Prova perfetta

Più veloci, più efficienti, più digitali. È questo il motto dei nuovi modelli Porsche. Per la Cayenne full electric, che in futuro sarà proposta parallelamente alle vetture a combustione e ibride della gamma di SUV, questa triade vale anche nei test: per la prima volta, Porsche ha sviluppato una generazione completamente nuova senza prototipi iniziali. 

«Possiamo sfruttare lo straordinario sapere dei colleghi, alcuni dei quali hanno accumulato decenni di know-how nei test reali», spiega Niesen. «Sono in grado di valutare con precisione come si deve comportare un’auto per chiamarsi Porsche.» E terzo: il grado di dettaglio dei database e l’efficienza di elaborazione sono aumentati così tanto che è possibile effettuare simulazioni in tempo reale. 

In questo modo, gli ingegneri sono riusciti non solo a rappresentare, ma anche a testare la Cayenne virtualmente. Gli esperti hanno testato mediante Realtà Virtuale (RV) le prime impressioni della futura generazione di SUV in una fase di sviluppo in cui i componenti sono inizialmente disponibili in formato digitale e quindi facili da modificare. I risultati delle prove virtuali sono stati verificati collaudando i componenti reali sul banco di prova. Particolare attenzione in questa combinazione di test virtuali e fisici è stata data alla sintonia tra batteria e trasmissione, aerodinamica e climatizzazione. Nel SUV full electric sono state integrate numerose tecnologie nuove. A tale scopo è stato progettato un banco di prova integrato completamente inedito, sul quale è possibile testare insieme motore, batteria, gestione energetica e sistema di ricarica in condizioni realistiche. 

I quattro potenti motori sincroni del banco di prova possono essere programmati in modo tale da simulare con precisione varie condizioni stradali, resistenze di accelerazione e forze durante il recupero e la frenata. «Le macchine sono talmente avanzate che possiamo rappresentare persino diverse superfici di asfalto o lo slittamento delle gomme», spiega l’ingegner Marcus Junige. Allo stesso modo, si possono simulare anche le condizioni ambientali nella loro totalità. È altresì possibile riscaldare o raffreddare singoli componenti fino a un impianto di prova completo, nonché generare condizioni aerodinamiche. «Dal punto di vista delle esigenze, i nostri programmi di test sono unici tra la concorrenza», dice Junige. Un esempio spettacolare? Un giro sulla Nürburgring-Nordschleife. Al limite. L’input per farlo arriva dal prototipo virtuale. Tutti gli impulsi simulati vengono inseriti in tempo reale nel banco di prova integrato. 

«La vettura deve sprigionare la massima potenza in qualsiasi condizione non appena il conducente lo richiede», sottolinea Junige. Questo cosiddetto «rilascio massimo di corrente» è sinonimo di stress puro, in particolar modo per la gestione termica dell’auto ad alte prestazioni: per condizionare la batteria in maniera ottimale in qualsiasi contesto, riscaldamento e raffreddamento sono più performanti rispetto a qualsiasi altro veicolo Porsche elettrico precedente. In ogni istante del giro sul Nürburgring, i valori misurati sul banco di prova integrato vengono confrontati con quelli calcolati prima per la gemella digitale. Ciò ha confermato che la simulazione è talmente all’avanguardia che le discrepanze sono minime. E possono essere eliminate passando in rassegna i risultati dei test fisici e adattando i modelli o i parametri degli stessi. 

Per il conducente, l’affidabilità vale in tutte le situazioni, anche e soprattutto durante la ricarica. «A prescindere da come veniva alimentata in precedenza, la Cayenne deve essere sempre condizionata per la ricarica rapida», spiega Junige. Non appena il guidatore comunica al sistema a quale stazione di ricarica vuole fermarsi, la Cayenne calcola la preparazione ottimale. «Una coda lungo il tragitto significa, per esempio, che la termoregolazione può avvenire dopo e più lentamente. Il che fa risparmiare energia», dice Sascha Niesen. Nel programma di prova virtuale, tutte le situazioni possibili sono state simulate prima e durante la ricarica rapida, per poi essere testate sul banco di prova con componenti reali. 

Ma il programma di prova virtuale della Cayenne full electric prevedeva molto di più di meri giri veloci sul Nürburgring o ricariche in condizioni estreme. «In fondo, la differenza rispetto ai test di altre case automobilistiche sta nel fatto che Porsche verifica moltissime situazioni di guida», spiega Marcus Junige. È la realtà a dettarle: «Abbiamo in programma tutto ciò che il cliente potrebbe fare con il veicolo», aggiunge Sascha Niesen. E non ci sono altre Porsche che vengono usate in maniera tanto varia come la Cayenne: è SUV di lusso e auto sportiva, macchina da traino e fuoristrada, auto per la famiglia e vettura di servizio. «Sinora non ci sono mai stati così tanti aspetti contemporaneamente per un’auto elettrica», riferisce Marcus Junige. E qui c’è una sorpresa per gli ingegneri addetti ai test. 

