Okoli 90 odstotkov prvotne kapacitete po 160.000 kilometrih in približno 88 odstotkov po 200.000 kilometrih: takšne so povprečne vrednosti stanja iztrošenosti (State of Health – SoH) baterije po petih letih uporabe modela Audi e-tron. To jasno kaže, da visokonapetostne baterije električnih vozil Audi kljub staranju dolgo ohranjajo odlično zmogljivost. Vrednosti bistveno presegajo raven, ki jo zagotavljamo pri znamki Audi: za vsako novo povsem električno vozilo jamčimo, da bo baterija tudi po osmih letih ali 160.000 prevoženih kilometrih ohranila 70 odstotkov svoje prvotne kapacitete. Podatki temeljijo na meritvah iz več sto tisoč električnih vozil Audi, ki so od leta 2019 v uporabi po vsem svetu, tudi v zelo različnih podnebnih razmerah.
Josef Gandlgruber, strokovnjak za podatkovno analitiko in simulacijo življenjske dobe baterij pri znamki Audi, z zadovoljstvom pove: "Na podlagi trenutnih podatkov lahko rečemo, da so baterije zelo robustne." Podatki iz dejanske, vsakdanje uporabe vozil so za Audijeve inženirje izjemno pomembni. "Naše baterije so zasnovane tako, da prenesejo vrsto ekstremnih scenarijev. Z zbranimi podatki lahko ocenimo, kako intenzivno naši kupci uporabljajo vozila v ekstremnih razmerah. Tako lahko optimiziramo baterije glede na različne načine uporabe, kar se na koncu pozna tudi pri ceni in učinkovitosti," poudarja Gandlgruber.
Josef Gandlgruber in dr. Bernhard Rieger pred testno napravo za celične module v Audijevem centru za testiranje baterij v Gaimersheimu blizu Ingolstadta.
Celica baterije za platformo PPE ima energijsko kapaciteto 500 Wh, približno tolikšno kot baterija e-kolesa.
Visokonapetostne baterije za električna vozila razvijajo v tovarni v Neckarsulmu in v centru za testiranje baterij Audi v Gaimersheimu pri Ingolstadtu. V Gaimersheimu strokovnjaki analizirajo staranje posameznih celic, celičnih modulov (sestavljenih iz 15 celic) ter celotnih baterijskih sistemov, ki vsebujejo 12 celičnih modulov. Dr. Bernhard Rieger, strokovnjak za integracijo baterijskih celic, deluje na stičišču razvoja celic in programske opreme za baterije. Skrbi, da so baterijski sistemi zasnovani tako, da dosegajo optimalno razmerje med življenjsko dobo, varnostjo in zmogljivostjo. "Celica PPE, ki jo uporabljamo v vseh vozilih na platformi Premium Platform Electric, je prilagojena potrebam naših premijskih kupcev. Naš cilj je zagotoviti popolno kombinacijo visoke gostote energije za velike dosege na daljših potovanjih in zelo dobre zmogljivosti polnjenja." Za vozila, ki temeljijo na platformi PPE, to pomeni približno 21 minut polnjenja od 10 do 80 odstotkov napolnjenosti (SoC) in doseg po standardu WLTP okoli 600 kilometrov za Audi Q6 e‑tron in približno 700 kilometrov za Audi A6 e-tron.
Dr. Bernhard Rieger: "Sliši se precej banalno: litijevi ioni se premikajo naprej in nazaj. Toda v resnici je baterija zelo kompleksen sistem."
Dr. Bernhard Rieger je strokovnjak za integracijo baterijskih celic in deluje na stičišču razvoja celic in programske opreme za baterije pri znamki Audi.
Inženirji znamke Audi baterije preizkušajo na mejah njihove zmogljivosti, da bi razumeli, kako se baterijske celice obnašajo pri največjih obremenitvah. V nadzorovanih pogojih simulirajo vse ključne načine uporabe, od občasne do pogoste vožnje, pogostega hitrega polnjenja, vožnje in parkiranja z visoko stopnjo napolnjenosti ter delovanja v različnih podnebjih. Pri preizkusu cikličnega staranja (cyclic ageing, izguba zmogljivosti zaradi uporabe) simulirajo življenjsko dobo baterije z izmeničnim hitrim in običajnim polnjenjem, ki sledi scenarijem z velikim številom prevoženih kilometrov. Koledarsko staranje (calendar ageing, izguba zmogljivosti skozi čas) pa izračunavajo s pomočjo toplotnega modela, ki temelji na meritvah celic pri temperaturah do 60 °C. Zbrane podatke vnesejo v računalniški model. "S tem modelom lahko simuliramo vpliv podnebja na staranje baterije," pove Bernhard Rieger. Visoke temperature namreč pospešujejo staranje baterijskih celic. Josef Gandlgruber dodaja: "Trenutno razvijamo tudi napredne elektrokemijske modele, ki nam omogočajo globlji vpogled v same mehanizme staranja. To odpira nove možnosti za nadaljnjo optimizacijo baterij." Med ogledom laboratorijev nam dr. Rieger pokaže tesno napravo za preverjanje vzdržljivosti celic ob temperaturnih nihanjih: "Tukaj baterije izpostavljamo skrajnim temperaturnim obremenitvam, od –30 do +60 stopinj Celzija. Tako dobimo pomemben vpogled v robustnost toplotne povezave znotraj celičnih modulov." S takšnimi ekstremnimi testi preizkušajo delovanje baterij v skrajnih razmerah, s kakršnimi se vozniki pri vsakdanji uporabi redko srečajo.
Model baterije za vozila, ki temeljijo na platformi PPE: 12 celičnih modulov, vsak s 15 celicami, je povezanih v zaporedju.
Pod tem pokrovom se skriva celoten sistem za upravljanje baterije, vključno z njeno nadzorno enoto.
Porazdelitev temperature v litij-ionski celici med hitrim polnjenjem je prikazana z barvnimi oznakami.
Josef Gandlgruber je strokovnjak za podatkovno analitiko in simulacijo življenjske dobe baterij pri znamki Audi.
Vse ugotovitve, pridobljene na testnih napravah, strokovnjaki iz Audijevega centra za testiranje baterij neposredno vključujejo v razvoj novih baterijskih sistemov. Za vsako električno vozilo v razvoju izdelajo namensko prototipno baterijo, ki že v zelo zgodnji fazi vključuje več kot sto temperaturnih senzorjev. Ti omogočajo natančno analizo porazdelitve toplote v baterijskem sistemu. Vzporedno s tem potekajo tudi virtualne simulacije z uporabo digitalnih dvojčkov baterij, ki zagotavljajo ključne parametre za optimizacijo zasnove baterije. Ko baterija doseže vse ciljne lastnosti in je potrjena, steče serijska proizvodnja v namenski tovarni nedaleč stran od laboratorijev. Tam vsak dan iz posameznih modulov sestavijo do tisoč visokonapetostnih baterij, namenjenih vozilom na platformi PPE. Nove generacije baterij se v vozila vgradijo ob uvedbah novih modelov ali prenovah obstoječih. In kako strokovnjak za baterije dr. Bernhard Rieger vidi prihodnji razvoj avtomobilskih baterij? "Razvoj na področju kemije celic je izjemno dinamičen. Visokonapetostno baterijo modela Audi e-tron smo na primer lahko zgolj z uporabo nove kemije celic nadgradili s 95 kWh na 114 kWh v modelu Audi Q8 e-tron. V centru za testiranje baterij Audi delam že dvanajst let, in še vedno vsak teden prihajamo do novih spoznanj."
