Τεχνολογία

06 Feb, 2020 Ώρα 22:39

Νέα εποχή για το VW Group και τις… μπαταρίες των ηλεκτρικών μοντέλων

Thumbnail

Το ολοκαίνουργιο, πρωτοποριακό, πλήρως ηλεκτρικό ID.3 της Volkswagen έχει εντυπωσιακά δυναμικά χαρακτηριστικά και μεγάλη αυτονομία. Είναι το πρώτο μιας σειράς μοντέλων που θα βασίζονται στην πλατφόρμα ΜΕΒ του Group, ειδικά εξελιγμένη για την ηλεκτροκίνηση. Η ικανότητα της γρήγορης φόρτισης επιτρέπει την επαναφόρτιση του ID.3 με ενέργεια 100 kW μέσα σε μόλις 30 λεπτά της ώρας, εξασφαλίζοντας δυνατότητα κίνησης για περίπου 290 χιλιόμετρα (κατά WLTP).

Close

_

 

Close

Παραγωγή 500.000 μονάδων το χρόνο

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.

Close

Το εργοστάσιο του Volkswagen Group Components στο Brunswick είναι σε θέση να κατασκευάζει στο άμεσο μέλλον μέχρι και 500.000 από αυτές τις μονάδες αποθήκευσης ενέργειας ετησίως. Πώς όμως λειτουργεί ένα τέτοιο σύστημα μπαταρίας;

_

 

Η δομή μιας μπαταρίας: στοιχείο - συστοιχία - σύστημα

Το σύστημα μπαταριών υψηλής τάσης χρησιμοποιεί στοιχεία ιόντων λιθίου, τα οποία χρησιμοποιούνται 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.

_

Από συνεχές σε εναλασσσόμενο ρεύμα

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.

 

 

14 Mar, 2025 Ώρα 12:45

Η Ferrari κατέθεσε πατέντα για οβάλ πιστόνια

Thumbnail

Η Ferrari βρίσκεται στην αιχμή της τεχνολογίας κινητήρων και με την πιο πρόσφατη πατέντα της εξετάζει να βγάλει στην παραγωγή κινητήρα με οβάλ πιστόνια. Η υλοποίηση αυτή θα μπορούσε να επιτρέψει στη δημιουργία ενός μικρότερου V12 κινητήρα σε μήκος, διατηρώντας τον συμπαγή ακόμη και με υβριδική υποβοήθηση.

Close

Σύμφωνα με το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τα οβάλ πιστόνια θα μπορούσαν επίσης να έχουν τη δυνατότητα για χαμηλότερη τριβή, που σημαίνει περισσότερη ισχύ και μεγαλύτερη απόδοση.

 

Close

 

Παράλληλα, η Ferrari περιγράφει και έναν νέο σχεδιασμό στροφαλοφόρου άξονα και μπιέλας. Αντί για τη συνηθισμένη μία μπιέλα ανά πιστόνι που συνδέεται με ένα ρουλεμάν στον στρόφαλο, η Ferrari σχεδίασε μια μπιέλα την οποία μοιράζονται δύο πιστόνια. Υπάρχει ένα σύστημα πολλαπλών συνδέσμων που χωρίζει τη μπιέλα στα δύο, παρόμοιο σε φιλοσοφία με τον κινητήρα μεταβλητής συμπίεσης της Nissan.

Close

Μια τέτοια υλοποίηση θα μπορούσε να κάνει την κατασκευή του κινητήρα πιο απλή, να μειώσει την τριβή και να βοηθήσει να γίνει ο κινητήρας ακόμα πιο κοντός σε μήκος.

 

 

Τα πιθανά οφέλη αυτού του σχεδιασμού ξεπερνούν την καινοτομία. Τοποθετώντας τους οβάλ κυλίνδρους πιο κοντά μεταξύ τους και μειώνοντας την ανάγκη για μεγάλο offset μεταξύ των σειρών κυλίνδρων, η Ferrari θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά το συνολικό μήκος ενός V12 κινητήρα, επιτρέποντας ένα πιο συμπαγές σύστημα μετάδοσης χωρίς να θυσιάζεται η επιφάνεια των πιστονιών ή ο κυβισμός. Επιπλέον, η Ferrari μπορεί να αυξήσει την επιφάνεια των βαλβίδων είτε μέσω μεγαλύτερων βαλβίδων είτε αυξάνοντας τον αριθμό των βαλβίδων ανά κύλινδρο.

Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε εφαρμογές μεσαίου κινητήρα, όπου η αποδοτικότητα του χώρου είναι κρίσιμη. Θα μπορούσε επίσης να είναι σημαντικό εάν σχεδιάζεται η χρήση ενός V12 κινητήρα με υβριδικό σύστημα MGU τοποθετημένο μεταξύ του κινητήρα και του κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτή η θεωρία ισχύει τόσο για τα  αυτοκίνητα δρόμου όσο και για τα αγωνιστικά οχήματα. Τα ίδια πλεονεκτήματα εφαρμόζονται και σε μια εφαρμογή εμπρόσθιου κινητήρα, όπως το 12Clinidri.

 

 

Ενώ σχεδόν όλοι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν στρόγγυλα πιστόνια, η Ferrari δεν θα ήταν η πρώτη που θα δοκίμαζε κάτι διαφορετικό. Η Honda έχει δοκιμάσει οβάλ πιστόνια στο παρελθόν.

Πειραματίστηκε με ένα σχέδιο για τους κινητήρες της Formula 1 και στη συνέχεια το κατασκεύασε για τις μοτοσυκλέτες της για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Η ιδέα της Honda ήταν για ένα πολύ μακρύ, οβάλ σχήματος πιστόνι, αρκετά μακρύ ώστε να χωράει οκτώ βαλβίδες σε κάθε κύλινδρο αντί για τις συνηθισμένες τέσσερις. Το αποτέλεσμα ήταν ένας κινητήρας που ήταν ουσιαστικά ένας V8 με τέσσερα πιστόνια.

Ενώ τα πιστόνια της Honda ήταν πολύ παράλληλα με τον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα , η σχεδίαση της Ferrari δείχνει τα πιστόνια να επιμηκύνονται κάθετα.

Το αν αυτή η πατέντα θα οδηγήσει σε έναν κινητήρα παραγωγής μένει να φανεί, αλλά δείχνει ότι η Ferrari εξερευνά τρόπους για να επεκτείνει τα όρια της τεχνολογίας των κινητήρων εσωτερικής καύσης, ακόμα και όταν οι κύριοι ανταγωνιστές της επικεντρώνονται σε επιδόσεις μέσω λογισμικού.