Πώς δουλεύουν οι μπαταρίες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων;
Η μπαταρία είναι το κέντρο ενέργειας του αυτοκινήτου. Και όσο εξελίσσεται η ηλεκτρική κινητικότητα, τόσο περισσότερο εστιάζουμε στην χωρητικότητα της μπαταρίας, αφού, για να το θέσουμε απλά, είναι κάτι αντίστοιχο με το μέγεθος του ρεζερβουάρ ενός μοντέλου με θερμικό κινητήρα. Η χωρητικότητα, σε συνδυασμό με την ηλεκτρική κατανάλωση του κινητήρα, καθορίζουν την εμβέλεια του EV οχήματος. Και, επειδή το ζήτημα της ηλεκτρικής αυτονομίας είναι ολοένα και πιο σημαντικό για όσους κάνουν τη μετάβαση από τα συμβατικά οχήματα στα EV, η καταλληλότητα του αυτοκινήτου για καθημερινή χρήση εξαρτάται άμεσα από το πόσο αποδοτικό είναι αυτό.
Σε όσους δεν έχουν μυηθεί στην νέα τεχνολογία, δημιουργούνται αρκετές απορίες:Γιατί είναι ακόμα περιορισμένη η ηλεκτρική αυτονομία; Πώς και από τι υλικό κατασκευάζονται οι μπαταρίες; Πόσο συχνά μπορούν να φορτίζονται, και πόσο χρόνο διαρκεί αυτή η διαδικασία; Ποια είναι η διάρκεια ζωής της μπαταρίας, και πόσο κοστίζει η αντικατάστασή της;
Τέλος, ένα σημαντικό ζήτημα: Τι γίνεται με την ανακύκλωση; Η AUTO BILD εξηγεί πώς λειτουργούν οι μπαταρίες, και απαντά στις πιο σημαντικές ερωτήσεις!
Πώς δουλεύουν οι μπαταρίες του ηλεκτρικού αυτοκινήτου;
Οι μπαταρίες είναι συσκευές αποθήκευσης ισχύος, μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες, στις επαναφορτιζόμενες το ρεύμα κυκλοφορεί αμφίδρομα: Μπορούν να πάρουν ρεύμα, και να το εκδώσουν ξανά αργότερα. Ο κάθε συσσωρευτής αποτελείται από 2 ηλεκτρόδια, τα οποία βρίσκονται μέσα σε ηλεκτρολύτη, ο οποίος είναι αγώγιμο μέσο που δεν χρειάζεται πάντα να είναι σε υγρή μορφή, αφού ανάλογα τον τύπο της μπαταρίας μπορεί να είναι στερεό ή τζελ.
Τα 2 ηλεκτρόδια (άνοδος και κάθοδος), διαχωρίζονται μεταξύ τους από ένα πορώδες τοίχωμα που ονομάζεται διαχωριστής, και δεν επιτρέπει το βραχυκύκλωμα μεταξύ τους. Τα ηλεκτρόνια συλλέγονται στην άνοδο και είναι αρκετά λιγότερα από αυτά που βρίσκονται στην κάθοδο. Αυτή η διαφορά, περιγράφεται ως «ηλεκτρική τάση». Όταν ενεργοποιήσουμε μία συσκευή που καταναλώνει ρεύμα, τα πλεονάζοντα ηλεκτρόνια μεταφέρονται, μέσω των καλωδίων, από την άνοδο στην κάθοδο, και έτσι έχουμε τη ροή ρεύματος.
Η ηλεκτρική ενέργεια των EV αυτοκινήτων αποθηκεύεται σε πολλές ξεχωριστές μονάδες, οι οποίες με τη σειρά τους αποτελούνται από μεμονωμένα κελιά. Ουσιαστικά, το κελί είναι η μικρότερη μονάδα στο σύστημα μπαταριών.
Μοντέρνα συστήματα διαθέτουν αυτό που ονομάζεται «pouch cell», τα οποία μοιάζουν με τις μπαταρίες των κινητών τηλεφώνων. Στο VW ID.3, 24 τέτοιες μονάδες αποτελούν μία μπαταρία. Το γερμανικό μοντέλο διαθέτει έως και 12 τέτοιες μπαταρίες συνολικά. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν περισσότερες ή λιγότερες μονάδες, και έτσι καθορίζεται η χωρητικότητα της μπαταρίας.
Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν κυρίως ρεύμα υψηλής τάσης. Το προαναφερθέν ID.3, για παράδειγμα, έχει σύστημα 408V. Η Porsche Taycan διαθέτει 800V, δηλαδή τάση κατά σχεδόν 3,5 φορές μεγαλύτερη από αυτήν ενός σπιτιού. Για να ελέγχεται η ροή ενέργειας σε αυτές τις υψηλές τάσεις, απαιτούνται ηλεκτρονικά ισχύος. Παράλληλα με την διαχείριση ενέργειας, αυτά τα ηλεκτρονικά χρησιμεύουν ως μετατροπέας, ο οποίος μεταλλάσσει το συνεχές ρεύμα, που είναι αποθηκευμένο στη μπαταρία, σε εναλλασσόμενο, που χρειάζεται για τη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα, καθώς και σε ρεύμα 12V, για τα δευτερεύοντα εξαρτήματα του οχήματος.
Τα ηλεκτρονικά ισχύος είναι στην ουσία ο εγκέφαλος του ηλεκτρικού συνόλου. Με τη βοήθεια του έξυπνου ελέγχου συχνότητας και εύρους (δηλαδή του περιορισμού της τάσης), ο μετατροπέας ρυθμίζει την έξοδο του κινητήρα. Ενώ η ταχύτητα του αυτοκινήτου καθορίζεται από την συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος , το εύρος της τάσης είναι αυτό που είναι υπεύθυνο για την απόδοση.
Τα ηλεκτρονικά ισχύος του αυτοκινήτου χρησιμοποιούν το συνεχές ρεύμα που είναι αποθηκευμένο στη μπαταρία για να παράγουν ακριβώς όσο εναλλασσόμενο ρεύμα χρειάζεται για να την τρέχουσα κατάσταση οδήγησης.