¿Cómo funciona la carga inductiva del nuevo Cayenne Electric?

La carga puede ser algo muy sencillo. El Cayenne Electric que en el futuro se ofrecerá en paralelo a los vehículos de combustión e híbridos de la gama SUV, dará el ejemplo: Porsche introducirá en el mercado la Wireless Charging o «carga inalámbrica» como equipamiento opcional para el nuevo SUV. Esto significa que pronto ya no harán falta cables de carga, Wallboxes ni operaciones manuales: bastará con aparcar el coche en el garaje para que se empiece a cargar energía. ¿Cómo funciona?

El sistema de carga solo tiene dos componentes: una placa base para el garaje o la plaza de aparcamiento y un receptor detrás del eje delantero del Cayenne. «Porsche es actualmente el único fabricante de automóviles que va a ofrecer la carga inalámbrica con un innovador sistema de una sola caja de once kilovatios», afirma Christian Holler, director del área de sistemas de carga. En la vida cotidiana de muchas personas, esta forma de transmitir la energía es habitual desde hace tiempo, y se ve en las placas de inducción, los teléfonos móviles o los cepillos de dientes eléctricos, pero, ¿suministrar energía a un vehículo eléctrico sin contacto? Eso es pasar al siguiente nivel.

La instalación es intuitiva y sencilla. La placa base se coloca en el centro, delante del eje delantero del SUV aparcado. Todo lo necesario está integrado en una carcasa de 6 cm de alto, 78 cm de ancho y 117 cm de largo. «Las soluciones anteriores requerían componentes adicionales, como una Wallbox», explica Simon Schulze, responsable de producto. Sin embargo, basta con conectar la nueva placa base a la red eléctrica y ya está lista para usar.

Antes de la primera transmisión de energía, se lleva a cabo un proceso de reconocimiento. Al igual que ocurre en la comunicación entre un smartphone y el Porsche Communication Management (PCM), el vehículo y la placa base intercambian sus datos para la inicialización, incluida la contraseña. Esto solo hay que hacerlo una vez y sirve principalmente para proteger al cliente contra un uso indebido, como el robo de electricidad. Para ello, la placa base lleva integrado un módulo Wi-Fi con el que el vehículo establece contacto cada vez que se aproxima.

A modo de saludo, el conductor recibe literalmente «luz verde», ya que en la pantalla del PCM se muestra el Cayenne en la función de aparcamiento Surround View. En la zona del eje delantero, un punto verde luminoso marca en la pantalla la posición del receptor. Un círculo también luminoso de color verde simboliza la bobina del sistema de carga.

El mensaje de esta intuitiva ayuda para maniobrar es claro: si el punto queda dentro del círculo, el SUV está bien colocado. «Para el posicionamiento utilizamos la misma tecnología del sistema Keyless Go, que se emplea para el desbloqueo sin llave del vehículo», explica el ingeniero de desarrollo Simon Klein. Dos sensores en el vehículo se comunican con cuatro unidades en la placa base.

El principio básico para la carga es sencillo y se conoce desde hace más de cien años. En lenguaje técnico se denomina «acoplamiento inductivo». Hay dos bobinas de hilo de cobre superpuestas, una frente a otra. Cuando la corriente fluye a través de una de ellas, se crea un campo magnético que genera tensión en la otra.

Mientras que los sistemas de carga inductiva conocidos funcionan con potencias reducidas, como por ejemplo en los móviles, la nueva tecnología planteaba un reto a los ingenieros de Porsche. En efecto, para que la carga inductiva de los vehículos eléctricos fuera eficiente, segura y económica, no bastaba con ampliarla. Porsche ha optado por un concepto que evita en la medida de lo posible los rodeos.

La tensión alterna de la red eléctrica se convierte primero en tensión continua en la placa base. El motivo es que, en lugar de funcionar con la frecuencia habitual de la red de 50 Hz en Europa o 60 Hz en EE. UU., el sistema de carga funciona con una tensión alterna de 85 kHz, lo que equivale a 85 000 Hz. Para ello se necesita el paso intermedio por la corriente continua. A continuación, se transforma en corriente alterna de 85 kHz y 2000 V en el circuito resonante.

«Con este diseño, conseguimos que se transmita energía suficiente, incluso si las bobinas emisora y receptora no están perfectamente alineadas», explica el ingeniero de desarrollo Dominik Scherer. El software comprueba el desajuste y adapta continuamente los parámetros de carga. Se admite sin problemas un desajuste de hasta 10 cm entre la placa base y el módulo receptor del vehículo. «Hemos incorporado deliberadamente un margen de tolerancia», añade Simon Schulze.

El proceso de carga empieza en cuanto el conductor activa el freno de mano, y el sistema puede transmitir de forma inalámbrica hasta 11 kW de potencia. A pesar del espacio de entre 12 y 18 cm entre la placa base y la unidad receptora en los bajos del vehículo, la eficiencia es superior al 90 %. La separación se debe a la distancia al suelo del Cayenne Electric. La placa receptora está montada de forma invisible y protegida en el revestimiento de los bajos. La potencia y el tiempo de carga se corresponden con los valores que se obtienen con una Wallbox conectada mediante cable y enchufe. Todo funciona igual, solo que sin necesidad de hacer ninguna operación adicional.

Una serie de precauciones garantizan que los altos flujos de energía no provoquen daños. La placa receptora está integrada en una lámina protectora que evita la dispersión de la radiación del campo magnético hacia arriba y protege así a los componentes del vehículo. Debajo de la bobina de la placa base y encima de la bobina receptora, las ferritas garantizan que el flujo magnético se dirija de forma precisa. El sistema de detección de objetos extraños integrado en la placa base detecta objetos metálicos como llaves. La detección de objetos vivos protege a las mascotas o a las personas que se colocan debajo del vehículo mediante un sensor de movimiento.

Si procede, ambos sistemas avisan al conductor en cuanto se aproxima a la placa base o interrumpen inmediatamente el proceso de carga. «Una pieza metálica se calentaría igual que en una placa de inducción», explica Simon Schulze. «Pero eso lo descartamos gracias a las medidas de seguridad». También se descartan interferencias con otros sistemas. Así, el sistema de carga inalámbrico cumple con creces todos los valores límite de compatibilidad electromagnética.

En el futuro, la intención es hacer aún más cómodo el proceso de carga, y Porsche está trabajando en una combinación de aparcamiento automático y carga inalámbrica, es decir, que solo habría que aparcar el coche delante del garaje y pulsar un botón. ¡Listo! El coche se aparca por sí solo, inicia el proceso de carga y se prepara para la próxima salida. Por supuesto, con la carga a tope.