Rodzina modelowa Audi e-tron - wysoka moc ładowania

Rodzina modelowa Audi e-tron - wysoka moc ładowania

Większość procesów ładowania samochodu elektrycznego zazwyczaj odbywa się w domu lub w pracy. Czynnik czasu na ogół nie odgrywa tu istotnej roli. W przeciwieństwie do tego, podczas podróży na duże odległości liczy się każda minuta, a szybkie ładowanie jest tu wręcz niezbędne. W takiej sytuacji samochód powinien być gotowy do kolejnego etapu podróży po optymalnie krótkiej przerwie. Wielu klientów, aby ocenić charakterystykę samochodu elektrycznego, zwraca przede wszystkim uwagę na maksymalną moc ładowania. Ale wartość ta ma ograniczone zastosowanie, gdy przychodzi do podłączenia samochodu do terminala na stacji szybkiego ładowania. By proces ten trwał jak najkrócej, zasadniczego znaczenia nabiera wtedy szybkość ładowania (kWh / minuta ładowania). Innymi słowy: wysoka wydajność ładowania musi być dostępna wtedy przez jak najdłuższy okres czasu. Tym właśnie przekonują klientów modele z gamy Audi e-tron.

Szybkość ładowania ma większe znaczenie niż maksymalna moc ładowania

Dzięki wysokiej mocy ładowania, Audi e-tron zajmuje czołowe wśród konkurencji miejsce – nawet gdy na rynku są inne modele o nominalnie wyższej mocy Różnica tkwi w szczegółach: zdolność szybkiego ładowania HPC (High Power Charging) na terminalu ładującym, która ma zapewnić możliwie najwyższą moc wyjściową, może być tu warunkiem niezbędnym, ale niekoniecznie kluczowym.

Niemniej ważny jest wysoki pobór prądu przez dużą część procesu ładowania baterii. Jeśli samochód ładuje się z maksymalną wydajnością przez stosunkowo krótki czas i musi wcześniej obniżyć moc, jednocześnie zmniejszana jest również prędkość ładowania - tzn. bateria jest ładowana z maksymalną mocą przez określoną jednostkę czasu. Zatem dzięki idealnej krzywej ładowania z maksymalną mocą dostępną przez długi czas, czas ładowania jest bardziej istotnym kryterium pod względem wydajności, i ostatecznie gwarantuje krótki postój przy terminalu ładującym.

Różnica tkwi w krzywej ładowania

Jeśli chodzi o krzywą ładowania, Audi e-tron 55 wykorzystuje swoje koncepcyjne zalety: krzywa terminala HPC o mocy wyjściowej 150 kW wyróżnia się wysokim poziomem dzięki swej ciągłości. W idealnych warunkach samochód ładuje się do poziomu od 5% do 70% na progu maksymalnej mocy wyjściowej, zanim inteligentne zarządzanie funkcjonowaniem baterii zmniejszy prąd. To właśnie jest kluczowa różnica w porównaniu z innymi koncepcjami, które zwykle osiągają pełną moc wyjściową tylko przez krótki czas - w szczytowym momencie ładowania - i znacznie obniżają swoją moc przed osiągnięciem progu 70% naładowania. Koncepcja Audi daje ogromną przewagę w codziennym użytkowaniu: jeśli klient chce pokonać dystans około 110 kilometrów, na stacji ładowania spędzi niecałe 10 minut. Audi e-tron 55 osiąga poziom 80% naładowania po około 30 minutach. Mimo, że z przyczyn technicznych dużo więcej czasu zajmuje naładowanie pozostałych 20 procent akumulatora litowo-jonowego, pełne naładowanie (od 5% do 100%) na terminalu HPC to tylko około 45 minut – to wyjątkowe osiągnięcie w bardzo konkurencyjnym otoczeniu. Te techniczne zalety nie tylko zapewniają wysoką przydatność modeli e-tron w codziennym użytkowaniu, ale także znacznie przyczyniają się do precyzyjnego planowania postojów na ładowanie w dalekich podróżach.

Zaawansowany technicznie sposób zarządzania termicznego sprawia, że samochód ładuje się szybciej

