Feature: EV Tuning

Έχει νόημα;

Όσο νόημα έχει και σήμερα τόσο θα έχει και τότε. Ποιος θα μπορούσε να έχει αυτοκίνητο με 300Ps αντί για 250Ps με ένα χαμηλό κόστος και δεν θα το έκανε; Μόνο όσοι δεν τους ενδιαφέρει. Οι υπόλοιποι -δηλαδή εμείς- θα την βρούμε την άκρη. Είπαμε λοιπόν να κάνουμε μία μικρή έρευνα σχετικά με το πού βρισκόμαστε αυτή τη στιγμή στην βελτίωση των ηλεκτρικών και πώς μπορεί το μέλλον των ηλεκτρικών να αποδειχθεί αρκετά “tuning friendly”.

Αυτή τη στιγμή υπάρχουν ήδη στην αγορά επιλογές και λύσεις για την βελτίωση πολλών ηλεκτρικών μοντέλων αυτοκινήτων, κάποιες από τις οποίες θα αναφέρουμε εδώ, σε καμία περίπτωση δεν θα πρέπει να θεωρήσετε ότι θα μπούμε σε μεγάλη ανάλυση, καθώς θα έρθει αυτή η στιγμή όπου θα αναλάβει ο μετρ των τεχνικών άρθρων, ο κύριος Παύλου. Ξεκινάμε με το προφανές το οποίο γνωρίζουμε ότι ισχύει απόλυτα στους θερμικούς κινητήρες, το γεγονός δηλαδή ότι, όπως και οι diesel/otto προτάσεις που μας συντροφεύουν στην αυτοκίνηση για μία εκατονταετία, έτσι ακριβώς και οι ηλεκτροκινητήρες είναι ρυθμισμένοι από το εργοστάσιο να μην δουλεύουν στο 100% των δυνατοτήτων τους, αφού όταν κάποιο αυτοκίνητο είναι υβριδικό, στα χαρακτηριστικά του βλέπουμε πως έχει π.χ. 200Ps βενζινοκινητήρα και 150Ps ηλεκτροκινητήρα, αλλά η συνδυαστική του απόδοση αντί για 350Ps είναι 300Ps. Πού πήγε το 50άρικο;;; Αυτό το πενηντάρικο εμείς το θέλουμε, αλλά για να το πάρουμε τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά. Στην εξίσωση μπλέκει η διαχείριση της μπαταρίας, η διατήρηση της θερμοκρασίας σε επιθυμητά πλαίσια, ο ρυθμός αποφόρτισης, οι δικλίδες ασφαλείας και πολλά ακόμα, άλλα κατανοητά και άλλα που θέλουν κάμποσο διάβασμα.

Αυτό πρέπει να επισημάνουμε είναι ότι σε όλα τα site και τους βελτιωτές του εξωτερικού που ψάξαμε, το πρώτο -και κατηγορηματικό- πράγμα που επισημαίνουν όλοι είναι πως δεν πρέπει να βάζουμε χέρι ΠΟΥΘΕΝΑ μόνοι μας σε ηλεκτρικά οχήματα (στο μόνοι μας συμπεριλαμβάνεται και το συνεργείο του μπάρμπα-Τάσου που δεν έχει τα κατάλληλα ειδικά εργαλεία και τον ανάλογο εξοπλισμό ασφαλείας). Εδώ το θέμα δεν είναι ότι θα κάνουμε ζημιά στο αμάξι, αλλά ότι θα μας κάνει ζημιά αυτό, μέχρι και να μας κάνει κάρβουνο! 

Τα βασικά

Όταν μιλάμε για νέο κεφάλαιο στην βελτίωση, φυσικά εννοούμε τον κινητήρα έτσι; Τα υπόλοιπα είναι τα ίδια, ανάρτηση, φρένα, ψαλίδια, τροχοί και αμάξωμα είναι σαν κανονικά αυτοκίνητα και κάποια είναι ηλεκτρικές εκδόσεις των συμβατικών, (π.χ. τα Opel Corsa/Mokka-e, τα Peugeot e208/e2008 κ.α.), τουλάχιστον προς το παρόν. Για την απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων, λοιπόν, τον μεγαλύτερο ρόλο τον παίζει η μπαταρία.

