Βελτιώνεται η ταχύτητα φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

//Βελτιώνεται η ταχύτητα φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

Βελτιώνεται η ταχύτητα φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

Η αυξανόμενη διάδοση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, έχει αναδείξει την διαδικασία φόρτισης των μπαταριών τους ως θέμα πολλών συζητήσεων και τον χρόνο φόρτισης, ως βασικό κριτήριο επιλογής. Και ενώ μέχρι τώρα η παράμετρος που μονοπωλούσε το ενδιαφέρον ήταν η δυνατότητα φόρτισης με φορτιστές όσο το δυνατόν πιο υψηλής χωρητικότητας (ταχυφορτιστές), τελικά το θέμα αποδεικνύεται πιο σύνθετο. Κάθε ηλεκτρικό αυτοκίνητο έχει ως κατασκευαστικό χαρακτηριστικό την φόρτιση με μία μέγιστη χωρητικότητα, άρα και συγκεκριμένη ανώτερη ταχύτητα φόρτισης. Εντούτοις, κάτι που συχνά παραβλέπεται, είναι για πόσο χρονικό διάστημα στη διάρκεια της φόρτισης, μπορεί η μπαταρία να φορτίζεται με τη μέγιστη ταχύτητα φόρτισης.

Όταν η Audi παρουσίασε το e-tron έφερε μία μικρή επανάσταση, που για πολλούς πέρασε απαρατήρητη: το e-tron ήταν το μοναδικό μοντέλο που μπορούσε να επωφεληθεί από ταχυφορτιστές με χωρητικότητα φόρτισης έως 150 kW. Τα μοντέλα της γερμανικής φίρμας διατηρούν ταχύτητα φόρτισης κοντά στη μέγιστη, για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τι σημαίνει αυτό στην πράξη, για τον οδηγό των e-tron; Πολύ σύντομο χρόνο φόρτισης όταν είναι πραγματικά αναγκαίο, για παράδειγμα κατά τη διάρκεια «ανεφοδιασμού» στη μέση ενός ταξιδιού.

Σχεδόν το σύνολο των καθημερινών φορτίσεων ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου γίνονται στο σπίτι, κατά τη διάρκεια της νύκτας, ή στην εργασία, την ημέρα. Σε αυτή τη διαδικασία ο χρόνος δεν είναι τόσο σημαντικός παράγοντας. Αντίθετα, κάθε λεπτό μετράει και η γρήγορη φόρτιση είναι απαραίτητη στη διάρκεια ενός ταξιδιού. Μετά από ένα όσο το δυνατό συντομότερο διάλειμμα, το αυτοκίνητο θα πρέπει να είναι ξανά έτοιμο για τη συνέχιση του ταξιδιού. Είναι χαρακτηριστικό ότι το Audi e-tron, με ένα ταχυφορτιστή των 150 kW, μέσα σε μόλις 30΄ από μπαταρία σχεδόν άδεια, αποκτά ενέργεια που αντιστοιχεί στο 80% της χωρητικότητάς της, που μεταφράζεται σε αυτονομία περίπου 350 χιλιομέτρων.

Σε σχέση με ανταγωνιστικά μοντέλα, το Audi e-tron ξεχωρίζει, καθώς μπορεί να φορτίζεται με υψηλή ταχύτητα φόρτισης για πολύ μεγάλο χρονικό τμήμα της διαδικασίας. Η υπεροχή του μοντέλου παρουσιάζεται παραστατικά στην σχετική καμπύλη φόρτισης (βλέπε φωτό), 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 την μέγιστη δυνατή ταχύτητα, προσεγγίζοντας την ισχύ των 150 kW. Ακόμα μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η σύγκριση της καμπύλης φόρτισης του e-tron με αυτή των ανταγωνιστών του (βλέπε σχετική φωτό).

Σε αυτήν, δύο είναι οι σημαντικές παρατηρήσεις: 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 πλήρη σχεδόν εκμετάλλευση της μέγιστης ταχύτητας. Επιπλέον, σε μόλις 45΄, το e-tron έχει επαναφορτίσει πλήρως την μπαταρία του, στο 100%, κάτι για το οποίο ο ανταγωνισμός χρειάζεται περισσότερο από το διπλάσιο χρόνο, 1 ώρα και 31΄.

Η καμπύλη φόρτισης κάνει τη διαφορά

Η καμπύλη φόρτισης του Audi e-tron αποτελεί ένα σημαντικό κατασκευαστικό του πλεονέκτημα. Το e-tron διατηρεί την υψηλή ταχύτητα φόρτισης μεταξύ 5% και 70% επίπεδο 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%. Στην καθημερινότητα, αυτό σημαίνει ένα στοιχειώδες πλεονέκτημα, καθώς για να διανύσει μια απόσταση περίπου 110 χιλιομέτρων, ο κάτοχος του e-tron αφιερώνειρεαλιστικά λιγότερο από 10΄στο τερματικό φόρτισης. Το e-tron φτάνει το 80% μετά από περίπου 30 λεπτά. Παρόλο που για τεχνικούς λόγους χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να γεμίσει το υπόλοιπο 20% μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου, η πλήρης φόρτιση (κατάσταση φόρτισης από το 5% στο 100%) για το e-tron σε ένα τερματικό HPC διαρκεί περίπου 45΄, μια κορυφαία τιμή στην κατηγορία.

Liquid cooled lithium-ion battery
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 την βάση για γρήγορη φόρτιση και ισορροπημένη απόδοση και αντοχή. Η υγρή ψύξη διασφαλίζει ότι, η θερμοκρασία της μπαταρίας παραμένει στο βέλτιστο εύρος από 25 έως 35 βαθμούς Κελσίου, ακόμη και σε υψηλές απαιτήσεις ενέργειας κατά τη χρήση ή χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Συνολικά, στο Audi e-tron 55,22 λίτρα ψυκτικού υγρού κυκλοφορούν στα τέσσερα ψυκτικά κυκλώματα που αποτελούνται από περίπου 40 μέτρα σωληνώσεων. Κατά την φόρτιση συνεχούς ρεύματος με 150 kW, το κρύο ψυκτικό αφαιρεί την θερμότητα που προκύπτει ως αποτέλεσμα της ηλεκτρικής εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας.

Cooling the lithium-ion battery during DC charging via the NT cooler
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, στην μονάδα ψύξης. Ο συγκεκριμένος περίτεχνος σχεδιασμός προσφέρει ένα επιπλέον πλεονέκτημα: καλύτερη μηχανική συμπεριφορά και ανθεκτικότητα σε περίπτωση σύγκρουσης.

Πηγή: Newsbeast.gr

2020-05-18T09:28:30+02:00