Comment fonctionne la recharge inductive du nouveau Cayenne Electric ?

Charger un véhicule peut être un jeu d’enfant, et le Cayenne Electric, qui sera proposé en parallèle des véhicules à moteur thermique et hybride de la gamme des SUV, en apporte la preuve : Porsche s’apprête en effet à proposer le Wireless Charging en tant qu’équipement spécial pour son nouveau SUV. Cette innovation signifie la fin des câbles de recharge, des Wallboxes et des manipulations. Il suffira de garer sa voiture dans son garage pour effectuer l’alimentation en énergie. Mais comment cela fonctionne-t-il ?

Le système de recharge se compose uniquement de deux éléments : une plaque pour le sol du garage ou de l’emplacement de stationnement et une partie réceptrice installée à l’arrière de l’essieu avant du Cayenne. « Porsche est ainsi actuellement le seul constructeur automobile à proposer une recharge sans contact avec un système One Box innovant de onze kilowatts », explique Christian Holler, responsable dans le domaine des systèmes de recharge. Cette méthode de transfert d’énergie est déjà présente dans notre quotidien depuis longtemps, pour les cuisinières à induction, les smartphones ou les brosse à dents électriques. Mais alimenter un véhicule électrique sans contact ? Cela relève d’un autre niveau.

L’installation est intuitive et s’effectue sans effort : la plaque de sol est positionnée au centre, devant l’essieu avant du SUV garé, et tout ce qui est nécessaire est intégré dans un boîtier de six centimètres de haut, 78 centimètres de large et 117 centimètres de long. « Les solutions précédentes requéraient encore des composants supplémentaires comme une Wallbox », explique Simon Schulze, chef de produit. Il suffit à présent de brancher la nouvelle plaque de sol sur le réseau électrique pour qu’elle soit opérationnelle.

Il est nécessaire d’établir des connexions avant le premier transfert d’énergie, par exemple pour la communication entre le smartphone et le Porsche Communication Management (PCM). Lors de l’initialisation, le véhicule et la plaque au sol échangent leurs données, y compris le mot de passe. Cela ne doit être effectué qu’une fois et sert avant tout à protéger le client contre les utilisations abusives, comme le vol d’électricité. À cet effet, un module WLAN est intégré dans la plaque de sol auquel le véhicule se connecte lors de chaque nouvelle approche.

Le conducteur reçoit littéralement le feu vert en guise de bienvenue : le Cayenne apparaît alors dans la fonction de stationnement Surround View sur l’écran du PCM. Un point vert lumineux sur l’écran signale le récepteur intégré au niveau de l’essieu avant. Un cercle lumineux également vert représente la bobine du système de recharge.

Le message de cette aide au stationnement intuitive est on ne peut plus simple : si le point se trouve dans le cercle, le SUV est correctement stationné. « Pour le positionnement, nous avons recours à une technologie issue du système Keyless Go, qui est uti‑lisé pour le déverrouillage sans clé du véhicule », explique l’ingénieur en développement Simon Klein. Deux capteurs installés dans le véhicule communiquent avec quatre unités intégrées dans la plaque du sol.

Le principe de base utilisé pour la charge est simple et employé depuis plus de 100 ans. Il s’agit en jargon technique du « couplage inductif ». Deux bobines de fil de cuivre sont superposées, mais sépa‑rées par un espace. Le courant qui circule dans l’une des bobines permet de créer un champ magnétique et de générer de la tension dans l’autre bobine.

Les systèmes de charge inductive déjà disponibles, par exemple pour les smartphones, fonctionnent avec de faibles puissances. Les ingénieurs de Porsche se sont donc vus confrontés à un défi avec cette nouvelle technologie, car pour rendre la charge inductive efficace, sûre et économique pour les véhicules électriques, il ne suffit pas de passer à une plus grande échelle. Porsche a opté pour un concept avec aussi peu de détours que possible.

Le courant alternatif du réseau électrique est tout d’abord converti en courant con‑tinu dans la plaque du sol. Ceci, parce qu’au lieu des 50 hertz habituels en Europe ou des 60 hertz aux États-Unis, le système de charge fonctionne avec un courant alternatif de 85 kilohertz, soit 85 000 hertz. Impossible alors de faire l’impasse sur l’étape intermédiaire via le courant continu. Ce dernier est ensuite converti dans un circuit oscillant, en courant alternatif avec 85 kilohertz et 2 000 volts.

« Cette conception nous permet de transférer suffisamment d’énergie même si les bobines émettrice et réceptrice ne sont pas parfaitement superposées », explique Dominik Scherer, ingénieur de développement. Le logiciel vérifie le décalage et adapte en permanence les paramètres de charge, sachant qu’un décalage allant jusqu’à dix centimètres entre la plaque de sol et le module de réception intégré dans le véhicule ne pose aucun problème. « Nous avons volontairement laissé une marge de tolérance », ajoute Simon Schulze.

Le processus de charge débute dès que le conducteur active le frein de stationnement et le système peut transmettre jusqu’à onze kilowatts de puissance sans fil. Malgré l’espace d’air compris entre 12 et 18 centimètres entre la plaque de sol et l’unité de réception du plancher de la voiture, le rendement est supérieur à 90 pour cent. L’écart est dû à la garde au sol de série du Cayenne Electric. Invisible, la plaque ré‑ceptrice est intégrée et protégée dans le revêtement du dessous de caisse. La puissance et le temps de charge correspondent aux valeurs obtenues avec une Wallbox connectée via un câble et une prise. La procédure demeure inchangée et sans manipulation supplémentaire.

Plusieurs précautions ont été prises pour éviter tout dommage causé par les courants d’énergie élevés. La plaque de réception est encastrée dans une tôle de blindage qui prévient la dispersion du champ magnétique vers le haut et protège les composants dans le véhicule. Sous la bobine de la plaque de sol et au-dessus de la bobine du récepteur, des ferrites sont utilisées pour diriger le flux magnétique de façon ciblée. La détection d’objets étrangers intégrée dans la plaque de sol détecte les objets métalliques, comme les clés. La détection d’objets vivants protège par le biais de détecteurs de mouvements, les animaux domestiques ou les personnes qui par exemple mettent la main sous le véhicule.

Les deux systèmes avertissent le conducteur dès l’approche de la plaque de sol ou interrompent immédiatement le processus de charge. « Une pièce métallique s’échaufferait, tout comme avec une cuisinière à induction », explique Simon Schulze. « Des mesures de sécurité empêchent cela ». Il en va de même avec les perturbations dues à d’autres systèmes : le système de charge sans contact est nettement inférieur à toutes les valeurs limites de compatibilité électromagnétique (CEM).

Ce nouveau confort de charge devrait même être encore amélioré à l’avenir : Porsche travaille sur une combinaison de stationnement automatique et de chargement sans contact. Il suffirait alors de garer sa voiture devant le garage et d’appuyer sur un bouton. Une fois stationnée, la voiture démarrerait le processus de charge et serait prête pour la prochaine sortie – entièrement rechargée.