan een stopcontact met een zekering van 10 ampère bijvoorbeeld binnen vier uur opgeladen worden. Bovendien wordt bij de 918 Spyder een compact laadstation meegeleverd, dat vast in de garage thuis geïnstalleerd kan worden. Dat maakt het mogelijk om de accu ongeacht de omstandigheden snel en comfortabel in ca. twee uur op te laden.

Verdrievoudigde energierecuperatie

De 918 Spyder is standaard uitgerust met keramische remmen (PCCB). Daarnaast kan de supersportwagen ook afgeremd worden door middel van beide elektromotoren en zo energie recupereren voor de tractieaccu.

Om de kinetische energie van het voertuig bij het afremmen aanzienlijk efficiënter in elektrische stroom om te zetten dan vandaag het geval is, ontwikkelden de Porsche-ingenieurs een nieuwe generatie van het recuperatiesysteem. Een actueel hybride voertuig van Porsche recupereert bij het remmen energie tot een vertraging van 0,15 g. Dat komt overeen met een remingreep waarbij de bestuurder een kracht van ongeveer 1,5 kg uitoefent op het rempedaal. De 918 Spyder kan energie recupereren tot een vertraging van 0,5 g (11 kg pedaalkracht), dat is meer dan het drievoudige.

KVK-monocoque ondersteunt lichtgewichtconstructie met laag zwaartepunt

Ondanks de zware componenten van de elektrische aandrijving is de 918 Spyder een schoolvoorbeeld van lichtgewichtconstructie. De dragende structuur van het koetswerk bestaat uit een monocoque voorzien van een drager voor de motoren, beide vervaardigd uit koolstofvezelversterkte kunststof (KVK). Dat concept levert een essentiële bijdrage aan het leeggewicht van minder dan 1.700 kg, wat voor een hybride voertuig in deze vermogensklasse bijzonder licht is. Een systeem met verstelbare aerodynamische elementen zorgt voor een unieke, volledig variabele aerodynamica, die automatisch het evenwicht houdt tussen optimale efficiëntie en maximale neerwaartse druk.

De componenten van de aandrijflijn en alle elementen met een gewicht van meer dan 50 kg zijn zo laag en centraal mogelijk in de wagen gemonteerd. Het resultaat is een voor de rijdynamiek ideale aslastverdeling van 57% achteraan en 43% vooraan, in combinatie met een extreem laag zwaartepunt. De centrale en lage positie van de tractieaccu direct achter de bestuurder komt niet alleen de concentratie van het gewicht en de verlaging van het zwaartepunt ten goede, maar creëert ook in thermisch opzicht de beste omstandigheden voor een optimale werking van de accu.

Onderstel met genen uit de racerij en achterwielsturing

De meerarmige ophanging van de Porsche 918 Spyder is afkomstig uit de racewagenbouw en wordt aangevuld met systemen zoals het variabele dempersysteem PASM en achterwielsturing. Die laatste bestaat in essentie uit een elektromechanisch regelsysteem aan elk van beide achterwielen. De regeling gebeurt snelheidsafhankelijk en kan een stuurhoek van enkele graden in beide richtingen genereren. Zo kunnen de achterwielen in dezelfde richting als of tegengesteld aan de stuurhoek van de voorwielen gedraaid worden. Bij lage snelheden draait het systeem de achterwielen tegengesteld aan de richting van de voorwielen. Zo stuurt de wagen nog sneller en preciezer en wordt de draaicirkel kleiner. Bij hogere snelheden draaien de achterwielen in dezelfde richting als de voorwielen. Daardoor wordt bij het snel wisselen van rijbaan vermeden dat de achtersteven uitbreekt. Het resultaat is een uiterst veilig en stabiel weggedrag in alle omstandigheden.

Een nieuwe supersportwagen voor een nieuw tijdperk

De 918 Spyder is de nieuwste telg in de reeks supersportwagens uit de Porsche-geschiedenis die als technologisch hoogstandje emoties en evolutie combineerden en als de ultieme sportwagen van hun tijd golden: de Carrera GTS, de eerste Porsche Turbo, de 959, de 911 GT1, de Carrera GT. Meer nog dan al zijn voorgangers levert de 918 Spyder bovendien bepalende impulsen voor de verdere ontwikkeling van technologieën voor de voertuigconcepten van morgen.

Technische gegevens Porsche 918 Spyder*

Koetswerk tweezits spyder; monocoque uit koolstofvezelversterkte kunststof (KVK) met geïntegreerde motordrager uit KVK; tweedelig targadak; vaste rolbeugel
Aandrijving parallelle volhybride; centraal geplaatste 4,6-liter V8-motor met drogecartersmering; hybridemodule met elektromotor en scheidingskoppeling; elektromotor met scheidingskoppeling en vaste overbrenging aan de voortrein; automatische stop-startfunctie; energierecuperatie; vier koelcircuits voor de motoren, de versnellingsbak en de accu; thermomanagement; vijf werkingsmodi selecteerbaar
Vermogen

> 570 pk (V8-motor)
+/- 90 kW (hybridemodule achteras)
+/- 80 kW (elektromotor vooras)
> 770 pk (gecombineerd)

Max. koppel > 750 Nm (gecombineerd)
Max. toerental 9.000 t/min.
Specifiek vermogen +/- 125 pk/l (V8)
Krachtoverbrenging

op de achterwielen door middel van de PDK-zevenversnellingsbak met dubbele koppeling, die in één eenheid gecombineerd is met de verbrandingsmotor en de hybridemodule;
op de voorwielen via de vaste overbrenging van de elektromotor vooraan

Onderstel voorwielophanging met dubbele dwarsarmen; elektropneumatisch liftsysteem vooraan als optie; elektromechanische stuurbekrachtiging; meerarmige achterophanging; elektronisch geregelde dubbele gasdrukdempers voor- en achteraan met Porsche Active Suspension Management (PASM); adaptieve elektromechanische individuele achterwielsturing
Remsysteem ultraperformant hybride remsysteem met adaptieve recuperatie; keramische remschijven (PCCB)
Leeggewicht (DIN) < 1.700 kg
Afmetingen
Lengte 4.643 mm
Breedte 1.940 mm
Hoogte 1.167 mm
Wielbasis 2.730 mm
Koffervolume (VDA-meting) +/- 100 l
Energievoorziening lithium-ionaccu met capaciteit van 6,8 kWh (nominaal, aan het begin van de levenscyclus van de batterij), 202 kW maximaal vermogen en plug-in laadsysteem compatibel met huishoudelijk elektriciteitsnet
Rijprestaties
Topsnelheid > 325 km/u (puur elektrisch: > 150 km/u)
Acceleratie
0 – 100 km/u < 3,0 s
0 – 200 km/u < 9,0 s
0 – 300 km/u < 27,0 s
Gemiddeld verbruik (NEDC) +/- 3,0 l/100 km
Gemiddelde CO2-uitstoot +/- 70 g/km
Puur elektrisch rijbereik > 25 km

* voorlopige gegevens

2012/03/26