Litowo-jonowa bateria Audi e-tron 55 ma pojemność brutto 95 kWh (86,5 kWh netto) i została zaprojektowana z myślą o długim cyklu życia. Chłodzenie cieczą powoduje, że temperatura akumulatora utrzymuje się w optymalnym zakresie od 25 do 35 stopni Celsjusza, nawet przy niesprzyjających warunkach lub w niskich temperaturach otoczenia. W czterech obwodach (w sumie 40 metrów przewodów) krążą 22 litry płynu chłodzącego. Podczas ładowania prądem stałym o mocy 150 kW, płyn chłodzący odbiera ciepło powstałe w wyniku wewnętrznego oporu elektrycznego akumulatora. Rdzeń układu chłodzenia składa się z wytłaczanych profili, które zostały przymocowane do układu akumulatorów od dołu. Nowo opracowany, przewodzący ciepło klej łączy układ chłodzenia z obudową akumulatora. Specjalny wypełniacz szczelin – żel przewodzący ciepło - umożliwia pełny kontakt między obudową a umieszczonymi w niej modułami ogniw. Żel wypełnia wszystkie szczeliny między elementami i równomiernie, poprzez obudowę akumulatora, przenosi ciepło odpadowe wytwarzane przez ogniwa wprost do płynu chłodzącego. Oddzielenie poszczególnych elementów w przestrzeni zwiększa bezpieczeństwo systemu. Dodatkowym pozytywnym efektem tego skomplikowanego projektu jest wysoka odporność podczas wypadku.


Słowniczek wyrażeń związanych z ładowaniem samochodu elektrycznego

Prąd zmienny jednofazowy
Prąd zmienny (AC) jednofazowy pochodzi z konwencjonalnych, domowych gniazdek typu Schuko. Dostarczają one prąd o natężeniu 10 amperów i krótkotrwale o natężeniu 16 amperów. Przy napięciu 230 V moc wyjściowa jest ograniczona odpowiednio do 2,3 lub 3,6 kW. W strumieniu prądu zmiennego elektrony zmieniają kierunek z częstotliwością 50 Hz, tj. 50 razy na sekundę. Prąd zmienny 230 V jest jednofazowy.

Prąd trójfazowy
Siła trójfazowa to trójfazowy prąd zmienny, którego fazy są przesunięte o 120 stopni. Umożliwia to ciągły przepływ mocy i powstawanie silnie wirujących pól magnetycznych. Instalacje elektryczne na całym świecie obsługują swoje sieci prądem trójfazowym, ponieważ jest on łatwy do przekształcenia. W domu, większe odbiorniki, takie jak kuchenki elektryczne, podłączane są do czerwonych, pięciobiegunowych gniazd trójfazowych o napięciu 400 V. Natężenie prądu wynosi zazwyczaj 16 lub 32 ampery, a odpowiadająca mu moc wyjściowa odpowiednio 11 lub 22 kW.

Prąd stały
W przypadku prądu stałego (DC), energia elektryczna zawsze przepływa z bieguna dodatniego do ujemnego, nie zmieniając nigdy biegunowości. Baterie zwykłe i akumulatory, takie jak te w telefonie komórkowym, są zasilane prądem stałym. Urządzenia elektroniczne, takie jak telewizory, które mogą być wyposażone w wewnętrzne przetwornice dla różnych poziomów napięcia, są zasilane prądem stałym. Prąd stały umożliwia również przesyłanie bardzo dużej mocy na duże odległości przy niewielkich stratach. Akumulator litowo-jonowy w Audi e-tron dostarcza również prąd stały i tego samego wymaga podczas ładowania.

Ładowanie prądem zmiennym
Czy to w domu, czy na stacji ładowania, moc przy ładowaniu samochodu elektrycznego prądem zmiennym za pomocą powszechnej w Europie wtyczki typu 2, jest z reguły ograniczona do 22 kW, a w niektórych przypadkach do 43 kW. Dlatego ładowarka prądu zmiennego w samochodzie jest w tym wypadku czynnikiem ograniczającym. Ładowarka przetwarza prąd trójfazowy w prąd stały dla akumulatora i może przetwarzać tylko pewną moc, która jest mierzona w kW. Im wyższa jest ta wartość, tym więcej pojawia się produkowanego przez nią ciepła odpadowego, co zmniejsza wydajność. Aby utrzymać straty na możliwie niskim poziomie, trójfazowa ładowarka w Audi e-tronie jest zintegrowana z niskotemperaturowym obiegiem chłodzenia.

Ładowanie prądem stałym
Ładowarka prądu zmiennego AC, którą znajdziemy w samochodzie traci swe znaczenie w przypadku ładowania prądem stałym. Energia elektryczna przepływa bowiem wtedy z terminala ładującego prądem stałym, przez system CCS (Combined Charging System), bezpośrednio do akumulatora. Pozwala to na uzyskanie dużej mocy, choć z powodu wewnętrznych oporów w akumulatorze wytwarzane jest tu również ciepło. Audi chłodzi akumulator wysokiego napięcia podczas ładowania, tak by na stacjach szybkiego ładowania prądem stałym uzyskać moc ładowania do 150 kW. W przypadku wszystkich akumulatorów litowo-jonowych, gdy osiągną one poziom naładowania około 80 procent, prędkość ładowania znacznie spada. Zdolność szybkiego ładowania prądem stałym jest również określana jako ładowanie dużą mocą (HPC – High Power Charching).