AS_07_2019

Automazione e Strumentazione Ottobre 2019 AUTOMOTIVE applicazioni 61 processo di ricarica, promosso dal Ministero Federale dei Trasporti e delle Infrastrut- ture Digitali della Germania, ha coinvolto, in qualità di lea- der del consorzio, il gruppo BMW e le società Allego , F. Porsche , Siemens e Phoenix Contact E-Mobility . Con l’inaugurazione a dicem- bre 2018 di questo sistema di ricarica high-tech a Jettin- gen-Scheppach in Baviera sull’autostrada A8 tra Ulm e Augsburg, il consorzio ha dimostrato la fattibilità pratica di tempi di ricarica inferiori a treminuti per i primi 100 chilo- metri di autonomia. Occorrono solo 15 minuti per passare da uno stato di carica (SOC - state of charge) del 10 % ad uno dell’80 %, ovvero per una batteria quasi completamente carica. La sfida delle batterie Per poter sfruttare al meglio questa efficiente infrastruttura di ricarica, sono necessari veicoli elettrici in grado di gestire queste elevate potenze e di immagazzinarle nelle loro batterie . Nel pro- getto FastCharge, Porsche e BMW hanno fornito veicoli di test adatti allo scopo. Il gruppo BMW ha equipaggiato un veicolo i3 con una batteria ad alta tensione con una capacità netta di 57 kWh . Il processo di ricarica è durato circa 15 minuti ad una potenza massima di 175 kW . Porsche ha equipaggiato una Panamera di un pacco batteria con una capacità netta di circa 90 kWh . La vettura ha ricaricato ad una potenza iniziale di oltre 400 kW consentendo di otte- nere tempi di ricarica inferiori ai tre minuti per i primi 100 km di autonomia. Entrambi i veicoli sono dotati di potenti sistemi di raffreddamento dei pacchi batteria durante il processo di ricarica. Più elevate sono la tensione e la corrente , più velocemente avviene il rifornimento di energia. Ma la ricarica rapida non è priva di problemi: ele- vate correnti di ricarica producono molto calore. La nuova infrastruttura di ricarica FastCharge raggiunge tensioni fino a 920 Volt e fino a 500 Ampere , valori questi che sottopongono ad uno stress elevato tutti i componenti dell’infrastrut- tura di ricarica coinvolti, compresa la batteria. Per contenere l’incremento di temperatura sulle parti conduttive, i componenti incaricati della trasmis- sione di energia vengono raffreddati . Alimentazione in bassa tensione La stazione di ricarica si compone di un’unità di potenza remota e di due postazioni equipaggiate con cavi di ricarica HPC. L’unità remota perma- nentemente connessa ad una linea di alimentazione in bassa tensione, contiene i moduli elettronici di potenza che alimentano entrambe le postazioni, la prima da 175 kW e la seconda da 450 kW. Nonostante le elevate potenze, non è stato neces- sario implementare un complesso collegamento in media tensione per alimentare la stazione di ricarica in quanto la linea di alimentazione in bassa tensione si è rivelata sufficiente a ricaricare contemporaneamente due veicoli alla massima potenza. Le postazioni di ricarica con il nuovo design di Allego utilizzano i connettori di ricarica CCS Tipo 2 che è lo standard ufficialmente rico- nosciuto in Europa per la ricarica rapida. La stazione di ricarica è in grado di alimentare tutti i veicoli equipaggiati con la presa CCS Tipo 2 in quanto la sua elettronica di controllo è in grado di adattarsi ai livelli di potenza richiesti dal BMS del veicolo. Lo standard di ricarica CCS di tipo 2 si è già affermato in Europa e in Sud America. Grande autonomia e brevi tempi di ricarica Con i cavi di ricarica HPC raffreddati a liquido di Phoenix Contact, utilizzati nel pro- getto FastCharge, è possibile ricaricare pacchi batteria alimentabili a 400 V e 800 V, in funzione del modello di veicolo elettrico disponibile. I tempi di ricarica rapida di un’auto elettrica stanno diventando sempre più simili a quelli di un rifor- Le colonnine sono progettate per avere una semplice manutenzione e sono dotate di sensori nel connettore di ricarica per la massima sicurezza. Così sono possibili nuovi record: la stazione di ricarica di destra fornisce 450 kW, la seconda stazione (a sinistra) carica a 175 kW (fonte: Phoenix Contact)