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Mittwoch, 15. Dezember 2021 E-Mobilität im Winter: Thermomanagement bei Audi

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Audi verankert Schutzmechanismen für Batterie und LadeleistungAudi verankert Schutzmechanismen für Batterie und Ladeleistung

Elektrisch angetriebene Autos müssen im Winter den Innenraum und das Batteriesystem temperieren. Bereits diese Doppelaufgabe verlangt ihnen einiges an Energie ab. Niedrige Aussentemperaturen kommen erschwerend hinzu – und wirken sich auf die Leistungsfähigkeit von Hochvoltbatterien aus. Dennoch ist die Sorge vor übermässigem Reichweitenverlust bei elektrisch betriebenen Audi Modellen unbegründet: Mit intelligentem Thermomanagement sorgt die Marke bei ihren Autos für ausgezeichnete Performance und Reichweite; spezielle Schutzmechanismen stellen eine lange Lebensdauer der Batterie sicher. Pierre Woltmann, bei Audi zuständig für das Thermomanagement der Hochvoltbatterie, und Thomas Anzenberger aus der virtuellen Funktionsentwicklung des Thermomanagements erklären im Interview, wie die Vier Ringe den Herausforderungen im Winterbetrieb wirksam begegnen.

 

Müssen sich Fahrerinnen und Fahrer von elektrisch angetriebenen Audi Modellen im Winter über Einschränkungen Sorgen machen?
Thomas Anzenberger: Die Frage kann ich mit einem ganz klaren Nein beantworten. Schon aufgrund der Grösse unserer Hochvoltbatterien sind Zweifel an Performance und Reichweite im Winter unberechtigt. Unser intelligentes Thermomanagement wählt immer die effizienteste Methode, um Batterie und Innenraum im Winter angemessen zu heizen. Damit die Hochvoltbatterie eine lange Lebensdauer erreicht, sollten unsere Kundinnen und Kunden die Vorkonditionierung zu jeder Jahreszeit über eine so genannte AC-Ladesäule oder eine heimische Wallbox vornehmen. Gerade im Winter ist diese Funktion besonders nützlich. Auf diese Weise werden die Zellen geschont und gleichzeitig der Reichweitenverlust minimiert, weil die Batterie bereits im optimalen Temperaturbereich ist und somit nicht mehr so stark geheizt werden muss.

Was bewirkt Kälte in einer Hochvoltbatterie?
Pierre Woltmann: Grundsätzlich ist die Performance einer Hochvoltbatterie vom Ladezustand und von der Temperatur abhängig. Je kälter es ist, desto weniger Leistung kann die Batterie abgeben. Hier spielen elektrochemische Prozesse eine Rolle. Bei kalten Batterietemperaturen steigt der elektrische Innenwiderstand der Batterie und die nutzbare Kapazität sinkt. Wir schützen die Batterie, indem wir bei niedriger Batterietemperatur weniger Stromstärke freigeben. Ausserdem kann die Batterie die Abwärme der flüssigkeitsgekühlten Hochvoltkomponenten wie Leistungselektronik, Antrieb und Ladegerät aufnehmen und mit einem Kühlmittelheizer direkt geheizt werden.

Welche Auswirkungen hat Kälte auf das Laden?
Woltmann: Bei niedrigen Batterietemperaturen kann das Laden länger dauern. Deshalb muss die Batterie während des Ladens geheizt werden, idealerweise sogar schon auf dem Weg dorthin. Verbunden mit der Ladesäule kommuniziert das Fahrzeug automatisch mit der Stromquelle. Die Ladesäule weiss daher, wie viel Strom die Batterie zu jeder Zeit aufnehmen kann. So stellen wir sicher, dass die Batterie nicht überlastet wird. Beim Laden bezieht die Batterie den Strom für die nötige Heizleistung aus der Ladesäule.

Welche Aufgabe übernimmt das Thermomanagement?
Thomas Anzenberger: Prinzipiell ist das Thermomanagement dafür zuständig, die Wärmeströme zwischen Antrieb, Hochvoltbatterie und Innenraum zu verteilen. Bewährt hat sich in diesem Zusammenhang vor allem unser Wärmepumpensystem, das Energie aus dem Antriebsstrang oder der Umgebungsluft umwandelt. Das ist Wärme, die der Batterie oder im Winter auch dem Innenraum zur Verfügung steht. Relativ neu ist dabei die Nutzung der Umgebungsluft als Energiequelle: Mit ihr gleichen wir die geringer werdende Abwärme aus dem immer effizienter arbeitenden Antriebsstrang aus. Auf diese Weise stehen uns über den Antriebsstrang und die Umgebungsluft zwei voneinander unabhängige Systeme zur Verfügung, mit denen wir Innenraum und Hochvoltbatterie heizen.

Wie wird die Temperatur von Batterie und Innenraum während der Fahrt geregelt?
Anzenberger: Um auch bei sehr kalten Temperaturen eine zuverlässige Versorgung mit Wärme gewährleisten zu können, integriert unser Wärmepumpensystem, das in den meisten unserer
E-Modelle verbaut ist, zusätzliche Hochvoltheizer in die Betriebsstrategie. Damit ist auch in Extremsituationen der Innenraumkomfort sichergestellt und die ideale Batterietemperatur von rund 25 bis 30 Grad Celsius für maximale Performance ist schnell erreicht. In unserem Winterpaket für die besonders kalten nordischen Länder ist ein zweiter elektrischer Heizer dabei. Für manche Modelle lässt sich ein zusätzlicher Heizer für E-Fahrzeuge auch optional bestellen.

Woltmann: Wenn unsere Kunden maximal effizient unterwegs sein wollen, heizt der Algorithmus des Thermomanagements bei kalten Aussentemperaturen die Batterie auf geringere Temperaturen und gibt damit zwar weniger Fahrleistung frei, erhöht aber die Reichweite des Fahrzeugs.

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