Come funziona la ricarica induttiva della nuova Cayenne Electric?

Ricaricare può essere facilissimo. La Cayenne Electric, che in futuro sarà proposta parallelamente alle vetture a combustione e ibride della gamma di SUV, lo dimostrerà: Porsche ha reso il «wireless charging» pronto per il mercato come optional speciale per il nuovo modello. Il che significa che presto non serviranno più cavi caricabatterie, wallbox, interventi manuali: basterà parcheggiare l’auto in garage e avrà inizio la fornitura di corrente. Ma come funziona?

Il sistema di ricarica è composto da due soli elementi: un pianale per il garage o il posto auto e un ricevitore dietro l’asse anteriore della Cayenne. «Al momento, Porsche è quindi l’unica casa automobilistica che offrirà la ricarica contactless con un innovativo sistema One-Box da undici kilowatt», spiega Christian Holler, responsabile settoriale per i sistemi di ricarica. Nella quotidianità di molte persone, questo tipo di trasferimento di energia è da tempo normale, basti pensare al piano cottura a induzione, allo smartphone o allo spazzolino elettrico. Ma ricaricare senza contatto un veicolo elettrico? È il livello successivo.

L’installazione è intuitiva e facile. Il pianale viene posizionato centralmente davanti all’asse anteriore del SUV parcheggiato. All’interno dell’alloggiamento alto sei centimetri, largo 78 e lungo 117 c’è tutto ciò che serve. «Le soluzioni precedenti avevano bisogno di elementi aggiuntivi come una wallbox», spiega il product manager Simon Schulze. Il nuovo pianale, invece, deve essere solo collegato alla rete elettrica ed è pronto. Prima del trasferimento di energia inaugurale, c’è una fase di conoscenza. Allo stesso modo in cui comunicano smartphone e Porsche Communication Management (PCM), veicolo e pianale si scambiano i loro dati, compresa la password, ai fini dell’inizializzazione. Questo è necessario un’unica volta e serve più che altro a proteggere il cliente da un uso improprio, come il furto di corrente. A tale scopo, nel pianale è integrato un modulo Wi-Fi con il quale la vettura si collega a ogni avvicinamento successivo.

In segno di saluto, il conducente riceve letteralmente un semaforo verde: sul display PCM, la Cayenne viene visualizzata nella funzione di parcheggio Surround View. Nell’area dell’asse anteriore, un puntino verde sul display indica il ricevitore. Un cerchio, anch’esso illuminato di verde, simboleggia la bobina del sistema di ricarica.

Il messaggio di questa intuitiva funzione di assistenza alla manovra è chiaro: se il puntino si trova nel cerchio, il SUV è nella posizione corretta. «Per il posizionamento utilizziamo la tecnologia del sistema Keyless Go, usato per sbloccare i veicoli senza chiavi», spiega lo sviluppatore Simon Klein. Due sensori nella vettura corrispondono a quattro unità nel pianale.

Il principio di base per la ricarica è semplice e conosciuto da oltre 100 anni. Nel linguaggio tecnico si chiama «accoppiamento induttivo». Due bobine in filo di rame occupano la stessa identica posizione, una opposta all’altra. Se attraverso una delle bobine scorre corrente, si crea un campo magnetico che genera tensione nell’altra bobina. Mentre i sistemi di ricarica induttiva noti, p.es. per gli smartphone, lavorano a bassa potenza, con la nuova tecnologia gli ingegneri Porsche si sono trovati ad affrontare una sfida: per rendere la ricarica induttiva per le auto elettriche efficiente, sicura ed economica, non basta un semplice upscaling. Porsche ha optato per un concetto che prevede il minor numero di deviazioni possibile.

Nel pianale, la corrente alternata della rete elettrica viene dapprima convertita in corrente continua. Il motivo? Invece di operare con l’abituale frequenza di 50 hertz in Europa o 60 negli USA, il sistema di ricarica lavora con corrente alternata a 85 kilohertz, che corrispondono a 85.000 hertz. Per questo è necessario lo step intermedio che passa dalla corrente continua, che viene poi convertita in corrente alternata a 85 kilohertz e 2.000 volt nel circuito oscillante.

«Con questa soluzione otteniamo che venga trasferita energia a sufficienza anche quando bobina di trasmissione e bobina di destinazione non sono sovrapposte alla perfezione», spiega lo sviluppatore Dominik Scherer. Il software verifica lo sfalsamento e adatta in continuazione i parametri di carica. Fino a dieci centimetri di sfalsamento tra pianale e ricevitore nella vettura non creano problemi. «Abbiamo previsto di proposito un po’ di tolleranza», aggiunge Simon Schulze.

Non appena il conducente attiva il freno di stazionamento, inizia la ricarica. Il sistema è in grado di trasmettere fino a undici kilowatt di potenza senza fili. Nonostante lo spazio da 12 a 18 centimetri tra il pianale e il ricevitore nella scocca del veicolo, il rendimento supera il 90 percento. Il gap è dovuto alla normale distanza dal suolo della Cayenne Electric. Invisibile e protetto, il ricevitore è montato nel rivestimento del sottoscocca. Potenza e tempi di ricarica corrispondono ai valori di una wallbox collegata tramite cavo e presa di corrente. Quindi tutto come prima, di fatto, ma senza dover fare nulla.

Diverse misure assicurano che non si verifichino danni per via degli elevati flussi di corrente. Il ricevitore è incastonato in una piastra schermante, che impedisce al campo magnetico di diffondersi verso l’alto, proteggendo così i componenti della vettura. Sotto la bobina del pianale e sopra quella della vettura, sono le ferriti a far sì che il campo magnetico venga condotto in maniera mirata. Il riconoscimento di oggetti estranei integrato nel pianale individua elementi metallici come chiavi. Tramite sensori di movimento, il riconoscimento di esseri viventi protegge invece animali domestici o persone che si avvicinano alla parte inferiore del veicolo.

Entrambi i sistemi avvisano il conducente già mentre si avvicina al pianale oppure interrompono immediatamente la ricarica. «Un componente metallico si scalderebbe come accade con un piano cottura a induzione», spiega Simon Schulze. «Grazie alle misure di sicurezza, possiamo escludere che succeda.» Lo stesso vale per le interferenze di altri sistemi: il sistema di ricarica contactless è ben al di sotto di tutti i valori limite per la compatibilità elettromagnetica (EMC).

In futuro, il nuovo comfort di ricarica sarà persino migliorato: Porsche sta lavorando a una combinazione tra parcheggio automatico e ricarica contactless. L’idea? Lasciare l’auto davanti al garage, premere un pulsante, fatto. La macchina parcheggia dentro, avvia la ricarica e si prepara per la prossima uscita. Naturalmente con la batteria piena.