إدارة حرارية ذكية للشحن السريع

يُعتبر المدى الطويل أحد المتطلبات الأساسية التي يبحث عنها العملاء في المركبات الكهربائية، ولكن السؤال التالي لا يقل أهمية، خاصة عند الذهاب في إجازة أو في رحلات عمل طويلة: ما مدى سرعة إعادة شحن البطارية عالية الجهد؟ نحن جميعاً ندرك أن التسارع يعبر بشكل أكبر عن تجربة القيادة للمركبة مقارنة بالسرعة القصوى الممكنة، ولذلك فإن منحنى الشحن السريع أكثر أهمية من أقصى قدرة شحن.

تتميز Audi Q8 e-tron بشكل خاص في هذا المجال: حيث أن منحنى الشحن الخاص بها فريد من نوعه في بيئة المنافسة. يبقى عند مستوى عالٍ – حتى عند تجاوز الشحن نسبة 80 بالمئة، ستظل قوة الشحن مرتفعة. يعمل نظام البطارية عالية الجهد في Audi Q8 e-tron الجديدة بجهد اسمي يبلغ 396 فولت. في Audi SQ8 e-tron، على سبيل المثال، تبلغ سعة تخزين البطارية 106 كيلوات ساعة (صافي) أو 114 كيلوات ساعة (إجمالي).

بفضل سعة البطارية الأعلى التي تتيح قدرة شحن أكبر، تصل Audi SQ8 e-tron إلى قدرة شحن قصوى تصل إلى 170 كيلوواط عند استخدام شاحن CCS (نظام الشحن المدمج) السريع. وخلال توقف الشحن، يمكن شحن السيارة من 10 إلى 80 بالمئة في حوالي 31 دقيقة. كما يستغرق الأمر عشر دقائق فقط في محطة الشحن عالي القدرة (HPC) لتصل Audi SQ8 e-tron إلى مدى يصل إلى 104 كيلومترات. هذه القيم المحددة وفقًا لمعيار WLTP تنطبق بشكل متساوٍ على Audi SQ8 e-tron SUV وSportback.

الأساس لأداء جيد للمركبة الكهربائية أثناء القيادة والشحن هو نظام إدارة حرارية عالي الجهد ومتطور. يضمن هذا النظام أن تصل بطارية Audi Q8 e-tron بسرعة إلى نطاق الكفاءة المثلى بين 25 إلى 35 درجة مئوية وتبقى ضمن هذا النطاق الحراري أثناء القيادة، بدءًا من الانطلاق البارد في الشتاء إلى الرحلات السريعة على الطرق السريعة في أيام الصيف الحارة. لكي توفر بطارية الليثيوم أيون طاقتها الكاملة بشكل موثوق على مدى فترة طويلة وفي درجات الحرارة الخارجية المرتفعة، حتى أثناء القيادة الرياضية، يتم الحفاظ عليها ضمن النطاق الحراري المثالي بواسطة نظام تبريد يعتمد على السوائل.

يتألف نظام الإدارة الحرارية الذكي من أربعة دوائر يتم توصيلها حسب حالة التشغيل ووضع القيادة، ويعمل بشكل دائم على تحسين حالة درجة الحرارة للمكونات النظامية ذات الصلة: حيث يقوم بتبريد المحركات الكهربائية بما في ذلك الدوارات الخاصة بها، والإلكترونيات القوية والشاحن. بالإضافة إلى ذلك، يقوم نظام الإدارة الحرارية في Audi Q8 e-tron بتنظيم درجة الحرارة في المقصورة الداخلية وكذلك درجة حرارة البطارية عالية الجهد.

