Intelligent thermomanagement voor snel opladen

Een groot bereik is een van de centrale eisen die klanten stellen aan een elektrische auto. Het is minstens zo belangrijk, vooral op weg naar vakantie of tijdens zakenreizen over lange afstanden, hoe snel de hoogspanningsbatterij kan worden opgeladen.
Net zoals acceleratie ons veel meer vertelt over het rijgevoel van een voertuig dan de mogelijke maximumsnelheid, is de laadcurve bij snelladen belangrijker dan het maximale laadvermogen.

Hier scoort de Audi Q8 e-tron punten met een laadcurve die uniek is in de concurrentieomgeving. De laadcurve verloopt op een hoog niveau – dit betekent dat zelfs tot een laadtoestand van 80 procent de stroom nog met een hoog laadvermogen stroomt.
Het hoogspanningsbatterij systeem van de nieuwe Audi Q8 e-tron werkt met een nominale spanning van 396 volt. In de Audi SQ8 e-tron heeft de batterij bijvoorbeeld een opslagcapaciteit van 106 kWh netto (bruto 114 kWh).

Omdat bij een hogere batterij capaciteit met meer laadvermogen kan worden gewerkt, bereikt de Audi SQ8 e-tron een maximaal laadvermogen tot 170 kW aan de CCS-snellader (Combined Charging System). Tijdens een laadstop kan het voertuig in ongeveer 31 minuten van 10 naar 80 procent worden opgeladen. In tien minuten aan een HPC-laadpaal (High Power Charging) worden bij de Audi SQ8 e-tron tot 104 kilometer bereik bijgeladen. Deze volgens WLTP bepaalde waarden gelden eveneens voor de Audi SQ8 e-tron SUV en Sportback.

De basis voor goede prestaties van een elektrische auto tijdens het rijden en opladen is een geavanceerd thermomanagement van de hoogspanningsbatterij. Dit zorgt ervoor dat de batterij van de Audi Q8 e-tron snel zijn optimale efficiëntie bereik van 25 tot 35 graden Celsius bereikt en tijdens het rijden in dit temperatuur venster blijft – van koude start in de winter tot snelle ritten op warme zomerdagen op de snelweg. Om ervoor te zorgen dat de lithium-ionbatterij betrouwbaar zijn volledige prestaties kan leveren, zelfs tijdens sportief rijden gedurende een langere periode en bij hoge buitentemperaturen, wordt de batterij door een koelsysteem op vloeistof basis in het ideale temperatuurbereik gehouden.

Intelligent thermomanagement bestaat uit vier circuits die afhankelijk van de bedrijfstoestand en de rij-omstandigheden worden gekoppeld en die continu de temperatuur status van relevante systeemcomponenten optimaliseren: het koelt de elektrische machines, inclusief hun rotors, de vermogenselektronica en de lader. Daarnaast regelt het thermomanagement van de Audi Q8 e-tron de temperatuur in het interieur en de temperatuur van de hoogspanningsbatterij.

Het koelsysteem is gescheiden van het batterijcompartiment en bestaat uit platte geëxtrudeerde aluminium profielen, verdeeld in kleine kamers. De warmte-uitwisseling tussen de batterijcellen en het onderaan aangebrachte koelsysteem vindt plaats via een goed warmtegeleidend speciaal materiaal met de consistentie van een rubbermat. Dit materiaal wordt onder elke cel module geperst en leidt de afvalwarmte gelijkmatig via de batterijbehuizing in de koelvloeistof.
22 liter koelvloeistof circuleert in de ongeveer 40 meter lange koelwaterleidingen van de Audi Q8 e-tron. Overigens gebruikt de standaard warmtepomp de onvermijdelijke afvalwarmte die door de elektromotoren wordt gegenereerd efficiënt voor het verwarmen en klimatiseren van het interieur, waardoor tot 3 kW van de eigenlijke vermogensverliezen worden hergebruikt. Dit betekent dat de warmtepomp kan bijdragen aan de voordelen voor wat betreft het bereik bij dagelijks gebruik.

Intelligent thermomanagement is ook een voorwaarde voor hoge en reproduceerbare prestaties aan de snellaadpaal. Voor een maximaal laadvermogen en een minimale oplaadtijd moet de hoogspanningsbatterij zich in een ideaal temperatuurbereik bevinden. Indien nodig wordt de hoogspanningsbatterij van de Audi e-tron GT quattro en de Audi RS e-tron GT voorverwarmd tot dit temperatuurbereik.

Voor actieve preconditionering is het thermomanagement van de Audi e-tron GT quattro en de Audi RS e-tron GT verbonden met het navigatiesysteem. Als de bestuurder een HPC-paal als doel heeft gekozen, wordt de koeling van de batterij reeds tijdens de rit daarnaartoe geïntensiveerd, zodat de batterij zo snel mogelijk aan de paal kan worden geladen. Als de batterij 's winters kort na de start nog zeer koud is, wordt de batterij verwarmd voor het snelladen.
Aan de andere kant helpt het koelmiddelcircuit ook bij het koelen, omdat snelladen met gelijkstroom de batterij tot 50 graden Celsius kan verwarmen. De warmte die tijdens het opladen door de batterij wordt gegenereerd, wordt afgevoerd naar het koelmiddelcircuit. Dit zorgt ook bij stilstand met behulp van de geopende, regelbare koel luchtinlaat en de geactiveerde ventilator voor een optimale stroming naar de condensor.
Intelligent thermomanagement draagt ook bij aan de levensduur van de batterij. Het progressieve verouderingsproces van de batterij wordt tegengegaan door de besturingssoftware voor het laadproces. De software past de stroom en spanning aan op basis van de leeftijd en de resterende capaciteit, zodat de batterij niet overbelast raakt tijdens het opladen.

De hoge systeemspanning van ca. 800 volt van de Audi e-tron GT quattro en de Audi RS e-tron GT maakt een hoog continu-vermogen mogelijk en verkort de laadtijd. Aan een gelijkstroom laadpaal (DC) met een spanning van 800 volt, bijvoorbeeld in het Europese snellaadnetwerk van Ionity, bereikt de Audi e-tron GT quattro tot 270 kW laadvermogen. Onder optimale omstandigheden kan hij daardoor in iets meer dan vijf minuten energie voor een afstand tot 100 kilometer bijladen, terwijl het opladen van 5 tot 80 procent SoC (State of Charge) onder ideale omstandigheden slechts 22,5 minuten duurt.
Bij zulke korte laadstops wordt de stroom voor een route veel sneller geladen dan men voor het rijden van die route verbruikt.