Come Porsche punta a risparmiare energia e allungare l’autonomia
Ormai è maturo un algoritmo predittivo affinato da Porsche Engineering insieme al Politecnico di Praga per mantenere la batteria alla temperatura ideale per il momento della ricarica
Con una interessante nota stampa Porsche rivela i dettagli relativi al proprio sistema predittivo di gestione delle temperature. Porsche Engineering ha progettato un sistema che farà sì che le batterie delle sue auto siano nella fascia di temperatura ottimale (25/30°) per iniziare la ricarica alla massima potenza al momento dell’arrivo alla colonnina.
La temperatura delle celle del pacco batterie come noto gioca un ruolo chiave per la praticità dell’operazione di ricarica, visto che la prestazione cala se le celle sono troppo calde o troppo fredde al momento del collegare il cavo alla presa, specialmente quando si tratta di impianti veloci o ultra-veloci.
Porsche, che fin dalle prime settimane di gestazione del progetto-Mission E (da cui origina Taycan) si è preoccupata di coniugare nel miglior modo possibile la sua prima sportiva elettrica con le colonnine ultra-veloci in grado di far trascorrere il minor tempo possibile in sosta alla clientela, ha preso di punta l’argomento.
Fino ad oggi la gestione termica è stata soprattutto reattiva: ovvero se i sensori riscontrano temperature troppo elevate si attiva il raffreddamento o viceversa se il valore della temperatura è troppo basso. Per i progettisti questa è una relativa sfida.
Nell’auto convenzionale un monoblocco o una testata di un motore possono essere raffreddati in pochi minuti, ma in un pacco batterie che può pesare fino a sei o più quintali la temperatura può essere regolata solo a ritmi più lenti, come ha sottolineato Björn Pehnert, il project manager del programma di Porsche Engineering.
Finora alcuni modelli di auto elettriche erano in grado di regolare le temperature al livello ottimale quando il percorso era attivamente controllato e una fermata per la ricarica prefissata in anticipo: in questo modo all’arrivo alla colonnina le celle sarebbero state nella finestra di temperatura ottimale per procedere alla ricarica ultra-rapida.
Il problema nasce dal fatto che non tutti, anzi una minoranza dei guidatori, inserisce sempre e comunque la destinazione nel sistema di navigazione. Senza quella informazione sul viaggio il sistema può intervenire solo in modo reattivo.
Il sistema di gestione termica sviluppato in Porsche prevede un software per predire il percorso del viaggio e controllare tutte le componenti delle temperature in modo da mantenere la batteria alla temperatura ottimale. Questo sguardo nel futuro è uno strumento essenziale per prevenire un riscaldamento o raffreddamento non essenziale, risparmiando energia ed aumentando l’autonomia.
Se il conducente consente al software di imparare come guida, il sistema identificherà percorsi frequenti. Secondo Porsche l’algoritmo perfezionato sarà in grado di riconoscere il viaggio che si prospetta già poco dopo l’avvio in base a valori e riferimenti precedenti, creando una mappa per il percorso con caratteristiche del tenore: “5 chilometri di traffico urbano seguiti da 20 chilometri di autostrada a 120 km/h”.
Ma quello della gestione delle ricariche ultra-rapide non è il solo contributo che il sistema è in grado di offrire. Un’auto usata con frequenza in percorsi di pochi minuti, come il classico traffico da pendolare a breve distanza, può portare il programma a lasciar alzare leggermente la temperatura delle batterie al di sopra della normale soglia ma entro quella di sicurezza, se sussiste la prospettiva di una imminente sosta del veicolo, durante la quale le celle si raffredderanno lentamente ma costantemente durante il parcheggio.
Questo genere di approccio consente di non sprecare con un raffreddamento attivo non indispensabile un’energia che potrebbe essere conservata. Secondo OndreJ Holub, che lavora al centro ricerche Porsche Engineering di Praga, in questo modo tra il 10 ed il 30% di risparmio di energia potrebbe essere teoricamente alla portata.
I dati della guida sono combinati con informazioni aggiuntive che provengono da simulazioni. Sono utilizzati modelli per simulare la gestione termica della batteria relativa a guida ed effetti dell’impiego del sistema di condizionamento di bordo. Un digital twin allora sarà in grado di indicare come cambierà il livello di carica della batteria quando il riscaldamento è acceso.
Questi dati poi passano al filtro di un modulo software chiamato RTE (Real-Time Estimator). I programmatori combinano i dati con l’influenza di fattori quali il comportamento alla guida, il carico dell’auto, la superficie delle strade percorse, persino il colore della carrozzeria, visto che su modelli di colore scuro in estate la temperatura degli interni ne è influenzata.
Porsche spiega che fino a poco tempo fa effettuare tali calcoli avrebbe richiesto molto tempo macchina a grandi computer mainframe, ma ora grazie a perfezionamenti continui condotti in collaborazione col team del Professor Michal Kvasnica al Politecnico di Praga quella mole di dati può essere gestita anche da centraline per uso automotive.
Il progetto Porsche è arrivato alla conclusione con successo e lo studio, che includeva una Taycan convertita a questo scopo, ha dimostrato che la gestione predittiva delle temperatura della batteria ha un alto potenziale per lo sviluppo nella produzione di serie e potrà essere installato sui veicoli dei clienti in futuro.
