Sto Timoni

Ηλεκτρικά αυτοκίνητα και ταχυφορτιστές: μερικά μικρά «μυστικά»

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ γιατί όλοι οι κατασκευαστές ηλεκτρικών αυτοκινήτων, τα οποία έχουν δυνατότητα ταχείας φόρτισης, δίνουν το χρόνο που απαιτείται για να ανακτήσει η μπαταρία το 80% – και όχι το 100% – της χωρητικότητάς της; Σε αυτό το ερώτημα απαντάει μεταξύ άλλωνκείμενο που έδωσε πρόσφατα στη δημοσιότητα η Audi για το ηλεκτρικό της SUV, e-tron.

Με δεδομένη την υποχρεωτική – αναπόφευκτη διάδοση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, τόσο η χωρητικότητα όσο και η ταχύτητα φόρτισης των μπαταριών τους αποτελούν υψίστης σημασίας ζητήματα για την επιτάχυνση της εισόδου τους στην αγορά και την καθημερινότητά μας.

Με δεδομένο λοιπόν ότι ήδη είναι ευρέως διαθέσιμες μπαταρίες που προσφέρουν τουλάχιστον 200 χιλιόμετρα πραγματική αυτονομία (θεωρητικά και άνω των 400 χλμ.) η ταχύτητα της φόρτισης έχει σίγουρα μια ιδιαίτερη σημασία, καθώς επηρεάζει από τη μια τη δυνατότητα για ταξίδια, ενώ από την άλλη δίνει και διέξοδο σε αυτόν που δεν διαθέτει τη δυνατότητα του κατ’ οίκον, νυχτερινού «ανεφοδιασμού» με ενέργεια, επιτρέποντάς του τη φόρτιση του αυτοκινήτου του π.χ. όταν πηγαίνει για ψώνια.

Ενώ λοιπόν αρχικά είχαμε συσκευές ταχείας φόρτισης συνεχούς ρεύματος (DC) ισχύος 50 kW, τώρα έχουμε δεδομένο ότι υπάρχουν αυτοκίνητα που δέχονται φόρτιση στα 100 kW ή ακόμα και στα 150 kW, γεγονός που μειώνει το χρόνο που απαιτείται για τη φόρτιση. Όμως εδώ υπάρχει μία λεπτομέρεια: ο ρυθμός με τον οποίο πραγματοποιείται η επαναφόρτιση, ο ρυθμός δηλαδή με τον οποίο η μπαταρία ανακτά την ενέργεια που απέδωσε κατά την κίνηση του αυτοκινήτου, δεν είναι ίδιος όσο διαρκεί η σύνδεση με τον ταχυφορτιστή.

Ταχεία φόρτιση DC και Audi e-tron

Στις περιπτώσεις των αυτοκινήτων που φορτίζουν με συσκευή DC σε υψηλή τάση ανήκει και το Audi e-tron, το οποίο με ένα ταχυφορτιστή των 150 kW, μέσα σε 30΄ από μπαταρία σχεδόν άδεια αποκτά ενέργεια που αντιστοιχεί στο 80% της χωρητικότητάς της – κάτι που μεταφράζεται σε αυτονομία περίπου 350 χιλιομέτρων. Ενώ πλήρης φόρτιση του μοντέλου επιτυγχάνεται σε περίπου 45 λεπτά. Βλέπουμε δηλαδή ότι χρειάζονται 15 λεπτά για το υπολειπόμενο 20% της ενέργειας, όταν για το αρχικό 80% χρειάζονται 30.

Το Audi e-tron ήταν το πρώτο ηλεκτρικό αυτοκίνητο που μπορούσε να συνδεθεί με ταχυφορτιστές ισχύος έως 150 kW. Όμως οι Γερμανοί μας λένε ότι το πλεονέκτημα της μεγάλης ισχύος δεν λέει τα πάντα από μόνο του. Τη διαφορά την κάνει η δυνατότητα του συγκεκριμένου οχήματος να διατηρεί ταχύτητα φόρτισης κοντά στη μέγιστη, για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Το πλεονέκτημα του Audi του e-tron παρουσιάζεται παραστατικά στη σχετική καμπύλη φόρτισης, όπου παρατηρείται ότι με το αυτοκίνητο συνδεμένο σε ταχυφορτιστή 150 kW, στο χρονικό διάστημα που απαιτείται για να βρεθεί η μπαταρία από το 5% της χωρητικότητάς της έως περίπου στο 70%, η φόρτιση γίνεται σχεδόν με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα, προσεγγίζοντας την ισχύ των 150 kW.

