Ricarica dell’auto elettrica: perché a volte è troppo lenta?

QUANDO LA COLONNINA BATTE LA FIACCA - A volte la ricarica dell’auto elettrica è più lenta del previsto, ma non sempre si tratta di un malfunzionamento. Le cause possono essere diverse: se la batteria è già abbastanza carica, per esempio, il Battery Management System (BMS) limita la potenza di ricarica per non sovraccaricarla. Altre volte la spiegazione è più “sottile” e risiede nelle proprietà dell’elettrotecnica, nel gioco delle correnti e delle tensioni che definiscono la potenza della ricarica. 

Ricordiamo che la corrente, espressa in ampere, misura quante cariche elettriche passano in un conduttore in un secondo ed è quindi simile alla portata dell’acqua che scorre in un tubo. La tensione misura invece la differenza di potenziale fra 2 punti di un circuito: se la misurassimo fra i fili di una comune presa di corrente troveremmo 230 volt. La tensione è in qualche modo paragonabile alla pressione dell’acqua: se è troppo alta il tubo scoppia mentre se la tensione eccede i limiti scocca una scintilla, al limite lunga centinaia di metri come i fulmini. La potenza messa in gioco in un circuito dipende dalla tensione e dalla corrente: se la corrente è continua si tratta di una semplice moltiplicazione mentre se il circuito è in corrente alternata la questione è più complessa.

IL VALZER DELLE SINUSOIDI - La corrente alternata, il cui andamento è simile alle onde del mare, ha proprietà interessanti: immettendone 3 distinte in avvolgimenti separati e sfasandole simmetricamente si crea quel campo magnetico rotante che è alla base del funzionamento dei motori elettrici sincroni. La corrente trifase viene usata dalle utenze che assorbono potenze superiori ai 10 kW e quindi la troviamo nelle colonnine pubbliche di ricarica in alternata, le cui potenze tipiche sono 11 e 22 kW.

Può però capitare che la ricarica avvenga alla modesta potenza di circa 7 kW anche se i caricatori di bordo delle automobili elettriche arrivano anche a 22 kW in alternata: come mai il “rifornimento” avviene a questo ritmo blando? 
Il vantaggio dell’energia elettrica trifase è che con un solo filo in più rispetto alla corrente monofase a 230 volt si riesce a trasportare molta più potenza con meno perdite. In effetti la resistenza opposta dei cavi dipende dall’intensità della corrente e quindi a parità di potenza le perdite saranno minori aumentando la tensione e diminuendo l’amperaggio: con la corrente trifase il carico riceve energia da 3 conduttori e quindi l’intensità di corrente può diminuire. 

UNA FASE PUÒ NON BASTARE - Per ottenere corrente monofase a 230 volt basterà collegare il carico tra un fase della trifase a 400 volt e il neutro: abbiamo ora tutti gli elementi per capire come mai a volte la carica non sfrutta le potenzialità della colonnina e del caricabatteria dell’auto elettrica. Un punto di ricarica pubblico a 11 kW usa la trifase a 400 volt e in genere eroga una corrente massima di 16 ampere a fase ma se lo colleghiamo a una vettura con caricatore monofase - la cui potenza è tipicamente 7,6 kW - possiamo prelevare soltanto 16 ampere che equivalgono a circa 3,5 kW. In pratica la colonnina eroga 11 kW prelevando energia da tutte le fasi ma usandone solo una la potenza di ricarica crolla a meno di un terzo di quella nominale. Per sfruttare al massimo il caricabatteria monofase da 7,6 kW occorrerebbe quindi collegarsi a una colonnina a 22 kW dato che ogni fase è capace di 32 ampere. 

Quando si acquista un’automobile elettrificata occorre pensare a come verrà ricaricata e se si useranno le colonnine pubbliche allora sarebbe il caso di spendere qualcosa in più e prendere, se non è già di serie, un eventuale caricatore trifase optional a 11 o 22 kW in grado di usare al meglio le ricariche in alternata. 

La ricarica fast in corrente continua non ha questo tipo di difficoltà perché l’energia arriva direttamente alle celle (la batteria eroga corrente continua) e le potenze accettate sono molto più alte perché non c’è bisogno di convertire l’alternata in una tensione continua che possa essere immessa nella batteria. È interessante notare che l’assenza del convertitore dall’alternata alla continua aumenta il rendimento della ricarica fast, compensando almeno in parte il costo maggiore di questa modalità di ricarica.