► Έρευνα για νέα τεχνολογία μετατροπέα ισχύος
► Διαφημίζεται ως ‘απενεργοποίηση κυλίνδρου για μπαταρίες’
► Η τεχνολογία θα μπορούσε να βελτιώσει την εμβέλεια, το σχεδιασμό EV και να επιτρέψει ηλιακά αμάξωμα
‘Απενεργοποίηση κυλίνδρων για μπαταρίες’. Έτσι χαρακτηρίζεται μια νέα καινοτομία στην τεχνολογία των μετατροπέων ισχύος από τους μηχανικούς της Mercedes-Benz που εργάζονται για τη μελλοντική ανάπτυξη των EVs.
Ο Mayk Stelter, μηχανικός της Mercedes-Benz, ανήκει σε μια ομάδα μελλοντικών στοχαστών που διερευνούν τι θα μπορούσε να αποτελέσει μέρος της επόμενης γενιάς ηλεκτρικών συστημάτων κίνησης. Η πρόσφατη εστίαση του Stelter ήταν η διαχείριση των κυψελών της μπαταρίας και ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν οι μετατροπείς ισχύος μέσα σε ένα πακέτο μπαταριών.
‘Έχετε πολλούς μετατροπείς ισχύος σε ένα αυτοκίνητο. Πέντε ελέγχουν τους αισθητήρες του αυτοκινήτου, 12 είναι για το ραδιοσύστημα και τέσσερις είναι για το σύστημα κίνησης EV του αυτοκινήτου”, λέει ο Stelter (φωτογραφία κάτω). ‘Αλλά πολλοί από αυτούς είναι κατασκευασμένοι από πολύ συμβατική τεχνολογία και βασίζονται σχεδόν εξ ολοκλήρου σε υλικό.
‘Θα θέλαμε να παρουσιάσουμε ένα νέο βασισμένο στο λογισμικό. Ένα που χρησιμοποιεί όχι μόνο το μαγνητικό πεδίο (όπως ένας συμβατικός μετατροπέας) αλλά και το ηλεκτρικό πεδίο, όπου η μεταφορά ενέργειας δεν θα γίνεται μέσω ενός σιδερένιου πυρήνα και μιας χάλκινης περιέλιξης, αλλά σε ένα σύστημα στην περιοχή του κοντινού πεδίου με υψηλότερη συχνότητα.’
Ο Stelter επισημαίνει ότι συνήθως υπάρχει μόνο ένας συμβατικός μετατροπέας ισχύος που εξυπηρετεί ολόκληρο το πακέτο μπαταριών ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, με όλα τα σετ κυψελών της μπαταρίας να αποτελούν μέρος του ίδιου κυκλώματος. Αν και απλούστερο, ο Stelter επισημαίνει ότι η διαχείριση ισχύος με αυτόν τον τρόπο σημαίνει ότι ολόκληρη η μπαταρία είναι τόσο καλή όσο και το πιο αδύναμο πακέτο κυττάρων της: αν ένα πακέτο κυττάρων βρίσκεται σε χαμηλότερη κατάσταση φόρτισης από τα υπόλοιπα, αυτό σημαίνει ότι ο μετατροπέας ισχύος το αναφέρει ως κατάσταση φόρτισης για ολόκληρη τη μπαταρία.
Η εφαρμογή ενός πολύ μικρότερου, καθοδηγούμενου από λογισμικό μετατροπέα ισχύος σε κάθε πακέτο κυψελών επιτρέπει πολύ μεγαλύτερο έλεγχο της μπαταρίας. ‘Όταν εφαρμόζετε αυτή την τεχνολογία, θεωρητικά μπορείτε να οδηγείτε με ένα στοιχείο, ακόμη και αν δεν είναι πολύ μακριά για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα’, λέει ο Stelter. Όμως, οι μεγαλύτερες εφαρμογές σημαίνουν ότι θα μπορούσε να εξαχθεί μεγαλύτερη εμβέλεια από ένα πιο οξυμένα διαχειριζόμενο πακέτο μπαταριών, και θα μπορούσε ακόμη και να εφαρμοστεί ένα μείγμα χημικών ουσιών για διαφορετικές καταστάσεις οδήγησης. Σημαίνει επίσης ότι μπορεί να εφαρμοστεί σταθερή τάση, ακόμη και όταν η κατάσταση φόρτισης μιας κυψέλης αρχίζει να εξαντλείται.
Είναι κάτι σαν την απενεργοποίηση κυλίνδρων 2.0. Ο Stelter χαμογελάει. ‘Με αυτό μπορούμε να τρέχουμε παράλληλα διαφορετικές κυψέλες και δεν μας ενδιαφέρει πλέον η χημεία’, προσθέτει, επισημαίνοντας το γεγονός ότι οι κυψέλες μεγαλύτερης πυκνότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για οδήγηση υψηλής ισχύος ή για μεγάλες αποστάσεις, ενώ οι λιγότερο πυκνές θα μπορούσαν να ενεργοποιηθούν για αστικές ή πιο αργές καταστάσεις οδήγησης.
