Gestión térmica inteligente para una carga rápida

Una de las principales exigencias de los clientes con respecto a los vehículos eléctricos es que tengan una gran autonomía. Sin embargo, una cuestión al menos igual de importante, sobre todo para recorrer largas distancias en viajes de trabajo o vacaciones, es cuánto se tarda en cargar la batería de alto voltaje.
Y es que, al igual que la aceleración refleja mucho mejor la sensación de conducción de un vehículo que la velocidad máxima posible, la curva de carga durante la carga rápida es más importante que la potencia de carga máxima.

En este aspecto, el Audi Q8 e-tron destaca entre los productos de su entorno competitivo por su curva de carga excepcional. La curva transcurre a un alto nivel, lo que significa que, incluso hasta un estado de carga del 80 %, la corriente fluye con una potencia de carga elevada.
El sistema de batería de alto voltaje del nuevo Audi Q8 e-tron funciona además con una tensión nominal de 396 voltios. Por ejemplo, en el Audi SQ8 e-tron, la batería tiene una capacidad de almacenamiento de 106 kWh netos (114 kWh brutos).

La base para que un vehículo eléctrico tenga un buen rendimiento durante la conducción y la carga, es una ingeniosa gestión térmica de la batería de alto voltaje. Esta se encarga de que la batería del Audi Q8 e-tron alcance rápidamente su rango de eficiencia óptimo de 25 a 35 grados centígrados y permanezca en este rango de temperatura durante la conducción, desde el arranque en frío en invierno hasta la conducción rápida por autopista en los días calurosos de verano.
Para que la batería de iones de litio pueda desplegar de forma fiable toda su potencia, incluso durante un periodo de tiempo prolongado y a altas temperaturas exteriores, o con un estilo de conducción deportivo, dispone de un sistema de refrigeración a base de líquidos que la mantiene en el rango óptimo de temperatura.

La gestión térmica inteligente consta de cuatro circuitos que se conectan en función del estado operativo y la situación de conducción en cuestión, y que optimizan constantemente la temperatura de los componentes del sistema relevantes: enfría los motores eléctricos y sus rotores, los sistemas electrónicos de potencia y el cargador. Además, la gestión térmica del Audi Q8 e-tron regula la temperatura del habitáculo y la de la batería de alto voltaje.

El sistema de refrigeración es independiente del compartimento de celdas de la batería y consta de perfiles planos de aluminio extruido, divididos en pequeñas cámaras. El intercambio de calor entre las celdas de la batería y el sistema de refrigeración situado debajo se realiza mediante un material especial que conduce bien el calor y tiene la consistencia de una alfombrilla de goma, que se presiona debajo de cada módulo de celdas y conduce uniformemente el calor residual por la carcasa de la batería hasta el refrigerante.
Por los conductos de agua de refrigeración del Audi Q8 e-tron, de unos 40 metros de longitud, circulan 22 litros de refrigerante. La bomba de calor de serie utiliza de forma efectiva el calor residual que desprenden los motores eléctricos para calentar y climatizar el habitáculo, con lo que se aprovechan hasta 3 kW de las potencias de pérdida reales. De este modo, la bomba de calor puede contribuir a mejorar la autonomía durante el uso cotidiano.

Una gestión térmica inteligente también es necesaria para lograr un rendimiento alto y reproducible en los pedestales de carga rápida, ya que para conseguir una potencia de carga máxima y un tiempo de carga mínimo, la batería de alto voltaje debe encontrarse en un rango de temperatura óptimo. En caso necesario, las baterías de alto voltaje del Audi e-tron GT quattro y del Audi RS e-tron GT se atemperan previamente a este rango de temperatura.
Para un preacondicionamiento activo, la gestión térmica del Audi e-tron GT quattro y del Audi RS e-tron GT está interconectada con el sistema de navegación. Si el conductor ha seleccionado un pedestal HPC como destino, la refrigeración de la batería se intensifica ya durante el trayecto para que se pueda cargar lo más rápidamente posible en el pedestal. Si la batería sigue estando muy fría en invierno poco después del arranque, se calentará para la carga rápida.

Por otro lado, el circuito de refrigerante también ayuda a refrigerar, ya que la carga rápida con corriente continua puede calentar la batería hasta 50 °C. El calor generado durante la carga de la batería se disipa en el circuito refrigerante. Este garantiza también, incluso cuando está parado, un flujo óptimo hacia el condensador mediante la apertura controlable de la entrada de aire frío y la activación del ventilador.
Una gestión térmica inteligente también contribuye a la durabilidad de la batería. El software de control del proceso de carga contrarresta el progresivo envejecimiento de la batería. El software ajusta las corrientes y tensiones eléctricas en función de la antigüedad y la capacidad restante de la batería, de forma que esta no se sobrecargue durante la carga.

La alta tensión del sistema de aproximadamente 800 voltios en el Audi e-tron GT quattro y en el Audi RS e-tron GT permite una potencia elevada constante y reduce la duración de la carga. En un pedestal de corriente continua (CC) con una tensión de 800 voltios en la red de carga rápida europea de Ionity, por ejemplo, el Audi e-tron GT quattro alcanza una potencia de carga punta de hasta 270 kW. De este modo, en condiciones óptimas puede recargar energía para hasta 100 kilómetros de trayecto en algo más de cinco minutos, y una carga del 5 al 80 por ciento de SoC (State of Charge, o estado de carga) dura solo 22,5 minutos en condiciones óptimas.
Con paradas de carga tan cortas, la corriente necesaria para un trayecto se carga mucho más rápido de lo que tarda en consumirse para recorrer dicho trayecto.