Le auto a 800 V possono ricaricare da colonnine a 400 V?

Le auto a 800 V possono ricaricare da colonnine a 400 V? In altre e più semplici parole: le nuove auto elettriche più performanti con architettura a 800 Volt, possono ricaricare alle vecchie colonnine fast da 50 kW? La risposta è articolata, ma in teoria sarebbe un “no”. A meno che il costruttore non abbia previsto di dotarle di un dispositivo specifico chiamato “booster”. Ci spiega perchè il professor Ceraolo.

                                        di Massimo Ceraolo∗

In anni recenti sono apparse sul mercato auto che hanno una batteria a tensione molto più elevata di quelle a cui eravamo abituati. Diciamo da 800 V rispetto ai 400 V precedenti (Leggi anche).

Un chiarimento su questi due numeri per chi fosse interessato. Innanzitutto, ci dobbiamo ricordare che la tensione della batteria non è costante ma cambia durante il funzionamento: quando la batteria si scarica (in salita, durante le accelerazioni), la tensione si abbassa, quando si carica (dalla colonnina, in discesa, nelle frenate a recupero) si alza.

Batterie, tensione di riferimento e valore reale

Per semplificarci la vita, per ogni batteria si definisce un valore “nominale”, tensione di riferimento. In pratica la tensione potrà essere più bassa o più alta del valore nominale. Ad esempio, la batteria di avviamento delle auto tradizionali ha una tensione nominale di 12 V, ma se andiamo a misurarne il valore otterremo numeri che si possono discostare anche di molto da questo valore. Per le norme, ad esempio, in condizioni di estremo freddo, la tensione al momento dell’avviamento può scendere fino a 6 V!

Inoltre, le auto non hanno sempre come valori nominali 400 o 800 V. Ad esempio, secondo ev-database, la tensione nominale della Hyundai Ioniq6 è di 697V, non 800V.

Limitiamoci però, per semplicità (a non troveremo per questo conclusioni errate), a considerare che le batterie possano avere solo due tensioni: 400 V e 800 V.

Ci poniamo questa domanda: un’auto da 400 V può essere caricata da una colonnina da 800V? E un’auto da 800 V può essere caricata da una colonnina da 400?

Colonnine, le curve di funzionamento secondo Charin

Per rispondere a questa domanda occorre considerare che le colonnine di ricarica in corrente continua in realtà sono in grado di operare in ampi intervalli di tensione.

Spesso non si conoscono i dettagli di come operano, ma possiamo ragionare considerando le curve di funzionamento che l’associazione Charin  (associazione non-profit di portatori di interesse verso la standardizzazione della ricarica dei veicoli elettrici www.charin.global/) consigliava qualche anno fa.

Guardiamo le zone di ammissibile funzionamento, secondo questi standard Charin, per le power class “FC50” e “HPC 350” nelle figure 1 e 2.

Colonnine fast FC50 e ultrafast HPC350

L’area tratteggiata di celeste di queste figure mostra le zone di possibile funzionamento. Nel caso della FC50 la tensione può andare (a seconda delle necessità della batteria) da 200 a 500 V: ottima per batterie con tensioni nominali dai 300 (o forse anche un po’ meno) ai 400 V.

Nel caso della HPC 350, invece la tensione può andare da 200 a 920V: può quindi gestire correttamente tutte le batterie con tensioni in questo intervallo, quindi direi con tensioni nominali da 300 a 800 V.

Se arriva un’auto con batteria da 400 V a una colonnina che può caricare secondo il profilo FC50 o il profilo HPC350, essa potrà essere agevolmente caricata. Non si può dire però il contrario: se arriva un’auto con batteria da 800 V a una colonnina che può caricare secondo il profilo FC50 evidentemente non potrà essere caricata, se non si prevedono particolari accorgimenti nell’auto per consentirlo.

Un “passepartout” chiamato booster

Quali possono essere questi accorgimenti? Il più naturale consiste nell’inserire nella macchina un convertitore DC/DC detto booster: è questo un dispositivo che consente di modificare le caratteristiche dell’energia elettrica, in modo da trasferirne da un sistema a tensione più bassa a uno a tensione più alta.

