Porsche: come nascono le batterie, anche con l’utilizzo dell’IA [FOTO]

Lo sviluppo delle batterie è un tema chiave per il futuro del mondo dell’auto. Aumentare l’efficienza e l’autonomia, ridurre il peso e dare una vita alle batterie anche alla fine del loro utilizzo: questi gli obiettivi, per dare uno slancio alla transizione energetica in atto e vivere un mondo sempre più a zero emissioni. Tutti i costruttori stanno lavorando in questa direzione, anche chi propone vetture premium e sportive.

È il caso di Porsche. La casa tedesca ci ha aperto le porte del suo Development Center di Weissach, dove vengono sviluppate le vetture del marchio tedesco e tutte le sue componenti, comprese le batterie. Un centro nato nel 1961, per poi dieci anni più tardi spostare in questa struttura tutto il settore di ricerca e sviluppo. Da allora, il centro è cresciuto costantemente ed ora ci lavorano 7.500 dipendenti, con strutture all’avanguardia, tra cui un circuito di 2,8 km per le prove ed una galleria del vento.

La filosofia di sviluppo

Come Porsche sta lavorando sulle batterie? Ce lo spiega Matthias Goldsche, da circa otto anni al lavoro nello sviluppo: “L’aumento dell’autonomia è una via importante. È uno dei parametri principali quando si sviluppano le batterie, ma non è l’unico. Stiamo lavorando sulla sicurezza, l’incremento della vita della batteria e sull’efficienza energetica. Considerando che il 95% percento dei consumatori fa meno di 200 chilometri al giorno e solamente il 2% va oltre i 300 km percorsi”.

La casa tedesca ha già mostrato importanti passi avanti, ad esempio, tra la Taycan di prima e di seconda generazione: aumento del 12% la capacità della batteria e del 20% la potenza di ricarica, riducendo di 10° C la temperatura minima di inizio della ricarica veloce e dell’1,4% del peso della batteria. Tutti parametri fondamentali per raggiungere l’obiettivo di 800 chilometri di autonomia nel 2030 per tutti i segmenti, ma anche per migliorare la dinamica di guida delle vetture.

L’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale

Per sviluppare le batterie, Porsche utilizza anche l’intelligenza artificiale. “Ci aiuta ad aumentare le qualità e le performance, minimizzando l’invecchiamento della batteria”, spiega l’ingegnere del marchio Eric Wahl. In particolare, l’IA viene utilizzata per riconoscere le influenze dell’invecchiamento precedentemente sconosciute e tenerne conto nello sviluppo e confrontare il comportamento dei singoli veicoli, delle ‘sottoflotte’ e della generazione di prodotti.

L’intelligenza artificiale è usata da Porsche anche per interpretare e classificare i risultati dei vari test, comprendere gli effetti dell’invecchiamento delle batterie, in modo da essere in grado di influenzarlo, e rilevare precocemente le discrepanze nel processo di invecchiamento e consentire l’adozione di contromisure. Potendo così provare ad ‘anticipare’ i possibili problemi su batterie e vetture, cercando di risolverli ancor prima che vengano poi effettivamente alla luce.

A questo proposito, la casa tedesca sta utilizzando un nuovo processo, proprio per prevenire le anomalie, che ha fatto il suo debutto sulla Macan elettrica. Utilizzando l’IA ed i big data, che vengono caricati sul cloud, monitorati ed analizzati, i sistemi di autoapprendimento rilevano irregolarità fino alle singole celle. Così la vettura manda un ‘segnale’, il possibile problema viene verificato preventivamente e corretto, aggiornando il sistema, prima che si verifichi sull’auto. “Non è possibile predire qualsiasi problema accadrà nel futuro – sono le parole di Nora Lobenstein, responsabile dei sistemi di immagazzinamento energia – ma cerchiamo di farlo il più possibile”.

La ricarica veloce

Un altro elemento chiave è la ricarica. “La fast charging è fondamentale per ridurre il tempo di viaggio”, spiega Carlos Alberto Cordova Timeo, anch’esso in Porsche da circa 8 anni. Per questo la casa tedesca sta lavorando per velocizzare i tempi di recupero dell’autonomia, effettuando migliaia di chilometri di test: “La correlazione tra il comportamento delle celle, il sistema di raffreddamento, i sensori e il software è fondamentale per un’esperienza di ricarica rapida ottimizzata”.

Queste prove permettono di stabilire le condizioni migliori per effettuare una ricarica più efficiente e rapida. La resistenza diminuisce con la crescita delle temperature e aumenta con la crescita dello stato di ricarica, mentre la reattività sale con l’aumento delle temperature. Ricaricare la batteria al 100%, come spesso viene fatto, non è il modo migliore di conservarla e di renderla efficiente: l’ideale è restare sotto il 90% ed effettuare la ricarica ad una temperatura tra 25 e 30 gradi.

I crash test e la validazione

Prima di poter essere installate su una vettura, le batterie vengono sottoposte ai crash test ed alla validazione. I primi propongono differenze, rispetto alle vetture termiche, visto che ci sono problemi di shock elettrici e di possibili incendi, proprio per la presenza delle batterie e dei componenti elettrici. Sono così presenti più sensori per verificare eventi critici il più presto possibile, con l’automatica disconnessione dei componenti ad alto voltaggio dopo un incidente.

La sala di crash test del centro di Weissach è predisposta con 19 videocamere ad altissima definizione, che possono essere spostate o orientate tramite computer, per fornire una serie di immagini sul comportamento della vettura. Dopo i test, le batterie vengono immediatamente analizzate, disassemblate per verificare eventuali danni e dismesse. L’auto, invece, può essere utilizzata anche più volte, ma solamente se è stata danneggiata molto lievemente nel corso dei precedenti test.

I crash test non sono le uniche prove da effettuare, per arrivare alla validazione finale, visto che vengono realizzati anche test con immersione della batteria in acqua, sulla corrosione e con pulizia ad alta pressione. “Le batterie devono avere il corretto funzionamento in qualsiasi condizione – spiega Benjamin Passenberg, responsabile del sistema ad alta tensione della Taycan – Lo scopo della validazione è molto più ampio del minimo richiesto dalla legge, perché il nostro obiettivo è fornire un prodotto di alta qualità su cui i clienti possano fare affidamento a lungo termine”.

Il riciclo delle batterie

Lo sviluppo delle batterie non è solo legato all’utilizzo sulle vetture, ma anche al suo smaltimento al fine del ciclo di vita, puntando sul riciclo delle materie prime, come litio, grafite, nickel e cobalto. Per questo, Porsche ha investito, nel 2024, nella start-up Cylib, con cui sta realizzando un impianto di riciclo a Dormagen (Germania), che diventerà operativo nel 2027. Il progetto pilota mira a dimostrare che l’uso di materiali riciclati nelle celle non ha alcun impatto sulle prestazioni delle celle e del veicolo, mantenendo la stessa capacità ed autonomia, rispetto alla batteria originale.

“Restituendo le materie prime al ciclo, la scarsità di materie prime per le batterie può essere compensata a lungo termine”, sono le parole di Benedikt Finkenauer, responsabile sostenibilità del marchio tedesco. L’obiettivo dell’azienda, infatti, è recuperare oltre il 90% delle materie prime per la produzione di nuove batterie. Rendendo le vetture elettriche sempre più amiche dell’ambiente, non solo per le emissioni zero, ma anche in tutti gli altri aspetti del proprio ciclo di vita.