從20年前Cayenne在全球首發後便大受歡迎，迅速成為保時捷產品陣容中不可或缺的車系，第一代Cayenne的訂購量遠遠超出了保時捷自己公司內部的預期。到了2005年，保時捷著手開發新一代Cayenne，當時的計劃除了要保留第一代的重點特色之外，也希望將車型進行大升級，特別是設計和傳動系統兩方面。
第一代Cayenne在保時捷內部被稱為E1，起初這項開發計畫由設計總監Harm Lagaay負責，但從2004年開始便由Michael Mauer接手保時捷車型的設計工作。雖然他希望大幅改進Cayenne，但在2010年正式推出第二代 (E2) Cayenne前，設計師遇到與開發第一代時相同的難題：Cayenne的車門與福斯Touareg的車門相同，這兩款姊妹車型使用相同的底盤，這點大大地限制了設計彈性。「但是第一代Cayenne在市場上大受歡迎，這讓我們在開發第二代的時候，有了更多發揮創意的空間。」Mauer回憶說。
高識別度的飛躍線和較低的座椅位置
這代表團隊可以在不少元素上多作發揮。雖然車門保持原樣，但車窗的設計變了：在車身前端，車外後視鏡從窗角移到了門肩上，讓整體外觀看起來更動感，並為A柱騰出了新增邊窗的空間。在車身後端，車窗高度拉高；車頂的擾流板向車尾延伸，長度較第一代更長；尾燈的位置調高，D柱也更加傾斜。以整體來看，整個車窗的幾何形狀被拉長，車頂線條 — 在保時捷被稱為飛躍線 — 以更大的幅度向後方收束，呈現更優雅的弧線。即便只是靜止佇立，都能感受到Cayenne蘊藏的速度潛力。
保時捷的設計師們還在內裝加入許多個性化的細節。「座椅有很大的不同，」Mauer解釋說。「E2的座椅高度明顯比E1低許多，不論是外觀上或駕駛體驗都更具跑格。這是E1與E2最大的差別之一。」除此之外，E2的中控台前端加高，視覺上讓座椅高度看起來相對更低，這個設計基礎來自Panamera運動轎跑 (2009年推出) 的中控台，也逐步變成保時捷車款具識別度的設計細節之一。同時，保時捷在第二代Cayenne上使用自己的儀錶，並將轉速錶置中，變成今日大眾所熟悉的保時捷風格。方向盤則來自經典911跑車的設計。「對於同時擁有911和Cayenne的客戶來說，這個細節增強了兩種車型之間的連結。」Mauer說。
在公路上更靈活，在越野時更可靠
在技術方面，保時捷在第二代Cayenne上有了不少革新。例如，第二代捨棄了第一代使用的加力箱。這個變速箱讓第一代Cayenne成為當時市面上最好的越野車之一，同時也展現出保時捷的強悍性能。現任Cayenne專案經理Oliver Laqua在E1計劃初期就是這款車型的概念工程師之一，他仍清楚地記得關於分動箱的討論。「在開發電子控制系統的過程中，我們在控制和速度兩方面上都邁出了一大步。因此，我們能讓E2在沒有分動箱或加力箱的情況下，也擁有與E1相同的越野能力，並成功大幅減少車重。」第二代Cayenne透過電子程式化控制，結合八速Tiptronic變速箱與保時捷循跡管理系統(PTM) 作為其全時四驅系統，除了增加在一般道路上操控的靈活性，也增進駕駛越野地形的穩定性。此外，全新PTM系統也讓前軸可以改為使用更輕的萬向軸與輪軸。結合不使用分動箱的做法，保時捷光在傳動系統上就將新一代Cayenne減重33公斤。
在E2的開發過程中，效率是很大的重點，多個部件也經過輕質化。車體總共減少111公斤的重量，光是擋泥板和車門就減輕了39公斤；新款尾門改以跟車翼一樣，完全由鋁製成，重量相較前一代也減輕了一半；再加上Tiptronic和新引擎，整體結構輕質化讓油耗數據得到顯著改善。熱能管理、可變式減速斷油機制和怠速熄火系統也對降低油耗大有幫助；但節省耗油的最大功臣是新版自動變速箱。第二代基本款Cayenne搭載新型3.6升V6引擎，輸出動力300 PS (220 kW) ，並將新的六速手排變速箱作為標配，這樣的組合下，該車的油耗數值在NEDC (新歐洲駕駛週期測試規範) 規範下小於11.2 l/100 km。如果客戶選配八速Tiptronic變速箱，油耗數值可降至9.9 l/100 km — 比基本款Cayenne低約20%。
保時捷首款進入批量生產的混合動力車型
全新Cayenne S搭載400 PS (294 kW) 的4.8升V8引擎，油耗為10.5 l/100 km，比上一代降低23%。新款Cayenne Turbo也使用相同的V8汽油引擎，但輸出動力達500 PS (368 kW)。除了Cayenne Diesel (245 PS / 180 kW) 之外，Cayenne系列中經濟效益最高的車型是 380 PS (279 kW) 的Cayenne S Hybrid，其NEDC油耗數值為8.2 l/100 km，為保時捷第一款進入批量生產的油電混合動力車。與當時大部分的油電混合動力車競品相比，Cayenne S Hybrid強大的並聯式混合動力系統更靈活、效率也更高。Cayenne S Hybrid在純電模式下最大時速可達60 km/hr，尤以增壓、動力回收和下坡滑行等機制下更顯運動化跑格，提供出色的駕駛體驗。因此，第二代Cayenne在整整12年前就為保時捷成功的電動化策略奠定了基礎，且兩代Cayenne之間的各項革新也獲得高度讚賞。與第一代相比，E2訂購量幾乎多了一倍。從2010到2017年，保時捷共交付了535,903輛由萊比錫工廠組裝的第二代Cayenne
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