Προθέρμανση μπαταρίας (preconditioning)

Η προθέρμανση μπαταρίας είναι η διαδικασία κατά την οποία η μπαταρία υψηλής τάσης ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου φέρεται σκόπιμα στο βέλτιστο θερμοκρασιακό της εύρος λίγο πριν από μια συνεδρία ταχείας φόρτισης. Τα κελιά ιόντων λιθίου είναι ευαίσθητα στη θερμοκρασία: όταν είναι πολύ ψυχρά, ο ηλεκτρολύτης γίνεται πιο ιξώδης και τα ιόντα λιθίου κινούνται νωθρά μεταξύ των ηλεκτροδίων, κάτι που υποχρεώνει το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας να περιορίσει την ισχύ φόρτισης για να προστατεύσει τα κελιά. Η προθέρμανση υπάρχει για να αρθεί αυτό το σημείο συμφόρησης, ώστε η συστοιχία να φτάνει στον φορτιστή έτοιμη να δεχτεί την πλήρη ονομαστική της ισχύ, αντί να εισρέει η ενέργεια στάγδην ενώ ζεσταίνεται σιγά σιγά.

Στην πράξη το σύστημα αξιοποιεί τον εξοπλισμό θερμικής διαχείρισης του οχήματος για να θερμάνει το ψυκτικό υγρό που κυκλοφορεί γύρω από τα κελιά, αντλώντας από ωμικές αντιστάσεις, μια αντλία θερμότητας ή την απορριπτόμενη θερμότητα από τον κινητήρα και τα ηλεκτρονικά ισχύος. Η ενέργεια προέρχεται από την ίδια τη μπαταρία κίνησης ή, ιδανικά, από το δίκτυο όσο το αυτοκίνητο είναι ακόμη συνδεδεμένο ή εν κινήσει. Τα περισσότερα σύγχρονα ηλεκτρικά ενεργοποιούν την προθέρμανση αυτόματα όταν ο οδηγός χαράξει πορεία προς έναν ταχυφορτιστή στο σύστημα πλοήγησης: το αυτοκίνητο υπολογίζει τον χρόνο της διαδρομής και αρχίζει να θερμαίνει τη συστοιχία ορισμένα λεπτά πριν από την άφιξη, ώστε να φτάσει στη στοχευμένη θερμοκρασία, συνήθως κάπου γύρω στους 20 με 30 βαθμούς Κελσίου, ακριβώς τη στιγμή που συνδέεται ο φορτιστής.

Το όφελος είναι πιο εντυπωσιακό στον ψυχρό καιρό. Μια μπαταρία που ξεκινά μια συνεδρία φόρτισης σε θερμοκρασίες κοντά στο μηδέν ενδέχεται να περιοριστεί σε ένα κλάσμα της μέγιστης ισχύος της και να χρειαστεί να θερμανθεί κατά τη διάρκεια της ίδιας της συνεδρίας, ενώ μια προθερμασμένη συστοιχία μπορεί να διατηρήσει πολύ υψηλότερη και πιο επίπεδη καμπύλη φόρτισης από την αρχή. Δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες δείχνουν συστηματικά ότι η προθέρμανση μπορεί να μειώσει περίπου στο μισό τον χρόνο που δαπανάται σε έναν ταχυφορτιστή με κρύο, μετατρέποντας μια εκνευριστική σαραντάλεπτη στάση σε μια πολύ συντομότερη.

Υπάρχει ένας συμβιβασμός που αξίζει να κατανοηθεί. Η θέρμανση της συστοιχίας καταναλώνει ενέργεια, οπότε η προθέρμανση κοστίζει μια μικρή απώλεια αυτονομίας, ιδίως αν το αυτοκίνητο αρχίσει να θερμαίνεται αρκετά νωρίς. Για τους περισσότερους οδηγούς πρόκειται για μια ευνοϊκή ανταλλαγή, καθώς η αυτονομία που δαπανάται είναι μέτρια σε σχέση με τον χρόνο φόρτισης που εξοικονομείται. Η συμπεριφορά διαφέρει επίσης μεταξύ κατασκευαστών: ορισμένοι επιτρέπουν τη χειροκίνητη ενεργοποίηση μέσω μενού ή προγραμματισμένης αναχώρησης, χρήσιμη όταν κατευθύνεσαι σε φορτιστή που δεν έχει εισαχθεί στην πλοήγηση, ενώ άλλοι προθερμαίνουν μόνο για στάσεις που έχουν χαραχθεί στην πλοήγηση.

Η προθέρμανση αποτελεί ένα μέρος της ευρύτερης στρατηγικής θερμικής διαχείρισης μπαταρίας ενός οχήματος και συνδέεται στενά με την ταχεία φόρτιση DC και τη μορφή της καμπύλης φόρτισης. Ένα αυτοκίνητο με αποδοτική αντλία θερμότητας μπορεί συχνά να προθερμαίνει με μικρότερο ενεργειακό κόστος, ενώ μια σωστά προετοιμασμένη συστοιχία θα διατηρήσει υψηλότερη στάθμη φόρτισης προτού η ισχύς αρχίσει να φθίνει. Οι οδηγοί σε θερμά κλίματα σπάνια χρειάζεται να την απασχολούνται, στον χειμώνα όμως είναι ένα από τα πιο πολύτιμα χαρακτηριστικά για όποιον στηρίζεται σε δημόσιους ταχυφορτιστές για μεγαλύτερα ταξίδια.