Ταχεία φόρτιση: το Audi e-tron σε σχέση με τον ανταγωνισμό. (Τα στοιχεία είναι της Audi, η οποία δεν μας ενημερώνει σχετικά με το ποιος είναι ο ανταγωνιστής στη συγκεκριμένη περίπτωση)

Ενδιαφέρον παρουσιάζει και η σύγκριση της καμπύλης φόρτισης του e-tron με αυτή των ανταγωνιστών του, όπου φαίνεται ότι στα 25΄ από τα 30΄ που απαιτούνται για να φορτιστεί η μπαταρία του e-tron στο 80%, η φόρτιση γίνεται με τιμή μεγαλύτερη των 140 kW, με σχεδόν μέγιστη ταχύτητα. Ενώ σε 45΄, όπως ήδη αναφέραμε, το e-tron έχει επαναφορτίσει πλήρως την μπαταρία του, στο 100% όταν οι ανταγωνιστές του χρειάζονται σχεδόν διπλάσιο χρόνο, 1 ώρα και 31΄.

Η καμπύλη φόρτισης κάνει τη διαφορά

Αυτή η καμπύλη φόρτισης του Audi e-tron αποτελεί ένα σημαντικό κατασκευαστικό πλεονέκτημά του. Το e-tron διατηρεί την υψηλή ταχύτητα φόρτισης μεταξύ 5% και 70% του επίπεδου φόρτισης, πριν η έξυπνη διαχείριση της μπαταρίας επέμβει και μειώσει το ρεύμα. Τα αντίστοιχα μοντέλα του ανταγωνισμού (που μπορούν να χρησιμοποιήσουν ταχυφορτιστή 150 kW) συνήθως φτάνουν κοντά στη μέγιστη τιμή – στην «κορυφή» – για μικρό χρονικό διάστημα και μειώνουν σημαντικά την ταχύτητα φόρτισής τους πριν φτάσουν στο όριο του 70% – όλα αυτά βεβαίως, σύμφωνα με τα στοιχεία της Audi. Αυτό στην καθημερινότητα συεπάγεται ένα βασικό πλεονέκτημα: για να διανύσει μια απόσταση περίπου 110 χιλιομέτρων, ο κάτοχος του e-tron αφιερώνει λιγότερο από 10΄ στο τερματικό φόρτισης.

Charging point

Η προηγμένη θερμική διαχείριση συμβάλλει στη γρήγορη φόρτιση

Η μπαταρία ιόντων λιθίου του Audi e-tron 55 έχει μικτή χωρητικότητα 95 kWh (καθαρή 86,5 kWh) και έχει σχεδιαστεί για μεγάλο κύκλο ζωής. Το περίπλοκο σύστημα θερμικής διαχείρισης αποτελεί τη βάση για γρήγορη φόρτιση και ισορροπημένη απόδοση και αντοχή. Η υγρή ψύξη διασφαλίζει ότι η θερμοκρασία της μπαταρίας παραμένει σε ένα βέλτιστο εύρος (25 έως 35 βαθμοί Κελσίου), ακόμη και σε υψηλές απαιτήσεις ενέργειας κατά τη χρήση ή σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Είκοσι δύο (22) λίτρα ψυκτικού υγρού κυκλοφορούν συνολικά στα τέσσερα ψυκτικά κυκλώματα του Audi e-tron 55, τα οποία αποτελούνται από περίπου 40 μέτρα σωληνώσεων.

Liquid cooled lithium-ion battery

Κατά τη φόρτιση συνεχούς ρεύματος DC 150 kW, το ψυκτικό αφαιρεί τη θερμότητα που παράγεται λόγω της εσωτερικής ηλεκτρικής αντίστασης της μπαταρίας. Η αρχή λειτουργίας του συστήματος ψύξης βασίζεται σε ένα σύνολο από ξεχωριστές πλάκες – οπτικά συγκρίσιμες με ένα πλαίσιο με πλάκες σχιστόλιθου – παράλληλα τοποθετημένες  στο κάτω τμήμα της μπαταρίας. Μια νέα, θερμικά αγώγιμη κόλλα ενώνει τη μονάδα ψύξης στο περίβλημα της μπαταρίας ενώ ένα θερμικά αγώγιμο gel γεμίζει τα κενά ανάμεσα στα στοιχεία της μπαταρίας και τις πλάκες ψύξης. Το gel μεταφέρει ομοιόμορφα την απορριπτόμενη θερμότητα που παράγεται από τα στοιχεία, στη μονάδα ψύξης. Η συγκεκριμένη σχεδίαση προσφέρει ένα επιπλέον πλεονέκτημα: καλύτερη μηχανική συμπεριφορά και ανθεκτικότητα σε περίπτωση σύγκρουσης.

 

Nikos Loupakis

Μηχανολόγος Μηχανικός - Δημοσιογράφος

Add comment

Kατηγορίες

Ημερολόγιο

Απρίλιος 2021
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930