Μπαταρία σαν μπάρα σοκολάτας
Η ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης εξελίσσεται με ραγδαίο ρυθμό. Ολοι, σχεδόν, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων, διαθέτουν ήδη εξηλεκτρισμένες εκδόσεις, ορισμένες εκ των οποίων αμιγώς ηλεκτρικές.
Ωστόσο, βασικό συστατικό ενός ηλεκτρικού οχήματος, είναι η μπαταρία, η οποία όσο μεγαλύτερη χωρητικότητα έχει, τόσο μεγαλύτερη αυτονομία κίνησης προσφέρει. Αυτή τη στιγμή, η παραγωγή των μπαταριών επικεντρώνεται κυρίως σε εργοστάσια της Κίνας, της Αμερικής και της Ιαπωνίας, που προμηθεύουν ακόμα και τους Ευρωπαίους κατασκευαστές, οι οποίοι έχουν ξεκινήσει κι αυτοί την παραγωγή μπαταριών, σε υφιστάμενα εργοστάσια αυτοκινήτων, που αλλάζουν ρόλο ή σε ολοκαίνουργια.
Το Volkswagen Group, ξεκίνησε να παράγει συστήματα μπαταριών στο καινούργιο εργοστάσιο στο Brunswick, σε μια έκταση που αντιστοιχεί σε εννέα γήπεδα ποδοσφαίρου, ήδη από το 2013 και η δυναμικότητα προβλέπεται να είναι άνω των 500.000 μονάδων ετησίως.
Μάλιστα, οι μπαταρίες αυτές προορίζονται για τα μοντέλα που θα βασίζονται στη νέα πλατφόρμα ΜΕΒ του ομίλου, ειδικά εξελιγμένη για την ηλεκτροκίνηση. Η ικανότητα της γρήγορης φόρτισης, επιτρέπει την επαναφόρτιση του αναμενόμενου, εντός του 2020, ID.3 με ενέργεια 100 kW, μέσα σε μόλις 30 λεπτά της ώρας, εξασφαλίζοντας δυνατότητα κίνησης για περίπου 290 χιλιόμετρα (κατά WLTP).
Το ID.3 είναι εφοδιασμένο με σύστημα μπαταρίας υψηλής τάσης το οποίο μοιάζει με μια μπάρα σοκολάτας. Μέχρι και δώδεκα συστοιχίες (modules) μπαταριών μπορούν να τοποθετηθούν και να είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους σε ένα ενιαίο σύστημα.
Πώς όμως λειτουργεί ένα τέτοιο σύστημα μπαταρίας;
Το σύστημα μπαταριών υψηλής τάσης χρησιμοποιεί στοιχεία ιόντων λιθίου, τα οποία συναντούμε επίσης σε κινητά τηλέφωνα και φορητούς υπολογιστές. Ένα στοιχείο (cell) είναι η μικρότερη μονάδα στο σύστημα μπαταριών και έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύσει ενέργεια και να την αποδώσει, ενώ ενώνοντας 24 στοιχεία δημιουργείται μια συστοιχία (module). Ο αριθμός των συστοιχιών που ενώνονται για να δημιουργηθεί ένα σύστημα μπαταρίας είναι μεταβλητός.
Αυτή η μεταβλητή δομή εξασφαλίζει και τη μέγιστη δυνατή ευελιξία: εάν ο πελάτης ζητήσει μεγαλύτερη αυτονομία τότε θα χρησιμοποιηθούν περισσότερες συστοιχίες. Η βασική δομή πάντως παραμένει η ίδια. Στο ID.3, μέχρι και δώδεκα συστοιχίες συνδέονται μεταξύ τους προκειμένου να δημιουργήσουν ένα σύστημα μπαταρίας. Έτσι στο σύστημα προκύπτει μια τάση μέχρι και 408 Volt, η οποία είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή μιας οικιακής πρίζας, η οποία παρέχει μόνο 230 Volt.
Τα ηλεκτρονικά ισχύος ελέγχουν τη ροή ενέργειας υψηλής τάσης μεταξύ της μπαταρίας και του ηλεκτροκινητήρα, μετατρέποντας το συνεχές ρεύμα (DC) που είναι αποθηκευμένο στη μπαταρία σε εναλλασσόμενο (AC) για τον κινητήρα. Ταυτόχρονα, εξυπηρετείται και το ηλεκτρικό κύκλωμα συνεχούς ρεύματος των 12 Volt, τροφοδοτούμενο με χαμηλή τάση με τη χρήση ενός μετατροπέα DC/DC.
Σε ένα συνηθισμένο δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος, το ID.3 φορτίζεται με ισχύ φόρτισης 11 kW, ενώ σε συνεχές ρεύμα η ισχύς φόρτισης φτάνει μέχρι και τα 125 kW. Επίσης, η πλατφόρμα MEB εκμεταλλεύεται πλήρως τις τεχνολογικές δυνατότητες της ηλεκτροκίνησης. Το ηλεκτρικό όχημα μπορεί πρακτικά να εξελιχθεί γύρω από την μπαταρία, προκειμένου να υπάρχει επαρκής χώρος για τη μονάδα αποθήκευσης ενέργειας. Αυτή η δομική προσέγγιση εξασφαλίζει μεγάλα πλεονεκτήματα για την τοποθέτηση του κινητήριου συστήματος, αλλά και των βοηθητικών εξαρτημάτων.
Η επίπεδη δομή της μπαταρίας και η τοποθέτησή της στο δάπεδο του αυτοκινήτου επιτρέπει τη δημιουργία ενός ευρύχωρου εσωτερικού, που εκτείνεται μεταξύ των δύο αξόνων. Το αλουμινένιο κάλυμμα με το ειδικό πλαίσιο προστατεύει τη μπαταρία σε περίπτωση σύγκρουσης και παρέχει βέλτιστη σταθερότητα καθώς και σημαντική μείωση του βάρους. Η αεροδυναμική στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου βελτιστοποιείται από τα σταθερά στοιχεία της προστασίας σύγκρουσης του συστήματος της μπαταρίας, τα οποία είναι επίσης κατασκευασμένα από αλουμίνιο…