Audi Aarhus

TechFocus: Intelligent termostyring i Audis elbiler opretholder rækkevidde og præstationer om vinteren

Kabinen og batterisystemet i eldrevne biler skal tempereres om vinteren, og de to opgaver kræver energi. Lave udetemperaturer vanskeliggør dette og påvirker højvoltsbatteriernes ydelse. Men man behøver ikke være bekymret for et uforholdsmæssigt stort tab af rækkevidde i eldrevne Audi modeller, for med intelligent termostyring og varmepumpe sørger Audi for, at mærkets modeller byder på præstationer og rækkevidde – også om vinteren. Pierre Woltmann, som er ansvarlig for termostyring til højvoltsbatterier hos Audi, og Thomas Anzenberger fra den virtuelle funktionsudvikling af termostyringen forklarer i et interview, hvordan mærket med de fire ringe håndterer udfordringerne ved vinterkørsel.

Skal førerne af Audis elbiler være bekymrede over begrænsninger om vinteren?
Thomas Anzenberger: Det spørgsmål kan jeg besvare med et klart nej. Alene på grund af størrelsen af vores højvoltsbatterier er der ingen grund til at tvivle på præstationerne og rækkevidden om vinteren. Vores intelligente termostyring vælger altid den mest effektive metode til en passende opvarmning af batteriet og kabinen om vinteren. For at højvoltsbatterierne kan få en lang levetid, bør vores kunder uanset årstiden forklimatisere batteriet, mens bilen er tilsluttet en AC-ladestander eller en ladeboks på hjemmeadressen. Denne funktion er særligt nyttig om vinteren. På den måde skånes battericellerne, og tabet af rækkevidde minimeres, fordi batteriet er i det optimale temperaturområde og således ikke længere har brug for kraftig opvarmning.

Hvad påvirker kulde i et højvoltsbatteri?
Pierre Woltmann:Et højvoltsbatteris ydelse afhænger grundlæggende af opladningsniveauet og temperaturen. Jo koldere det er, jo lavere ydelse kan batteriet præstere. Her spiller de elektrokemiske processer en rolle. Når batteriet er koldt, stiger den elektriske interne modstand i batteriet, og den brugbare kapacitet falder. Vi beskytter batteriet ved at frigive mindre strømstyrke, når batteriets temperatur er lav. Desuden kan batteriet optage restvarmen fra vandkølede højspændingskomponenter som elektronikstyring, motor og lader, ligesom det kan opvarmes direkte af en kølevæskevarmer.

Hvordan påvirkes opladningen af kulde?
Woltmann: Ved lave temperaturer kan opladningen tage længere tid. Derfor skal batteriet opvarmes under opladningen, og ideelt set før opladningen. Når bilen er koblet op til ladestationen, kommunikerer den automatisk med strømkilden. Derfor ved ladestationen altid, hvor meget strøm batteriet kan optage. På den måde sikrer vi, at batteriet ikke overbelastes. Under opladningen henter batteriet strøm til den nødvendige opvarmning fra ladestationen.

Hvilken opgave har termostyringen?
Thomas Anzenberger: Grundlæggende har termostyringen til opgave at fordele varmestrømmen mellem drivlinje, højvoltsbatteri og kabine. I den sammenhæng har især vores varmepumpesystem vist sit værd, fordi det udnytter energi fra drivlinjen eller den omgivende luft. Det er varme, som fordeles til batteriet eller om vinteren også til kabinen. I den forbindelse er det relativt nyt at bruge den omgivende luft som energikilde: Den bruges til at udligne den faldende mængde restvarme fra den stadigt mere effektivt fungerende drivlinje. På den måde har vi med drivlinjen og den omgivende luft adgang til to af hinanden uafhængige systemer, som vi kan bruge til at opvarme kabinen og højvoltsbatteriet.

Hvordan reguleres batteriets og kabinens temperatur under kørslen?
Anzenberger: For også at kunne levere en pålidelig varmeforsyning ved meget lave temperaturer omfatter varmepumpesystemet ekstra højvoltsvarmere i driftsstrategien. Dermed er komforten i kabinen også sikret i ekstreme situationer, og den ideelle batteritemperatur på ca. 25-30 grader celsius til maksimal effekt er hurtigt nået. Vores vinterpakke til de særligt kolde nordiske lande omfatter en ekstra elektrisk varmer. Og til nogle modeller kan der bestilles en ekstra varmer til elbiler som ekstraudstyr.

