Jak działa ładowanie indukcyjne w nowym Cayenne Electric?
Porsche AGCayenne Electric, które ma dołączyć do oferty Porsche obok wariantów spalinowych i hybrydowych SUV-a, wprowadza na rynek rewolucyjną funkcję. Niemiecki producent oferuje jako opcjonalne wyposażenie system bezprzewodowego ładowania, który eliminuje potrzebę stosowania kabli ładujących i ręcznej obsługi. Wystarczy zaparkować pojazd w garażu, a proces ładowania rozpoczyna się automatycznie.
System składa się wyłącznie z dwóch komponentów: płyty montowanej na podłodze garażu lub miejsca parkingowego oraz jednostki odbiorczej zintegrowanej z pojazdem za przednią osią.
Porsche jest obecnie jedynym producentem samochodów na świecie, który będzie oferował ładowanie zbliżeniowe z innowacyjnym systemem one-box o mocy 11 kW – mówi Christian Holler, szef działu systemów ładowania w Porsche.
Technologia indukcyjna znana z zastosowań w kuchenkach, smartfonach czy szczoteczkach elektrycznych, znajduje teraz zaawansowane zastosowanie w motoryzacji. Jednak implementacja w pojazdach elektrycznych wymaga znacznie bardziej skomplikowanych rozwiązań inżynieryjnych niż proste skalowanie istniejących systemów.
Intuicyjna instalacja i pierwsza konfiguracja
Płyta podłogowa, o wymiarach 117 na 78 cm i wysokości 6 cm, montowana jest centralnie przed przednią osią parkowanego SUV-a. Obudowa zawiera wszystkie niezbędne komponenty eliminując potrzebę stosowania dodatkowego sprzętu. Wcześniejsze rozwiązania wymagały montażu osobnych ładowarek ściennych, co komplikowało instalację i zwiększało koszty.
Po podłączeniu płyty do sieci elektrycznej system jest gotowy do użycia. Pierwsza konfiguracja wymaga jednorazowego sparowania pojazdu z płytą podłogową. Podobnie jak w przypadku komunikacji między smartfonem kierowcy a systemem Porsche Communication Management, pojazd i urządzenie wymieniają dane uwierzytelniające, w tym hasło dostępowe. Zabezpiecza to przed nieautoryzowanym wykorzystaniem systemu, takim jak kradzież energii elektrycznej. Zintegrowany moduł Wi-Fi w płycie podłogowej nawiązuje kontakt z pojazdem przy każdym zbliżeniu.
Precyzyjne pozycjonowanie z wizualnym wsparciem
Kierowca otrzymuje wizualne wskazówki na wyświetlaczu PCM w funkcji parkowania Surround View. Zielona kropka oznacza położenie odbiornika przy przedniej osi pojazdu, a zielone kółko symbolizuje położenie cewki układu ładowania w płycie podłogowej. Gdy kropka znajdzie się wewnątrz okręgu, SUV jest odpowiednio ustawiony.
System pozycjonowania wykorzystuje technologię Keyless Go, znaną z funkcji bezkluczykowego dostępu do pojazdu. Dwa czujniki w samochodzie komunikują się z czterema jednostkami w płycie podłogowej, zapewniając precyzyjne wykrycie położenia.
Fizyka procesu i optymalizacja parametrów
Podstawą technologii jest sprzężenie indukcyjne, znana od ponad stu lat zasada fizyczna. Dwie cewki miedzianego drutu ustawione naprzeciwko siebie wytwarzają pole magnetyczne. Przepływ prądu przez pierwszą cewkę generuje pole, które indukuje napięcie w drugiej cewce.
Napięcie przemienne z sieci jest najpierw konwertowane na napięcie stałe w płycie podłogowej. Następnie przekształcane jest na napięcie przemienne o częstotliwości 85 kHz i napięciu 2000 V w obwodzie oscylacyjnym. To znaczące zwiększenie częstotliwości w porównaniu ze standardowymi 50 Hz sieci europejskiej lub 60 Hz amerykańskiej pozwala na efektywny transfer energii.
Takie podejście zapewnia przesyłanie wystarczającej ilości energii, nawet jeśli cewki nadajnika i odbiornika nie są ustawione idealnie w jednej linii – wyjaśnia Dominik Scherer, inżynier ds. rozwoju w Porsche.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Oprogramowanie monitoruje niewspółosiowość i dynamicznie dostosowuje parametry ładowania. System toleruje przesunięcie do 10 cm między płytą podłogową a modułem odbiornika w pojeździe. Jak dodaje menedżer produktu Simon Schulze, taka tolerancja została zaprojektowana celowo dla ułatwienia codziennego użytkowania.
Wysoka sprawność i bezpieczeństwo
Po aktywacji hamulca postojowego automatycznie rozpoczyna się ładowanie. System bezprzewodowo przekazuje do 11 kW mocy. Pomimo odstępu od 12 do 18 cm między płytą podłogową a odbiornikiem zamontowanym w panelach podwozia, wydajność procesu przekracza 90%. Odstęp wynika ze standardowego prześwitu Cayenne Electric. Parametry mocy i czasu ładowania są porównywalne z tradycyjnym wallboxem podłączonym kablem.
System zabezpieczeń obejmuje kilka warstw ochrony. Płyta odbiorcza osadzona jest w ekranie, który zapobiega rozprzestrzenianiu się pola magnetycznego w górę i chroni podzespoły pojazdu. Ferryty umieszczone pod cewką w płycie podłogowej i nad cewką odbiorczą kierują strumień magnetyczny.
Zintegrowane systemy wykrywania monitorują obecność ciał obcych i żywych obiektów. Pierwszy wykrywa metalowe przedmioty, takie jak klucze czy narzędzia. Drugi wykorzystuje czujniki ruchu do ochrony zwierząt domowych lub osób sięgających pod pojazd. Oba systemy ostrzegają kierowcę lub natychmiast zatrzymują proces ładowania w przypadku wykrycia zagrożenia.
Jak podkreśla Simon Schulze, metalowy przedmiot pozostawiony na płycie nagrzewałby się podobnie jak na kuchence indukcyjnej, dlatego zastosowane środki bezpieczeństwa są kluczowe dla bezpiecznej eksploatacji. System spełnia również wszystkie wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej, znajdując się znacznie poniżej dopuszczalnych limitów EMC.
Perspektywy rozwoju technologii
Porsche pracuje nad dalszym rozwojem tej technologii. Przyszłe rozwiązanie ma łączyć automatyczne parkowanie z ładowaniem bezdotykowym. Kierowca zaparkuje pojazd przed garażem i aktywuje funkcję. Samochód samodzielnie zaparkuje się w odpowiednim miejscu, rozpocznie proces ładowania i przygotuje się do kolejnego wyjazdu z w pełni naładowanym akumulatorem.
Wprowadzenie ładowania indukcyjnego w Cayenne Electric stanowi znaczący krok w rozwoju infrastruktury dla pojazdów elektrycznych. Eliminacja konieczności ręcznej obsługi kabli może być istotnym argumentem dla potencjalnych nabywców rozważających przejście na elektromobilność.
Źródło: Porsche AG
