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Jul 05, 2023

Frenare di più

Battery electric vehicles place new demands on the chassis, particularly when it

I veicoli elettrici a batteria pongono nuove esigenze al telaio, in particolare per quanto riguarda la frenata e il recupero. Gli sviluppatori del Gruppo Porsche stanno lavorando su nuovi concetti per la distribuzione della forza frenante che consentiranno un migliore recupero senza compromettere il comfort.

Gli sviluppatori di telai devono affrontare la sfida dell’elettrificazione su due fronti: le batterie rendono i veicoli più pesanti ma, d’altro canto, i veicoli spesso presentano una migliore dinamica di guida. Entrambi questi fattori richiedono solitamente un freno idraulico della ruota più potente. Questo però riduce l'efficienza e sacrifica l'autonomia perché il peso aumenta e i consumi aumentano.

La Porsche Taycan se la cava senza un sistema frenante più grande, grazie al recupero: non appena il conducente preme il pedale del freno, i motori elettrici passano alla modalità di generazione. Una volta fatto, non sono più i motori a muovere le ruote, ma il contrario. Questo frena il veicolo e, allo stesso tempo, genera elettricità che può essere utilizzata per caricare la batteria. Ciò che è fondamentale per gli sviluppatori di telai è che il recupero non richiede un ampliamento del freno nonostante l'aumento della dinamica di guida. Il freno quindi non ha alcun impatto negativo sull'autonomia.

Nella Taycan, il 90% delle volte in cui il conducente frena nelle situazioni quotidiane, ciò può essere fatto utilizzando solo l'energia elettrica, cioè senza l'intervento dell'impianto idraulico. Quest'ultimo viene utilizzato solo a velocità inferiori a 5 km/h, quando i motori elettrici non sviluppano quasi nessuna potenza frenante. Inoltre, il freno ad attrito interviene quando i motori elettrici non hanno una potenza di decelerazione sufficiente, ad esempio durante la frenata completa a velocità elevate. Taycan Turbo S (consumo di energia elettrica* combinato (WLTP) 23,4 – 22,0 kWh/100 km, emissioni di CO₂* combinato (WLTP) 0 g/km, autonomia in elettrico* combinato (WLTP) 440 – 467 km, autonomia in elettrico* in città (WLTP) 524 – 570 km) può generare fino a 290 kW di potenza elettrica in frenata. A questo livello di potenza, bastano due secondi di decelerazione per generare elettricità e percorrere circa 700 metri. Nel complesso, il recupero aumenta l'autonomia fino al 30%.

Una delle principali sfide tecniche nello sviluppo del telaio per i veicoli elettrici a batteria (BEV) è la fusione, ovvero la combinazione della frenatura rigenerativa e idraulica. "Il conducente non deve avvertire il passaggio da un sistema all'altro", sottolinea Martin Reichenecker, Senior Manager Chassis Testing presso Porsche Engineering.

Garantire una transizione fluida pone grandi esigenze alla tecnologia, perché i sistemi frenanti funzionano in modo diverso: mentre un motore elettrico fornisce sempre la stessa coppia frenante, la coppia della sua controparte idraulica può variare ogni volta a causa di influenze ambientali come temperatura e umidità. Può quindi succedere che nel punto di transizione la potenza frenante idraulica differisca dalla potenza frenante elettrica. L'autista lo percepisce come uno scossone.

Porsche ha sviluppato algoritmi per la Taycan che impediscono che ciò accada. Monitorano continuamente il sistema idraulico: durante ogni processo di ricarica, il freno viene calibrato per determinare il rapporto attuale tra la corsa del pedale del freno e la forza del pedale del freno. Ciò consente all'algoritmo di stimare quanta potenza fornirà il sistema idraulico la prossima volta che il veicolo verrà frenato e di distribuirla con precisione in modo che la transizione alla modalità di recupero rimanga fluida.

Nei veicoli la potenza frenante è solitamente distribuita in modo ineguale: due terzi della sua potenza viene fornita dall'asse anteriore, un terzo da quello posteriore. Lo stesso rapporto vale per il sistema elettrico della Taycan: il motore elettrico anteriore fornisce due terzi della potenza frenante, quello posteriore un terzo, anche se il motore posteriore è più grande e teoricamente potrebbe contribuire (e recuperare) di più. Questo potenziale potrebbe essere sfruttato variando la distribuzione della forza frenante tra gli assi. In questo contesto è importante notare che, per ragioni di stabilità di guida, il contributo massimo dell'asse posteriore deve essere limitato a seconda della situazione per garantire una sufficiente riserva di stabilità. "Il motore elettrico in grado di assorbire più energia fornirebbe quindi la massima coppia frenante", spiega Ulli Traut, sviluppatore di funzioni e ingegnere di integrazione Regenerative Braking presso Porsche AG.