Inginerii Porsche au dezvoltat încărcarea wireless pentru maşinile electrice ale mărcii, încercând să minimizeze pierderile inerente pentru acest proces

Inginerii Porsche vor să facă exploatarea maşinilor electrice mai simplă şi au dezvoltat încărcarea wireless pentru modelele electrice ale mărcii, pentru a aduce aceeaşi comoditate din procesul de încărcare fără fir a telefoanelor şi în lumea maşinilor. În loc să conectezi o maşină la o staţie de încărcare, pur şi simplu o parchezi peste locul special desemnat pentru asta şi bateria ei e încărcată. Doar că încărcarea wireless e un proces ce generează căldură, iar acea căldură înseamnă pierderi energetice inerente pentru acest proces.

Încărcarea maşinilor electrice la staţii electrice generează şi aşa pierderi energetic, de obicei cu cât mai mare e puterea şi temperatura, cu atât mai mare fiind şi pierderea. Trecerea procesului de încărcare de la cabluri bine izolate şi de multe ori răcite la încărcare fără fir prin inducţie va genera inevitabil pierderi simţitor mai mari. Însă inginerii Porsche au încercat să minimizeze pierderile acestui proces.

La încărcarea wireless a unui telefon se pierde 20-40% din energie, iar acolo vorbim de o putere mică. La o maşină electrică e nevoie de multe de mii de ori mai mare, iar creşterea puterii determină creşterea formării căldurii din cauza rezistenţei bobinelor inductive, şi creşterea pierderilor. Dacă s-ar aplica încărcarea wireless la puteri de 350 kW, ca la staţiile fast charge, ar exista pierderi uriaşe şi cel mai probabil căldura generată ar aduce componentele la temperaturi uriaşe, în imposibilitatea asigurării unei răciri suficient de puternice.

Inginerii Porsche au conceput încărcarea wireless cu o putere de 11 kW, similară unei prize de casă specializate pentru încărcarea automobilelor, vrând să limiteze şi pierderile prin această putere. Dar oricum 11 kW înseamnă o putere imensă, de 1.000 ori mai mare decât încărcarea wireless a unui smartphone. În acel proces de încărcare a telefonului, suprafaţa wireless livrează o putere de la 7,5 W pentru telefoane Apple până la 10-15 W pentru unele modele Samsung. La încărcarea unui Porsche, 11 kW înseamnă 11.000 W, deci în mediu de 1.000 de ori mai puternic.

Dacă inginerii Porsche ar fi scalat pur şi simplu tehnologia folosită la smartphone-uri şi ar fi amplificat-o la maşini, ar fi obţinut 20-40% pierderi inerente, iar din cauza puterii mai mari, pierderi ar fi migrat mai degrabă în diapazonul a 25-45%. Pentru încărcarea unei maşini cu o baterie de 85 kWh-100 kWh, sunt pierderi uriaşe de 20-45 kWh la fiecare încărcare deplină, ceea ce se traduce în costuri mult mai mari. Maşina primeşte aceeaşi energie în baterie, dar sistemul wireless trage mai mult din priză, diferenţa fiind irosită în căldură prin aceste pierderi.

Dar inginerii Porsche n-au făcut o simplă scalare, ci au calibrat totul până au obţinut doar 10% pierdere din reţea până la bateria maşinii. O asemenea pierdere se apropie de cele mai înalte standarde teoretice de minimizare a pierderilor la acest tip de încărcare, care spun că în mod ideal s-ar putea asigura pierderi de doar 5-10% la încărcare. Iar cei de la Porsche au reuşit să asigure cele 10% de pierdere la o putere de 11 kW, ceea ce e absolut admirabil.

