Poznan, 29. Februar 2024. Die Ladeeffizienz eines Elektroautos hängt in hohem Maße von der Aufrechterhaltung eines idealen Ladevorgangs ab. Wie schnell eine Batterie geladen werden kann, hängt nicht nur von der Chemie der Batterie ab, sondern erfordert auch ein komplexes Temperaturmanagement der Lithium-Ionen-Batterie. Ein Fahrzeug mit hoher Autonomie ist für die Verbraucher von Elektroautos eine Priorität. Die Frage der Aufladegeschwindigkeit wird jedoch ebenso wichtig, vor allem im Urlaub oder auf langen Geschäftsreisen: Wie effizient und schnell kann die Batterie von Elektrofahrzeugen wieder aufgeladen werden?
Nicht die Höchstgeschwindigkeit allein, sondern die Beschleunigung ist in erster Linie für das Fahrgefühl verantwortlich. Ähnlich verhält es sich mit dem Laden von Elektroautos – hier ist die Ladekurve wichtiger als die maximale Ladeleistung.
Der Audi Q8 e-tron schneidet hier besonders gut ab – die Ladekurve bleibt auch bei einer Batterieladung von über 80 Prozent hoch. Als Beispiel kann hier die Variante SQ8 e-tron mit einer Batteriekapazität von 106 kWh (netto) bzw. 114 kWh (brutto) dienen. Die größere Batteriekapazität sorgt für mehr Ladeleistung; der Audi SQ8 e-tron erreicht im CCS-Schnelllader (Combined Charging System) eine maximale Ladeleistung von bis zu 170 kW, mit der das Auto in rund 31 Minuten von 10 auf 80 Prozent geladen werden kann. 10 Minuten Ladezeit wiederum reichen aus, um eine weitere Strecke von bis zu 104 Kilometern (WLTP) zu fahren.
Kapazität ist nicht alles
Grundlage für die guten Fahr- und Ladeleistungen des Elektrofahrzeugs ist jedoch das fortschrittliche Hochvolt-Wärmemanagement, das in den Audi-Elektromodellen zum Einsatz kommt. Dank ihm erreicht die Batterie des Q8 e-tron im Bereich von 25 bis 35 Grad Celsius schnell ihre optimale Leistung und bleibt während der Fahrt in diesem Temperaturbereich – egal ob an kalten Tagen oder bei schnellen Autobahnfahrten in der Sommerhitze. Verantwortlich für die zuverlässige Leistung der Lithium-Ionen-Batterien und die Bereitstellung der vollen Leistung über einen langen Zeitraum hinweg, unabhängig von den Bedingungen, ist ein flüssigkeitsbasiertes Kühlsystem, das die Batterien stets im idealen Temperaturbereich hält.
Das Temperaturmanagementsystem besteht aus vier Kreisläufen, die je nach Betriebszustand und Fahrsituation gekoppelt sind und den Temperaturzustand der jeweiligen Systemkomponenten ständig optimieren. Darüber hinaus regelt das System die Temperatur im Innenraum des Audi Q8 e-tron sowie die Temperatur der Hochvoltbatterie.
Das Kühlsystem ist vom Batteriezellenraum getrennt und besteht aus flachen, in kleine Kammern unterteilten Aluminiumprofilen. Der Wärmeaustausch zwischen den Batteriezellen und dem darunter liegenden Kühlsystem erfolgt über ein spezielles Material mit guter Wärmeleitfähigkeit und der Konsistenz einer Gummimatte, das unter jedes Zellmodul gepresst wird und die Abwärme gleichmäßig über das Batteriegehäuse an die Kühlflüssigkeit abgibt.
In den rund 40 Meter langen Kühlrohren des Audi Q8 e-tron zirkulieren 22 Liter Kühlflüssigkeit. Darüber hinaus nutzt die serienmäßige Wärmepumpe die unvermeidliche Abwärme der Elektromotoren effektiv zur Beheizung und Klimatisierung des Innenraums. Dabei werden bis zu 3 kW tatsächliche Verlustleistung genutzt. Die Wärmepumpe kann also im täglichen Betrieb einen Beitrag zur Reichweite leisten.
Darauf kommt es auch beim Laden an
Ein intelligentes Temperaturmanagement ist ebenfalls eine Voraussetzung für die hohe und stabile Leistung der Schnellladestation. Denn die Hochvoltbatterie muss sich im idealen Temperaturbereich befinden, um maximale Leistung bei minimaler Ladezeit zu gewährleisten.
Um die richtige Temperatur zu gewährleisten, ist das Temperaturmanagement im Audi e-tron GT quattro und Audi RS e-tron GT mit dem Navigationssystem verbunden. Hat der Fahrer eine HPC-Station als Ziel ausgewählt, wird die Kühlung der Batterie bei Annäherung intensiviert, damit sie an der Ladestation möglichst schnell wieder aufgeladen werden kann. Wenn die Batterie im Winter kurz nach dem Anfahren noch sehr kalt ist, wird sie für eine Schnellladung beheizt.
Andererseits hilft der Kühlmittelkreislauf auch bei der Kühlung, denn beim schnellen Gleichstromladen kann sich die Batterie auf bis zu 50 Grad Celsius erwärmen. Die Wärme, die die Batterie beim Laden erzeugt, wird in das Kühlsystem abgeleitet. Auch bei stehendem Fahrzeug sorgen ein offener, regelbarer Kühllufteinlass und ein aktivierter Lüfter für einen optimalen Luftstrom zum Kondensator.
Ein intelligentes Temperaturmanagement trägt ebenfalls zur Langlebigkeit der Batterie bei. Der fortschreitenden Alterung der Batterie wird durch die Ladesteuerungssoftware entgegengewirkt. Die Software passt die Ströme und Spannungen alters- und kapazitätsabhängig an, so dass die Batterie beim Laden nicht überladen wird.
Die hohe Systemspannung von rund 800 Volt im Audi e-tron GT quattro und Audi RS e-tron GT sorgt für eine hohe Dauerleistung und verkürzt die Ladezeiten. An einer Gleichstrom-Ladestation mit einer Spannung von 800 V, zum Beispiel am europäischen Ionity-Schnellladenetz, erreicht der Audi e-tron GT quattro eine Spitzenladeleistung von bis zu 270 kW. Damit kann er unter idealen Bedingungen in etwas mehr als fünf Minuten bis zu 100 Kilometer weit laden; das Laden von 5 auf 80 Prozent SoC (State of Charge) dauert unter idealen Bedingungen nur 22,5 Minuten.
Mit solch kurzen Ladestopps kann die Batterie in weniger Zeit wieder aufgefüllt werden, als sie auf dem Weg zum Ziel verbraucht.