Οι συσσωρευτές ή μπαταρίες αποτελούνται από πλήθος μικρότερων στοιχείων, τα λεγόμενα κελιά. Κάθε κελί αποτελείται από δύο στοιχεία, την άνοδο και την κάθοδο (θετικό και αρνητικό ηλεκτρόδιο), που χωρίζονται μεταξύ τους με κάποιον ηλεκτρολύτη, ο οποίος διαφοροποιείται από εφαρμογή σε εφαρμογή. Όταν στην άνοδο και στην κάθοδο συνδεθεί ένα εξωτερικό κύκλωμα, τότε υπάρχει ροή ηλεκτρονίων ανάμεσα στην άνοδο και στην κάθοδο του συσσωρευτή εξαιτίας ηλεκτροχημικής αντίδρασης που συμβαίνει μεταξύ των ηλεκτροδίων και του ηλεκτρολύτη που εκφράζεται στο εξωτερικό κύκλωμα ως ηλεκτρικό ρεύμα.

Όσο περνούν τα χρόνια και οι μπαταρίες βελτιώνονται (σε χωρητικότητα, εσωτερική αντίσταση, ειδική ενέργεια και ενεργειακή πυκνότητα) τόσο πιο εύκολο θα γίνεται να μπορούμε να πάρουμε από αυτές μεγάλες ποσότητες ρεύματος σε μικρό χρόνο χωρίς να υπερθερμαίνονται και να μειώνεται η διάρκεια ζωής τους. Εκεί βρίσκεται το μυστικό. Το να βάλεις έναν ηλεκτροκινητήρα των 500Ps αντί για των 300Ps δεν είναι τίποτα, απλά θα είναι λίγο βαρύτερος, το θέμα είναι να μπορέσεις να τον τροφοδοτήσεις με ρεύμα. Εκεί κρύβεται όλη η ιστορία, ειδικά σε εργοστασιακό επίπεδο όπου πρέπει να υπάρχει εγγύηση καλής λειτουργίας, να μην υπάρχουν βλάβες από υπερθέρμανση και να ζήσει η μπαταρία τουλάχιστον 8 χρόνια χωρίς να έχει πέσει η απόδοσή της στο μισό. Σε αυτό, εκτός από τον ρυθμό αποφόρτισης, συμβάλλει κατά πολύ μεγάλο μέρος και ο τρόπος φόρτισης, ο οποίος σαν βασικό κανόνα έχει να την φορτίζουμε όσο πιο αργά γίνεται, (με εναλλασσόμενο ρεύμα και όχι δηλαδή με ταχυφορτιστή και συνεχές ρεύμα), να μην πέφτει συχνά κάτω από το 20% και να την γεμίζουμε μέχρι το 80-85%. Αυτή είναι η τακτική που θα της χαρίσει την μεγαλύτερη διάρκεια ζωής με την υπάρχουσα τεχνολογία μπαταριών, κάτι που ισχύει για όλες τις μπαταρίες της τωρινής γενιάς που είναι επί το πλείστον ιόντων Λιθίου. Οι μπαταρίες ιόντων Λιθίου χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον στα ηλεκτρικά οχήματα λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και της αυξημένης ισχύος ανά μονάδα μάζας (η ειδική ενέργεια του συγκεκριμένου τύπου μπαταρίας μπορεί να ξεπερνάει τα 150Wh/kg ανά περίπτωση). Είναι αξιόπιστες, απαιτούν μικρή συντήρηση, ενώ έχουν μεγάλο κύκλο ζωής. Τα μειονεκτήματα των μπαταριών ιόντων Λιθίου έχουν να κάνουν κυρίως με τις υψηλές αναπτυσσόμενες θερμοκρασίες, οι οποίες επηρεάζουν την απόδοση (κάτι εξαιρετικά σημαντικό στην περίπτωσή μας, δηλαδή της βελτίωσης), την δυνατότητα ανακύκλωσης και την ανάγκη ύπαρξης κυκλώματος προστασίας προκειμένου να αποφευχθεί η υπερφόρτιση ή υπερ-εκφόρτιση. Στο μέλλον που θα δούμε συσσωρευτές στερεού τύπου (ή στερεάς κατάστασης ηλεκτρολύτη), γνωστοί διεθνώς ως solid state, τα χιλιόμετρα αυτονομίας και συνεπώς και η ισχύς των ηλεκτροκινητήρων θα αυξηθεί δραστικά. Οι μπαταρίες αυτές ονομάζονται έτσι επειδή τα ηλεκτρόδια και ο ηλεκτρολύτης -που υπάρχει εντός κάθε στοιχείου- βρίσκονται σε στερεή μορφή. Οι μπαταρίες solid state έχουν μεγάλη ενεργειακή χωρητικότητα και πυκνότητα, μικρές διαστάσεις (άρα και μικρότερο βάρος), ενώ παρέχουν σημαντικά ταχύτερη φόρτιση (0-80% σε περίπου 15 λεπτά).