Η συσκευασία των μπαταριών θεωρείται επίσης ένα άλλο πλεονέκτημα. “Μπορούμε να χωρίσουμε τις μπαταρίες όπου έχετε μπαταρίες υψηλής απόδοσης κάτω από το κάθισμα για περισσότερο χώρο και μικρές στρογγυλές κυψέλες κάτω από τα πόδια σας όπου υπάρχει λιγότερος χώρος”, λέει ο Stelter. “Αυτό σημαίνει ότι ο σχεδιασμός ενός αυτοκινήτου μπορεί να αλλάξει, επειδή οι μπαταρίες δεν χρειάζεται να βρίσκονται όλες σε μια επίπεδη συσκευασία κάτω από το πάτωμα”.
Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει επίσης μια άλλη καινοτομία πάνω στην οποία εργάζεται η Mercedes: αμάξωμα με ενσωματωμένες ηλιακές κυψέλες. Ο μηχανικός Niels Schreuders (στη φωτογραφία παραπάνω) δείχνει το πρωτότυπο αυτοκίνητο EQXX που διαθέτει ηλιακές κυψέλες στην οροφή του. Αυτά τα κύτταρα λειτουργούσαν αρχικά με έναν μετατροπέα ισχύος, αλλά αυτή η καινοτομία σε έναν μετατροπέα βασισμένο στο λογισμικό επέτρεψε την εξαγωγή περισσότερης ηλιακής ενέργειας από τα κύτταρα που είναι τοποθετημένα στην οροφή.
‘Η τεχνολογία του μετατροπέα ισχύος είναι μια δυνατότητα για να λειτουργήσει αυτό’, λέει ο Schreuders. ‘Με το EQXX, η ηλιακή οροφή αντιστοιχούσε σε 30 χιλιόμετρα πρόσθετης εμβέλειας – όλη η ενέργεια που υπήρχε εκεί βοήθησε το αυτοκίνητο να πάει 30 χιλιόμετρα πιο μακριά’.
Το επόμενο βήμα είναι αυτό που η Mercedes αποκαλεί “ηλιακή επίστρωση” – κυριολεκτικά καλύπτοντας το αμάξωμα του αυτοκινήτου με εύκαμπτες ηλιακές κυψέλες που δεν θρυμματίζονται κάτω από υψηλά εφελκυστικά φορτία όπως οι συμβατικές. ‘Μπορούμε να εφαρμόσουμε την ηλιακή επίστρωση σε οποιοδήποτε υλικό’, λέει ο Schreuders καθώς κρατά ένα ηλιακό κύτταρο νέας γενιάς πάνω σε ένα μεταλλικό πάνελ, ‘καθώς μπορεί να λυγίσει και να πεταχτεί και δεν θα μπορέσω να το σπάσω’.
Και σε αυτό το σημείο οι μηχανικοί της Mercedes έχουν κάνει κάποιους υπολογισμούς για το αν το αμάξωμα ενός ολόκληρου αυτοκινήτου ήταν επικαλυμμένο με ηλιακή ακτινοβολία. Σε ένα μεσαίου μεγέθους SUV, όπως ένα EQE SUV, η Mercedes προβλέπει ότι θα μπορούσατε να προσθέσετε περίπου 7500 μίλια αυτονομίας στο αυτοκίνητό σας ετησίως αν ζείτε στη Στουτγάρδη, 8700 μίλια ετησίως στη Σαγκάη ή 12.000 μίλια ετησίως στο Λος Άντζελες – με την προϋπόθεση ότι διατηρείτε το αυτοκίνητό σας καθαρό.
Η τεχνολογία του μετατροπέα ισχύος μοιάζει εξαιρετικά απτή, σαν να μπορεί να περάσει στην επόμενη γενιά EV της Mercedes-Benz – πιθανότατα μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια. Ο Stelter πιστεύει ότι αυτό δεν θα προσθέσει επιπλέον βάρος ή κόστος, καθώς η απλούστευση άλλων εξαρτημάτων θα αντισταθμίσει (χρηματικά και κυριολεκτικά) τη συμπερίληψη περισσότερων μετατροπέων ισχύος. ‘Νομίζω ότι τα πλεονεκτήματα από τη χρήση αυτού του είδους μετατροπέα ισχύος είναι πολύ μεγαλύτερα και, τελικά, θα εξοικονομήσουν χρήματα στην αγορά’.
Η “ηλιακή επίστρωση”; Αυτό θα μπορούσε να πάρει περισσότερο χρόνο, καθώς υπάρχουν αρκετές επιπλοκές όσον αφορά την παραγωγή αυτής της τεχνολογίας. Ακόμα κι έτσι, η γνώση ότι οι μηχανικοί εργάζονται πάνω σε αυτό σημαίνει ότι ένα αυτοκίνητο με ηλιακή ενέργεια που δεν είναι μη πρακτικό ή δεν θεωρείται πειραματικό δεν θα είναι επιστημονική φαντασία για πολύ ακόμα.