Deci, efectiv maşina va primi aproape 10 kW în baterie, din cele 11 kW trase din reţea de sistem. Cu doar 10% pierdere, dacă mai luăm în calcul că şi prizele uzuale prin cablu pot genera câteva procente de pierdere, noua soluţie Porsche devine nu doar comodă în utilizare, ci şi eficientă. Şi instalarea sistemului e aparent foarte simplă, fiind nevoie de integrarea unei plăci dreptunghiulare în podeaua garajului sau spaţiului de parcare.

Această placă are 117 cm lungime, 78 cm lăţime şi doar 6 cm înălţime, ceea ce face posibil ca ea să nu necesite neapărat integrarea în adâncimea podelei, ci simpla plasare a ei pe podea şi rularea maşinii peste ea. Or, la 6 înălţime, garda la sol a maşinii e suficientă.

Desigur, noul sistem nu poate opera pe orice maşină, pentru că e nevoie de bobine şi pe maşină, pentru a recepţiona acest curent. Noul Cayenne electric va fi primul model ca va integra aceste componente. Maşina va trebui doar parcată deasupra plăcii, iar odată ce procesul de încărcare va începe, Cayenne îşi va coborî automat garda la sol prin suspensia sa pneumatică pentru a asigura cea mai optimă distanţă între placă şi bobinele de pe maşină. Sistemul a fost gândit să identifice automat dacă vreo vietate ajunge să pe placa de inducţie sau dacă vreun obiect metalic ajunge acolo şi ar risca să se încălzească.

Mai mult ca atât, noul Cayenne va avea şi un sistem de parcare care va ghida şoferul să manevreze maşina astfel încât să o plaseze în cea mai corectă poziţie deasupra plăcii de încărcare. Această placă are încorporat în ea un modul LTE şi WLAN, astfel încât transmite datele necesare pentru ca aplicaţia Porsche să le poată cumula şi informa proprietarul despre progresul încărcării.

Inginerii Porsche au explicat şi de ce alinierea corectă a maşinii cu placa de încărcare e atât de importantă pentru asigurarea randamentului de 90% la încărcare. Curentul alternativ vine în bobinele transmiţătoare din această placă, şi e transformat în câmp magnetic direcţionat, care e transferat astfel prin aer. O altă bobină receptoare de pe maşină captează cea mai mare parte a acestui câmp magnetic şi-l transformă înapoi în curent electric alternativ. Un redresor transformă apoi curentul alternativ în continuu şi-l direcţionează spre baterie. Respectiv, alinierea corectă determină dacă acel câmp magnetic poate fi transmis şi recepţionat corect.

De obicei doar acest proces de redresare poate genera 10% pierdere. Însă Porsche a operat cu module de înaltă performanţă, iar graţie alinierii perfecte a maşinii cu placa de încărcare şi a direcţionării şi captării câmpului magnetic, s-a reuşit minimizarea pierderilor la 10% pentru toate etapele cumulativ.

Această inovaţie poate părea doar un nou accesoriu oarecum simplu, dar ea e în stare să sporească enorm uşurinţa exploatării unei maşini electrice pentru proprietari. Apple şi-a construit succesul prin asigurarea uşurinţei utilizării telefoanelor. Asta face şi Porsche acum, făcând ca proprietarii Porsche să nu trebuiască decât să-şi parcheze maşina seara în garaj, acasă, şi ea are grijă de încărcare completă până a doua zi. Şi aşa zi de zi, fără bătăi de cap, fără cabluri, fără operaţiuni adiţionale de pornire a încărcării. E economie de câteva minute de fiecare zi şi o eliberare a poverii de a mai avea grijă de asta.

Şi dacă inginerii Porsche ar fi făcut-o superficial, această soluţie ar fi venit cu penalizare simţitoare în pierderi energetice. Dar aşa diferenţa dintre această soluţie şi o priză e de doar câteva procente insignifiante în raport cu beneficiul uriaş. Noi zicem că o asemenea soluţie va fideliza enorm clienţii Porsche în prima perioadă, iar într-un timp foarte scurt mulţi alţi producători îşi vor dori un sistem similar.