How its done 

Προς το παρόν, οι εύκολες και πρακτικές λύσεις περιορίζονται στην πλειοψηφία τους σε αυτό που θα λέγαμε ένα «ηλεκτρικό πρώτο στάδιο», όπου με ένα παράλληλο εγκέφαλο «κλέβεις» τα σήματα από τους διάφορους αισθητήρες του εργοστασιακού εγκεφάλου -CMC από το Car Management Computer- και του στέλνεις πίσω ψευδείς πληροφορίες για την κατανάλωση, την ισχύ και την ροή του ρεύματος, τις θερμοκρασίες κ.α., με στόχο να παρακάμψεις τις εργοστασιακές δικλίδες ασφαλείας, κάνοντάς τον να νομίζει πως όλα βαίνουν σύμφωνα με τις προδιαγραφές. Με τον τρόπο αυτό μπορούμε να αναγκάσουμε την μονάδα CMC να αυξήσει την τάση στο ηλεκτρικό κύκλωμα του ηλεκτρομοτέρ απελευθερώνοντας επιπλέον ισχύ.

Αυτά μάλιστα τα εγκεφαλάκια μπορούν επίσης να μας εξοικονομήσουν ενέργεια, κάνοντας και το αντίθετο από αυτό, μειώνοντας την απόδοση, αλλά και αλλάζοντας την διαχείριση του ρυθμού αποφόρτισης σε πιο ομαλό, χωρίς να κάνει αυτό το peak που κάνει στο απότομο πάτημα του γκαζιού όταν θέλουμε να επιταχύνουμε.

Επίσης σημαντικό είναι πως αυξάνουν τον ρυθμό και την ποσότητα του ρεύματος που συλλέγει η μπαταρία κατά την επιβράδυνση, με ρυθμίσεις για μεγαλύτερη ανάκτηση από την εργοστασιακή, κάνοντας την χρήση των φρένων αναγκαία μόνο σε επείγουσες περιπτώσεις. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι τα EVChip της Steinbauer, αλλά και άλλα παρόμοια EV tuning boxes. Σε αύξηση της απόδοσης αυτά τα εγκεφαλάκια δεν είναι υπερβολικά, ώστε να διατηρούν ένα αποδεκτό επίπεδο ασφαλείας, έτσι για παράδειγμα σε ένα Tesla Model 90D η ισχύς θα ανέβει από τα εργοστασιακά 410Ps στα 456Ps, ενώ σε ένα ηλεκτρικό Smart ED3 από τα 74Ps στα 94Ps.

Για πιο εξεζητημένες λύσεις υπάρχουν και stand alone μονάδες διαχείρισης, όπως ο VCU300 της ΑΕΜ, ένα προγραμματιζόμενο από τον χρήστη multi motor & inverter controller που μπορεί από μόνο του να διαχειριστεί μέχρι 4 κινητήρες με 4 inverters, 3 δίκτυα CAN BUS, το κύκλωμα ψύξης και γενικά όλες τις λειτουργίες που ο εργοστασιακός εγκέφαλος ενός ηλεκτρικού οχήματος κάνει, μόνο που εδώ είναι πλήρως παραμετροποιήσιμα. Αυτό σημαίνει πως πλέον στέλνεις όσο ρεύμα θέλεις, σε όποιον κινητήρα θέλεις και για όσο χρόνο ή κατάσταση μπαταρίας θέλεις, αφού τα εργοστασιακά συστήματα δεν επιτρέπουν την μέγιστη χρήση μπαταρίας σε όλες τις συνθήκες, ούτε σε όλα τα επίπεδα φόρτισης, π.χ. όταν η στάθμη της μπαταρίας είναι χαμηλή ή όταν η ταχύτητα του οχήματος είναι μεγάλη (πολλά κόβουν δύναμη μετά τα 120km/h ή κάτω από το 50% της μπαταρίας).      

