Ταχυφορτιστές και ταχύτητα φόρτισης: H ξεκάθαρη υπεροχή του Audi e-tron

Η αυξανόμενη διάδοση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, έχει αναδείξει τη διαδικασία φόρτισης των μπαταριών τους ως θέμα πολλών συζητήσεων και το 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 τη 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 (και στη συνέχεια το e-tron Sportback) 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! Έκτοτε, μέχρι και σήμερα μόνο ένας ακόμα κατασκευαστής έχει προστεθεί σε αυτό το τόσο ξεχωριστό, ολιγομελές club. Όμως και πάλι, μόνο τα μοντέλα της Audi διατηρούν ταχύτητα φόρτισης τόσο κοντά στη μέγιστη, για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα. Τι σημαίνει αυτό στην πράξη, για τον οδηγό των e-tron και e-tron Sportback? Πολύ σύντομο χρόνο φόρτισης όταν είναι πραγματικά αναγκαίο, για παράδειγμα κατά τη διάρκεια «ανεφοδιασμού» στη μέση ενός ταξειδιού.

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 ταξειδιού. Μετά από ένα όσο το δυνατό συντομότερο διάλειμμα, το αυτοκίνητο θα πρέπει να είναι ξανά έτοιμο για τη συνέχιση του ταξειδιού. 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.

Το Audi e-tron φορτίζεται με υψηλή ταχύτητα φόρτισης για μεγαλύτερο διάστημα

Ανάμεσα στα ανταγωνιστικά μοντέλα, το Audi e-tron έχει ξεκάθαρο προβάδισμα καθώς μπορεί να φορτίζεται με υψηλή ταχύτητα φόρτισης για πολύ μεγάλο χρονικό τμήμα της διαδικασίας. Η υπεροχή του e-tron παρουσιάζεται παραστατικά στη σχετική καμπύλη φόρτισης (Συνημμένο αρχείο Νο. 2), 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. Ίσως ακόμα μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η σύγκριση της καμπύλης φόρτισης του e-tron με αυτή των ανταγωνιστών του (Συνημμένο αρχείο Νο. 4). Σε αυτή, 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. Σε μόνο δε 45΄, το e-tron έχει επαναφορτίσει πλήρως την μπαταρία του, στο 100%. Αντίθετα, οι ανταγωνιστές του e-tron για να πετύχουν αντίστοιχο ποσοστό φόρτισης χρειάζονται περισσότερο από το διπλάσιο χρόνο, 1 ώρα και 31΄.

Η καμπύλη φόρτισης κάνει τη διαφορά, πιο σημαντική από τη μέγιστη χωρητικότητα φόρτισης

Η εξαιρετική καμπύλη φόρτισης του Audi e-tron αποτελεί ένα πολύ 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: για να διανύσει μια απόσταση περίπου 110 χιλιομέτρων, ο κάτοχος του e-tron αφιερώνει ρεαλιστικά λιγότερο από 10΄ στο τερματικό φόρτισης. Το Audi 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 Audi e-tron σε ένα τερματικό HPC διαρκεί περίπου 45΄ – ένα εξαιρετικό, κορυφαίο χαρακτηριστικό απέναντι στον ανταγωνισμό.

Η προηγμένη θερμική διαχείριση συμβάλλει στη γρήγορη φόρτιση του Audi e-tron

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 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 τη φόρτιση συνεχούς ρεύματος με 150 kW, το κρύο ψυκτικό αφαιρεί τη θερμότητα που προκύπτει ως αποτέλεσμα της ηλεκτρικής εσωτερικής 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. Ο συγκεκριμένος περίτεχνος σχεδιασμός προσφέρει ένα επιπλέον πλεονέκτημα: καλύτερη μηχανική συμπεριφορά και ανθεκτικότητα σε περίπτωση σύγκρουσης.