Električno gnani avtomobili imajo pozimi dvojno nalogo, ki zahteva veliko energije: uravnavati morajo tako temperaturo v notranjosti kot v baterijskem sistemu. Zadevo še otežijo nizke zunanje temperature, ki vplivajo na zmogljivost visokonapetostnih baterij. Kljub temu je skrb za prekomerno izgubo dosega pri Audijevih električnih modelih neutemeljena: znamka z inteligentnim toplotnim managementom poskrbi za odlično zmogljivost in doseg vaših avtomobilov; posebni varnostni mehanizmi pa zagotavljajo dolgo življenjsko dobo baterije.

G. Anzenberger, g. Woltmann, ali mora voznike električno gnanih Audijevih modelov pozimi skrbeti glede omejitev?

Thomas Anzenberger: Na to vprašanje lahko odgovorim z nedvoumnim ne. Dvomi o zmogljivosti in dosegu pozimi so neutemeljeni že zaradi velikosti naših visokonapetostnih baterij. Naš inteligentni toplotni management vedno izbere najučinkovitejšo metodo za primerno ogrevanje baterije in notranjosti pozimi. Za zagotavljanje dolge življenjske dobe visokonapetostne baterije morajo naši kupci v vsakem letnem času opraviti predkondicioniranje z uporabo tako imenovane polnilne postaje z izmeničnim tokom ali domače polnilne postaje. Ta funkcija je še posebej koristna pozimi. Na ta način se zmanjša obraba celic, obenem pa se zmanjša tudi izguba dosega, saj je baterija že v optimalnem temperaturnem območju in je zato ni treba več tako močno ogrevati.

Kako mraz vpliva na visokonapetostno baterijo?

Pierre Woltmann: Načeloma je zmogljivost visokonapetostne baterije odvisna od stanja napolnjenosti in temperature. Bolj kot je hladno, manj energije lahko baterija odda. Pri tem imajo vlogo elektrokemični procesi. Pri nizkih temperaturah baterije se poveča notranja upornost baterije in zmanjša uporabna kapaciteta. Baterijo zaščitimo tako, da pri nizki temperaturi baterije sprostimo manjšo jakost toka. Poleg tega lahko baterija absorbira odpadno toploto tekočinsko hlajenih visokonapetostnih komponent, kot so močnostna elektronika, pogon in polnilnik, ter se neposredno ogreva z grelnikom hladilne tekočine.

Kako mraz vpliva na polnjenje?

Woltmann: Pri nižjih temperaturah baterije lahko polnjenje traja dlje časa. Zato je baterijo med polnjenjem treba ogrevati, po možnosti celo že na poti do polnilnega mesta. Ko je vozilo povezano s polnilno postajo, avtomatsko komunicira z virom električne energije. Zato polnilna postaja ve, koliko elektrike lahko baterija sprejme v danem trenutku. Tako zagotavljamo, da ne pride do preobremenjenosti baterije. Med polnjenjem baterija iz polnilne postaje pridobiva elektriko za potrebno ogrevanje.

Kaj je naloga toplotnega managementa?

Thomas Anzenberger: Načeloma je naloga toplotnega managementa, da porazdeljuje toplotne tokove med pogon, visokonapetostno baterijo in notranjost. Pri tem se je izkazal predvsem naš sistem toplotne črpalke, ki pretvarja energijo iz pogonskega sklopa ali zraka v okolici. To je toplota, ki je na voljo bateriji oziroma pozimi tudi notranjosti. Relativna novost pri tem je uporaba zraka iz okolice kot vira energije: z njim izravnavamo odpadno toploto, ki je je vse manj, iz pogonskega sklopa, ki deluje čedalje bolj učinkovito. Na ta način sta nam prek pogonskega sklopa in zraka iz okolice na voljo dva medsebojno neodvisna sistema, s katerima ogrevamo notranjost in visokonapetostno baterijo.

Kako med vožnjo poteka uravnavanje temperature baterije in notranjosti?

Anzenberger: Da bi tudi pri zelo nizkih temperaturah lahko zagotovili zanesljivo preskrbo s toploto, naš sistem toplotne črpalke, ki je vgrajen v večino naših e-modelov, integrira dodatne visokonapetostne grelnike v strategijo delovanja. Tako je tudi v ekstremnih situacijah zagotovljeno udobje v notranjosti, idealna temperatura baterije, ki znaša približno 25–30 °C za maksimalno zmogljivost, pa je hitro dosežena. V našem Zimskem paketu za še posebej mrzle skandinavske države je dodatni električni grelnik. Za nekatere modele je mogoče tudi opcijsko naročiti dodatni grelnik za e-vozila.

