Gestione termica intelligente per una ricarica rapida

Uno dei requisiti fondamentali per il successo di un veicolo elettrico è l'elevata autonomia. Tuttavia, soprattutto per i viaggi di piacere o di lavoro a lungo raggio, un aspetto altrettanto importante è la velocità alla quale è possibile ricaricare la batteria ad alto voltaggio. Infatti, proprio come l'accelerazione offre molto di più in termini di esperienza di guida di un veicolo rispetto alla velocità massima possibile, allo stesso modo la curva di ricarica rapida è un fattore più importante della potenza di ricarica massima.

Da questo punto di vista, Audi Q8 e-tron si distingue per una curva di ricarica unica rispetto alla concorrenza. Una volta raggiunto un livello di carica dell'80%, la corrente continua a scorrere con un'elevata potenza di ricarica. Inoltre, il sistema della batteria ad alto voltaggio della nuova Audi Q8 e-tron funziona a una tensione nominale di 396 volt. Ad esempio, su Audi SQ8 e-tron la batteria presenta una capacità di accumulo di 106 kWh netti (114 kWh lordi).

Con una capacità della batteria più elevata è possibile ottenere una maggiore potenza di ricarica, così Audi SQ8 e-tron, grazie al caricatore rapido CCS (Combined Charging System), raggiunge una potenza di ricarica massima di 170 kW.
Durante una sessione, il veicolo può essere ricaricato dal 10% all'80% in circa 31 minuti. Una sosta di dieci minuti a una colonnina HPC (High Power Charging) consente di ricaricare Audi SQ8 e-tron in modo da garantire 104 chilometri di autonomia. Questi valori, determinati secondo il WLTP, valgono allo stesso modo per Audi SQ8 e-tron SUV e Sportback.

Fondamentale, per una buona prestazione di un veicolo elettrico durante la guida e la ricarica, è la sofisticata gestione termica della batteria ad alto voltaggio. Questo sistema, infatti, garantisce che la batteria di Audi Q8 e-tron raggiunga rapidamente il suo intervallo di efficienza ottimale compreso tra 25 °C e 35 °C e rimanga in questo intervallo di temperatura durante la guida indipendentemente dalle situazioni, dall'avviamento a freddo d'inverno, dai rapidi viaggi in autostrada nelle calde giornate estive. Affinché la batteria agli ioni di litio possa fornire affidabilmente la piena potenza anche in condizioni di guida sportiva, per un lungo periodo di tempo e a temperature esterne elevate, un sistema di raffreddamento a base liquida la mantiene nell'intervallo di temperatura ideale.

La gestione termica intelligente comprende quattro circuiti che vengono accoppiati a seconda delle condizioni di funzionamento e della situazione di guida. Questi ottimizzano costantemente il livello di temperatura dei componenti del sistema rilevanti, raffreddando i motori elettrici con i relativi rotori, i componenti elettronici di potenza, e il caricabatterie. Inoltre, la gestione termica di Audi Q8 e-tron consente di regolare la temperatura nell'abitacolo e della batteria ad alto voltaggio.

Il sistema di raffreddamento è separato dall'involucro delle celle della batteria ed è composto da profilati estrusi piatti in alluminio suddivisi in camere di piccole dimensioni. Lo scambio di calore tra le celle della batteria e il sistema di raffreddamento montato al di sotto viene effettuato tramite un materiale speciale altamente termo-conduttivo con la consistenza di un tappetino in gomma che viene pressato sotto ciascun modulo di cella e che trasferisce il calore residuo al liquido di raffreddamento in modo uniforme attraverso l'alloggiamento della batteria. Nei tubi dell'acqua di raffreddamento di Audi Q8 e-tron, lunghi circa 40 metri, circolano 22 litri di liquido di raffreddamento. Inoltre, la pompa termica di serie utilizza in modo efficiente l'inevitabile calore residuo dei motori elettrici per il riscaldamento e la climatizzazione dell'abitacolo, recuperando in questo modo fino a 3 kW di dissipazione effettiva. Di conseguenza, nell'uso quotidiano la pompa termica può contribuire all’autonomia in modo molto vantaggioso.

Una gestione termica intelligente garantisce anche prestazioni elevate in fase di ricarica rapida. Infatti, per ottenere massima potenza e minimo tempo di ricarica, la batteria ad alto voltaggio deve trovarsi in un intervallo di temperatura ideale. Se necessario, la batteria ad alto voltaggio di Audi e-tron GT quattro e di Audi RS e-tron GT viene pre-temperata a questo intervallo di temperatura. In aggiunta, per garantire un pre-condizionamento attivo la gestione termica di Audi e-tron GT quattro e di Audi RS e-tron GT è collegata al sistema di navigazione. Di conseguenza, se chi guida ha scelto come destinazione una colonnina HPC, il raffreddamento della batteria si intensifica già durante il tragitto in modo tale che la ricarica alla colonnina possa essere effettuata il più rapidamente possibile. Inoltre, se d'inverno la batteria è ancora molto fredda subito dopo l'avvio, essa viene riscaldata per la ricarica rapida.

D'altra parte, il circuito del refrigerante contribuisce anche al raffreddamento, dal momento che la ricarica rapida a corrente continua può riscaldare la batteria fino a 50 °C. Il calore generato dalla batteria durante la ricarica viene dissipato nel circuito del refrigerante. Questo processo garantisce un flusso ottimale del condensatore anche a veicolo fermo grazie alla ventola attivata e all'entrata di aria di raffreddamento controllabile e aperta.
Una gestione termica intelligente contribuisce inoltre alla durata della batteria. Il software di controllo del processo di ricarica previene infatti il progressivo processo di invecchiamento della batteria regolando la corrente e la tensione in base all'età e alla capacità residua della batteria stessa, in modo tale che quest'ultima non venga sovraccaricata durante la ricarica.

L'elevata tensione di sistema di circa 800 volt di Audi e-tron GT quattro e di Audi RS e-tron GT consente una potenza continua elevata e riduce i tempi di ricarica. Con una colonnina a corrente continua (CC) con una tensione di 800 volt, come quella della rete di ricarica rapida europea di Ionity, Audi e-tron GT quattro raggiunge una potenza di ricarica di picco di 270 kW. Di conseguenza, in condizioni ottimali è possibile ricaricare in soli cinque minuti l’energia sufficiente per un tragitto fino a 100 chilometri, mentre in condizioni ideali una ricarica dal 5% all'80% di SoC (State of Charge) richiede solo 22,5 minuti. In caso di soste di ricarica così brevi, la corrente necessaria per compiere un percorso viene caricata molto più velocemente di quanto non venga utilizzata per percorrere lo stesso tragitto.