Durante la simulazione, la Cayenne ha superato diverse pendenze in maniera già molto convincente. Quando il team ha iniziato a sperimentare le prime vetture di pre-serie, la realtà si è rivelata ancora una volta più impressionante. «Guardare come questa macchina risaliva le dune è stata un’esperienza incredibile», ricorda con entusiasmo Sascha Niesen. «Alla luce delle nostre esperienze, non ce lo aspettavamo.» Grazie al motore elettrico finemente calibrato, la spinta propulsiva può essere dosata in modo tale che la Cayenne affronti senza sforzo le dune da ferma. «Con una vettura a combustione, non si sale senza aver preso prima la rincorsa», afferma lo sviluppatore. Il motore elettrico, invece, genera la sua coppia massima da subito. Allo stesso tempo, è possibile mantenere velocità minime di uno o due chilometri orari, «come se ci fosse un riduttore infinitamente grande», spiega l’ingegnere. Inoltre, guidare sulle dune richiede un’enorme potenza motore. Una specialità della Cayenne. «Abbiamo misurato i valori di accelerazione, che sono ai livelli delle supersportive», dice Sascha Niesen.

Nell’accelerazione da zero a 100 km/h, prima della virgola c’è un due. In cima alle specifiche c’era che la Cayenne Electric dovesse essere ben guidabile e gestibile in ogni fase. Un aspetto simulato innumerevoli volte, «ma nella realtà solo l’uomo può fornire il tocco finale». Sinora ci hanno pensato i primi prototipi. In virtù del livello di sviluppo avanzato, adesso è stato possibile trasferire senza problemi questa fase sulle vetture di pre-serie reali. Per tradizione, il Nürburgring era l’indicatore della messa a punto. La sensibilità umana per la guida è ancora oggi più affinata e influenzata da più fattori di quanto la simulazione possa riprodurre. Infine, il riscontro della dinamica di marcia è determinato anche dal coefficiente di attrito degli pneumatici. «Il passaggio da bassa ad alta aderenza in situazioni limite è difficile da rappresentare virtualmente», spiega Niesen. Con i test virtuali sarebbe sì possibile saltare la fase intermedia con i primi prototipi, ma le vetture di pre-serie restano insostituibili per Porsche. 

Sono state circa 1.000 le auto costruite nella pre-serie, tre quarti delle quali destinati ai test conclusivi. Il numero elevato è stato dovuto alla quantità di varianti, moltiplicata per due forme di carrozzeria. «L’auto deve riuscire a fare nella realtà ciò che ha fatto nella simulazione», completa Niesen. 

E ci è riuscita: nel freddo artico e nell’incandescente caldo del deserto, su strada e su sterrato, sui banchi di prova e nel laboratorio dei crash test. In posti caldi come gli Stati del Golfo o la Death Valley statunitense, con temperature fino a 50 gradi Celsius, è stato necessario sottoporre a prove funzionali, tra le altre cose, la climatizzazione e la gestione termica della batteria e del motore. Nei meno 35 gradi della Finlandia, le vetture di pre-serie sono state sottoposte a test per verificare partenze a freddo e climatizzazione, trazione, handling e comportamento in frenata, nonché performance dei sistemi di regolazione della dinamica di guida. E in entrambi i climi estremi, la Cayenne full electric doveva potersi ricaricare rapidamente sempre senza problemi. Sono pochissimi i costruttori che pretendono dalle proprie auto più di quanto faccia Porsche. Nell’ambito delle prove di durata, la vita di un’auto è stata simulata in condizioni d’uso incredibilmente estreme, che i clienti affrontano solo in situazioni limite. In condizioni quotidiane, nel giro di pochi mesi le vetture hanno percorso più di 150.000 chilometri ciascuna su più turni. Nel traffico urbano, su strade extraurbane e in autostrada.

Il risultato? Passare a più simulazioni e meno prove fisiche ha dato i suoi frutti. «I tempi erano maturi», dice Niesen. «E il progetto ci ha fornito l’occasione.» Con un successo impressionante: la Cayenne full electric è nata con tempi di sviluppo inferiori del 20 percento rispetto alla strategia convenzionale. E, grazie all’uso di meno materiale, risparmiando anche risorse. Per modelli più veloci, più efficienti, più digitali.