Woltmann: Če naši kupci želijo maksimalno učinkovito vožnjo, algoritem toplotnega managementa pri nizkih zunanjih temperaturah baterijo ogreje na nižjo temperaturo, s čimer sicer zagotovi manj moči za vožnjo, vendar s tem poveča doseg vozila.

Katere tehnične rešitve je Audi še razvil, da bi bila visokonapetostna baterija manj odvisna od temperaturnih vplivov?

Woltmann: Kot vmesnik za toplotni management nudimo tako imenovano predkondicioniranje, ki pozitivno vpliva na baterijo in notranjost. S časovnikom polnjenja in odhoda je mogoče – neposredno v vozilu ali z aplikacijo myAudi – določiti točen čas odhoda. Tako je avtomatizirano polnjenje z vnaprej nastavljenim stanjem napolnjenosti baterije in ugodno temperaturo baterije čim bliže času odhoda. Na ta način je mogoče občutno zmanjšati izgubo dosega zaradi ogrevanja baterije. Poleg tega predkondicioniranje pred odhodom klimatizira notranjost vozila na želeno temperaturo.

Anzenberger: Pri modelih e-tron GT quattro* in RS e-tron GT* kondicioniranje za polnjenje deluje avtomatsko tudi med vožnjo, da se doseže konstantna polnilna moč na hitrih polnilnih postajah. In sicer takrat, ko se v teh modelih uporablja načrtovalnik poti za e-tron. Inteligentni toplotni management nato – glede na zunanjo temperaturo – z namenom predkondicioniranja med vožnjo in pred začetkom polnjenja baterijo ogreje na temperaturo, ki je optimalna za polnjenje. S tem dodatnim mobilnim predkondicioniranjem baterije v modelih e-tron GT quattro* in RS e-tron GT* se zagotavlja najboljše in najhitrejše polnjenje.

Kako Audi zmanjšuje izgubo dosega pri ogrevanju notranjosti?

Woltmann: V primerjavi z motorjem z notranjim zgorevanjem je v električno gnanem avtomobilu na voljo veliko manj odpadne toplote in energije za ogrevanje. Toploto, ki jo proizvedejo baterija, elektromotor in močnostna elektronika, je mogoče s toplotno črpalko dovajati v notranjost. Pri tem toplotna črpalka deluje obratno kot hladilnik. Več kot je odpadne toplote na voljo, tem bolj učinkovito črpalka deluje. Iz enega kilovata električnega toka lahko v najboljšem primeru proizvede do tri kilovate toplotne moči. Ta tehnologija je zelo uporabna predvsem pozimi, saj nadomesti termoelektrični grelni element. Glede na zunanjo temperaturo lahko toplotna črpalka v primerjavi s klasičnim ogrevanjem doseže večji doseg.

Kaj lahko storijo kupci, ki nimajo garaže?

Woltmann: Kdor takoj ob začetku vožnje potrebuje večji doseg, mora predkondicionirati. Najbolje s tako imenovanim polnjenjem z izmeničnim tokom, ki velja za učinkovitejše od polnjenja z enosmernim tokom, saj se zaradi manjših tokov zmanjša izguba moči. Poleg tega polnjenje z izmeničnim tokom omogoča daljšo življenjsko dobo baterije, saj baterija ni tako obremenjena. Pri polnjenju z izmeničnim tokom teče tok z manjšo močjo. Tega lahko baterija sprejme že pri zelo nizkih temperaturah baterije, zato je baterijo treba manj ogrevati. Polnjenje naj poteka – ne glede na izmenični ali enosmerni tok – neposredno pred začetkom vožnje prek časovnika odhoda, da se lahko višjo temperaturo baterije uporabi za večji doseg, ali pa neposredno po vožnji, da se višja temperatura baterije izkoristi za hitrejše in učinkovitejše polnjenje.

Kaj se zgodi s hladno baterijo na hitri polnilni postaji?

Woltmann: Algoritem v vozilu glede na model prepozna, kdaj se avto polni na hitri polnilni postaji z enosmernim tokom. Tokovi se oddajajo glede na stanje napolnjenosti in temperaturo. Z aktivnim ogrevanjem, ki smo ga implementirali, občutno zmanjšamo trajanje polnjenja pri nizkih temperaturah.