التهيئة المسبقة للبطارية

التهيئة المسبقة للبطارية هي عملية إيصال البطارية عالية الجهد في السيارة الكهربائية عمداً إلى نطاق درجة حرارتها الأمثل قبيل جلسة شحن سريع. وخلايا الليثيوم-أيون حساسة لدرجة الحرارة: فحين تكون شديدة البرودة يزداد الإلكتروليت لزوجة وتتحرك أيونات الليثيوم بتثاقل بين الأقطاب، مما يضطر نظام إدارة البطارية إلى تقييد قدرة الشحن حمايةً للخلايا. والتهيئة المسبقة موجودة لإزالة هذا العنق، بحيث تصل مجموعة الخلايا إلى الشاحن جاهزة لقبول قدرتها المقنّنة الكاملة بدل تسرّب الطاقة قطرة قطرة بينما تدفّئ نفسها ببطء.

وعملياً يستخدم النظام عتاد الإدارة الحرارية في السيارة لتسخين سائل التبريد الدائر حول الخلايا، معتمداً على مسخّنات مقاومة أو مضخة حرارية أو الحرارة المهدورة من المحرك وإلكترونيات القدرة. وتأتي الطاقة من بطارية الدفع ذاتها، أو في الوضع المثالي من الشبكة بينما تكون السيارة موصولة بعد أو في أثناء القيادة. وتطلق معظم السيارات الكهربائية الحديثة التهيئة المسبقة تلقائياً حين يرسم السائق مساراً نحو شاحن سريع في نظام الملاحة: إذ تحسب السيارة زمن الرحلة وتبدأ تدفئة مجموعة الخلايا قبل الوصول بعدة دقائق لتبلغ درجة الحرارة المستهدفة، نموذجياً نحو 20 إلى 30 درجة مئوية، لحظة توصيل القابس تماماً.

وتكون الفائدة أوضح ما تكون في الطقس البارد. فالبطارية التي تبدأ جلسة شحن عند درجات قريبة من التجمد قد تُقيّد إلى جزء يسير من قدرتها القصوى وتحتاج إلى التدفئة أثناء الجلسة نفسها، في حين أن مجموعة خلايا مهيّأة مسبقاً يمكنها أن تحافظ على منحنى شحن أعلى وأكثر استواءً منذ البداية. وتُظهر الاختبارات الواقعية بانتظام أن التهيئة المسبقة قد تخفض زمن المكوث عند شاحن سريع في الطقس البارد إلى النصف تقريباً، محوّلة توقفاً مزعجاً مدته أربعون دقيقة إلى توقف أقصر بكثير.

وثمة مقايضة تستحق الفهم. فتدفئة مجموعة الخلايا تستهلك طاقة، ومن ثمّ تكلّف التهيئة المسبقة قدراً يسيراً من مدى القيادة، خصوصاً إن بدأت السيارة التدفئة قبل وقت طويل. وبالنسبة لمعظم السائقين هذه مقايضة مواتية، لأن المدى المستهلَك متواضع قياساً بزمن الشحن الموفّر. ويتباين السلوك أيضاً بين المصنّعين: فبعضها يتيح التفعيل اليدوي عبر قائمة أو موعد مغادرة مجدول، وهو مفيد عند التوجه إلى شاحن غير مُدخَل في الملاحة، بينما يكتفي بعضها الآخر بالتهيئة للتوقفات الموجّهة بالملاحة فقط.

والتهيئة المسبقة جزء من الاستراتيجية الأوسع للإدارة الحرارية للبطارية في السيارة، وترتبط ارتباطاً وثيقاً بالشحن السريع بالتيار المستمر وبشكل منحنى الشحن. والسيارة المزودة بمضخة حرارية كفؤة كثيراً ما يمكنها التهيئة بعبء طاقة أقل، كما أن مجموعة الخلايا المهيّأة على النحو الصحيح تحافظ على حالة شحن أعلى قبل أن تتناقص القدرة. ونادراً ما يحتاج سائقو المناخات الحارة إلى التفكير فيها، لكنها في الشتاء من أنفع الميزات لكل من يعتمد على الشواحن العامة السريعة في الرحلات الطويلة.