نظام التبريد منفصل عن حجرة خلايا البطارية ويتكون من مقاطع ألمنيوم مسطحة مقسمة إلى غرف صغيرة. يتم تبادل الحرارة بين خلايا البطارية ونظام التبريد الموجود في الأسفل عبر مادة خاصة تتميز بموصلية حرارية جيدة وتشبه في قوامها حصيرة مطاطية، حيث يتم ضغطها تحت كل وحدة خلية وتقوم بتوزيع الحرارة المهدرة بشكل متساوٍ عبر هيكل البطارية إلى سائل التبريد.
يتدفق 22 لترًا من سائل التبريد في الأنابيب التي يبلغ طولها حوالي 40 مترًا في Audi Q8 e-tron. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم مضخة الحرارة القياسية بشكل فعال الحرارة المهدرة التي لا يمكن تجنبها من المحركات الكهربائية لتدفئة وتكييف الهواء في المقصورة الداخلية؛ حيث يتم استخدام ما يصل إلى 3 كيلوواط من فقدان الطاقة الفعلي بهذه الطريقة. يمكن لمضخة الحرارة أن تسهم في تحسين مدى السيارة في الاستخدام اليومي.

يُعتبر الإدارة الحرارية الذكية شرطًا أساسيًا لتحقيق أداء عالٍ وقابل للتكرار في محطة الشحن السريع، وذلك لأن البطارية عالية الجهد يجب أن تكون في نطاق درجة حرارة مثالي لتحقيق أقصى أداء للشحن وأقل وقت للشحن. إذا لزم الأمر، يتم تهيئة البطارية عالية الجهد في Audi e-tron GT كواترو وAudi RS e-tron GT إلى نطاق درجة الحرارة المناسب. لعملية التهيئة النشطة، يتم ربط نظام الإدارة الحرارية في Audi e-tron GT كواترو وAudi RS e-tron GT بنظام الملاحة. إذا قام السائق بتحديد محطة HPC كوجهة، يتم تكثيف تبريد البطارية بينما لا يزال المركبة في طريقها، بحيث يمكن شحنها بأسرع وقت ممكن عند محطة الشحن. إذا كانت البطارية لا تزال باردة جدًا بعد فترة قصيرة من بدء التشغيل في الشتاء، يتم تسخينها للشحن السريع.

من ناحية أخرى، يساعد نظام التبريد أيضًا في التبريد، حيث يمكن أن يؤدي الشحن السريع بالتيار المستمر إلى تسخين البطارية حتى 50 درجة مئوية. يتم تبديد الحرارة الناتجة عن البطارية أثناء الشحن إلى دائرة التبريد. حتى عندما تكون السيارة متوقفة، يضمن مدخل الهواء المفتوح والقابل للتحكم والمروحة المفعلة تدفق الهواء الأمثل إلى المكثف. يساهم نظام الإدارة الحرارية الذكي أيضًا في إطالة عمر البطارية. يتم مواجهة عملية الشيخوخة التدريجية للبطارية بواسطة برنامج التحكم في عملية الشحن. يقوم البرنامج بضبط التيارات والجهود الكهربائية وفقًا للعمر والسعة المتبقية حتى لا يتم تحميل البطارية بشكل زائد أثناء الشحن.

يتيح الجهد العالي للنظام الذي يبلغ حوالي 800 فولت في Audi e-tron GT كواترو وAudi RS e-tron GT قوة مستمرة قوية ويقلل من وقت الشحن. عند محطة شحن تيار مباشر (DC) بجهد 800 فولت، مثل شبكة الشحن السريع الأوروبية من Ionity، تحقق Audi e-tron GT كواترو قدرة شحن قصوى تصل إلى 270 كيلوواط. في ظل الظروف المثالية، يمكنها إعادة شحن الطاقة لمسافة تصل إلى 100 كيلومتر في أكثر من خمس دقائق بقليل؛ ويستغرق الشحن من 5 إلى 80 بالمئة من حالة الشحن (SoC) فقط 22.5 دقيقة في ظل الظروف المثالية. مع مثل هذه التوقفات القصيرة للشحن، يمكنك شحن البطارية في وقت أقل مما يستغرقه استهلاك هذه الطاقة في طريقك إلى وجهتك.