Si realizza in questo caso lo schema raffigurato in figura 3 (CA= Corrente Alternata, CC=Corrente Continua):

Si legge su internet, ad esempio, che la Porsche Taycan nelle prime versioni aveva un booster integrato da 50 kW, con la possibilità di acquistare opzionalmente un booster da 150 kW, e che nell’ultima versione quest’ultimo è di serie.

Naturalmente il booster ha un costo, peso e ingombro all’interno dell’auto, ma svolge il ruolo fondamentale di consentirle di poter ricaricare dalle colonnine che supportano fino 400-500 V.

Il costo, peso e ingombro del booster possono essere limitati se lo si realizza con componenti già presenti nell’azionamento di trazione. Infatti, un convertitore CC/CC ha la stessa architettura di un ramo dell’inverter di trazione. Il booster può essere quindi realizzato sfruttando l’inverter di trazione, integrato con gli avvolgimenti del motore di trazione che funzionano come induttanze. Questa tecnica, a quanto si legge, è adottata nella Hyndai Ionic 5.

Sono tante le colonnine precluse agli 800 V

Si tratta di una necessità reale o un problema fittizio? In altre parole, quante sono le colonnine che non supportano la carica a 800 V? In effetti sono moltissime: tutti i supercharger di Tesla della generazione V2 e V3, ad esempio, non supportano la ricarica a 800 V. E ormai la stragrande maggioranza di essi è accessibile anche ai veicoli di altre marche. Inoltre, che io sappia, nessuna colonnina DC con potenza da 50 kW supporta gli 800V.  E queste sono utili e si stanno molto diffondendo in prossimità dei centri commerciali, in quanto lo stop per gli acquisti ha una durata tipica di 30-60 minuti, ben compatibile con una sostanziale ricarica con colonnine da 50 kW.

Per chi fosse curioso di sapere quali colonnine siano compatibili con 800V e quali no, suggerisco di dare un’occhiata alla pagina www.charin.global/technology/dashboard/. (da lì si vede che solo circa il 35% dei punti di ricarica DC in Europa è a 800 V)

Di conseguenza sono fermamente convinto che valga pena di fare uno sforzo per rendere le auto con architettura a 800 V compatibili con le colonnine a 400. Su internet si legge, ad esempio, che hanno questa compatibilità la Hyundai Ioniq5 (127 kW) la Porsche Taycan (a 150 kW), la Kia EV6.

Ultima considerazione: cosa aspetta la Mercedes?

È stata lanciata sul mercato pochi giorni fa la Mercedes CLA 250+: un’elettrica bellissima con grandissima efficienza energetica e autonomia. Però, nel sito ufficiale della Mercedes si legge quanto segue: “La ricarica rapida DC è possibile solo presso le stazioni di ricarica che supportano la tecnologia 800 V […] la ricarica non è possibile presso i punti di ricarica a 400 V”.

Questa limitazione taglia fuori, come abbiamo visto, la possibilità di ricaricare da un’enorme quantità di punti di ricarica in corrente continua.

Possibile che la Mercedes abbia fatto una scelta così penalizzante? Stento a crederci, ma le parole sul suo sito non sembra lascino adito a dubbi.

Mercedes risolverà il problema dal 2026?

AGGIORNAMENTO- A distanza di qualche giorno dalla prima pubblicazione di questo articolo è stato confermato da più fonti che la Mercedes ha preso effettivamente questa decisione, che a me appare molto discutibile.

Si ha notizia però del fatto che la Mercedes ha in progetto di superare questa limitazione con interventi (non è chiaro se mediante nuovi modelli o la possibilità di ottenere questa funzione come optional e non si sa con quali potenze) che verranno introdotti nel corso del 2026.

∗ Ordinario di Sistemi elettrici per l’ Energia, autore di numerosi testi universitari e firma ben nota ai frequentatori di Vaielettrico che avranno letto i suoi articoli di analisi sulla tecnologia dell’auto elettrica. Oggi insegna Veicoli elettrici e ibridi all’Università di Pisa. Chi fosse interessato a comprendere la tecnica dei veicoli elettrici e della loro ricarica può leggere il suo libro “Capire i Veicoli Elettrici”, edito da Amazon.

• LEGGI anche “Ricarica, Atlante gioca di squadra con Spark Alliance” e guarda il VIDEO