 

Extreme Tuning

Όλα όσα έχουμε αναφέρει μέχρι εδώ έχουν να κάνουν με καινούργιο αυτοκίνητο, όπου κανένας δεν θέλει να «κανιβαλίσει», απλώς θέλει να πάρει το κάτι παραπάνω που μπορεί να του δώσει το συγκεκριμένο hardware. Αυτό δεν σημαίνει πως το «έργο» δεν πάει πιο πέρα... Κάποια στιγμή αυτά τα αυτοκίνητα θα παλιώσουν, οι μπαταρίες τους θα θέλουν αλλαγή, οι κινητήρες ίσως κάποια συντήρηση-επισκευή κ.λπ. Εκεί είναι που θα γίνει ο χορός του aftermarket αλλά και του swap (για φαντάσου μοτέρ από Mustang Mach-E GT σε πισωκίνητο Honda e με «άγραφο» εγκέφαλο και διπλάσιας χωρητικότητας και Voltage μπαταρία!).

Όπως είπαμε σε μερικά χρόνια θα δούμε στην αγορά μεγαλύτερα, δυνατότερα και ελαφρύτερα battery packs (οι Κινέζοι είναι πολύ πιο κοντά και έχουν κάνει τους Ευρωπαίους κατασκευαστές να τρέχουν..), με μπαταρίες νεότερης τεχνολογίας, ακόμα και κινητήρες με χαμηλότερο βάρος και υψηλότερη απόδοση, βελτιωμένα κυκλώματα ψύξης, εξωτικά υλικά σε όλους τους τομείς κτλ. Τι νομίζατε; Ότι θα αγοράσει κάποιος σήμερα Porsche Taycan και σε 10 χρόνια θα την πετάξει στην ανακύκλωση επειδή έτσι νομίζει η Ευρωπαϊκή Ένωση; Είναι πολύ πιθανό να γίνει μεγάλο πανηγύρι με όλα τα μεταχειρισμένα ηλεκτρικά που δεν θα αξίζει το κόστος της επισκευής τους με εργοστασιακά ανταλλακτικά. Δεν πειράζει Johan, φέρε το Audi RS E-Tron GT που τελειώνει ο κύκλος ζωής του εδώ και θα το ανακυκλώσουμε εμείς, με δυνατότερα πηνία και μαγνήτες, καλύτερες μπαταρίες που θα δίνουν φουλ ρεύμα, βαρβάτο σύστημα ψύξης κ.λπ. Επίσης η διαχείριση δεν είναι ανάγκη να είναι εργοστασιακή που φροντίζει να λειτουργούν όλα στην ιδανική ισορροπία. Ένας ηλεκτροκινητήρας αποδίδει ιδανικά σε ένα φάσμα εναλλασσόμενου ρεύματος που παίρνει από το inverter, αλλά αν το ρυθμίσεις να του δίνει περισσότερο, αυτός θα αναγκαστεί να αποδώσει και περισσότερη ισχύ, απλώς θα το κάνει με μειωμένο βαθμό απόδοσης (και θα σηκώσει πιο εύκολα θερμοκρασία), δηλαδή θα αποδώσει 500Ps αντί για 400Ps που είναι το κανονικό του, απλά θα καταναλώσει αναλογικά περισσότερη ενέργεια. Αν για παράδειγμα αποδίδει 400Ps καταναλώνοντας 40kwh, στα 500Ps δεν θα καταναλώσει 50kwh, αλλά 55kwh. Ok, το δεχόμαστε, εκεί στην γωνία είναι η πρίζα να το ξαναβάλουμε.

Το κεφάλαιο αυτό είναι πολύ μεγάλο και θα επανέλθουμε με πιο λεπτομερή και αναλυτικά άρθρα, που να αναλύουν τις τεχνικές λεπτομέρειες καλύτερα γιατί και εξαιρετικό ενδιαφέρον έχουν και... Power Automotive Magazine είμαστε!