Woltmann:Når vores kunder gerne vil køre med maksimal effektivitet, opvarmer algoritmen i termostyringen batteriet til lavere temperaturer, når det er koldt. Dermed frigives mindre ydelse, men til gengæld øges bilens rækkevidde.

Hvilke andre tekniske løsninger har Audi udviklet med henblik på at gøre højvoltsbatteriet mere uafhængigt af temperaturpåvirkninger?
Woltmann: Som interface til termostyringen tilbyder vi en såkaldt forklimatisering, som har en positiv effekt på både batteriet og kabinen. Med opladnings- og afgangstimeren kan man fastlægge det præcise afgangstidspunkt – direkte i bilen eller via myAudi-appen. Dermed afsluttes den automatiske opladning med den indstillede batteriopladningstilstand og en gunstig batteritemperatur så tæt som muligt på afgangstidspunktet. På den måde kan tabet af rækkevidde reduceres markant ved hjælp af opvarmningen. Desuden regulerer forklimatiseringen temperaturen i bilens kabine før afgang.

Anzenberger: I e-tron GT quattro fungerer tilpasningen af opladningen endda automatisk under kørslen, så opladningseffekten hele tiden er høj ved lynopladere. Og endda når ruteplanner-funktionen anvendes i disse modeller. Den intelligente termostyring sørger så – afhængigt af udetemperaturen – for, at batteriet inden opladningen har den optimale temperatur til opladningen. Med denne ekstra forklimatisering af batteriet i e-tron GT quattro under kørslen sikres det bedste og hurtigste opladningsresultat.

Hvordan reducerer Audi tabet af rækkevidde ved opvarmning af kabinen?
Woltmann: I forhold til en bil med forbrændingsmotor er der meget mindre restvarme og energi til opvarmningen i en elbil. Den varme, som batteriet, elmotoren og elektronikstyringen frembringer, kan føres ind i kabinen ved hjælp af en varmepumpe. Varmepumpen fungerer så grundlæggende på samme måde som et køleskab – bare omvendt. Jo mere restvarme, der er til rådighed, jo mere effektivt fungerer pumpen. Den kan under optimale forhold generere en varmeydelse på 3 kW fra 1 kW strøm. Denne teknologi er særligt nyttig om vinteren, fordi den erstatter et termoelektrisk varmeelement. Afhængigt af udetemperaturen kan varmepumpen levere en længere rækkevidde i forhold til konventionel opvarmning.

Hvad kan de kunder, der ikke har en garage, gøre?
Woltmann: Hvis man, fra køreturen starter, har brug for længere rækkevidde, bør man aktivere forklimatiseringen. Helst ved hjælp af såkaldt AC-opladning, som generelt er mere effektiv end DC-opladning, fordi den lavere strømstyrke er ensbetydende med en mindre tabseffekt. Desuden er AC-opladning mere skånsom, fordi batteriet ikke belastes så meget. AC-opladningens lavere strømstyrke kan batteriet allerede optage ved meget lave temperaturer, så batteriet ikke behøver at blive opvarmet lige så meget. Der bør – uanset om det er AC- eller DC-opladning – oplades direkte før køreturen starter, så den højere batteritemperatur kan udnyttes til at forlænge rækkevidden, eller med det samme efter køreturen, så den højere batteritemperatur kan udnyttes til hurtigere og mere effektiv opladning.

Hvad sker der med et koldt batteri ved en lynoplader?
Woltmann: Afhængigt af model registrerer algoritmen i bilen det, når bilen lades op ved en DC-lynoplader. Strømmen frigives afhængigt af bilens opladningstilstand og af temperaturen. På grund af den aktive opvarmning, som vi har implementeret, reduceres opladningstiden ved kolde temperaturer markant.

Hvornår når højvoltsbatterier deres grænser?
Woltmann: For at beskytte batteriet frigives der ikke længere strøm fra en kernetemperatur på minus 30 grader celsius. Men så skulle bilen også have været udsat for sådanne ekstreme temperaturer i længere tid. Men det er naturligvis også muligt at køre i en e-tron-model ved udetemperaturer på minus 30 grader celsius, hvis opladningsniveauet er tilstrækkeligt, og højvoltsbatteriet er forvarmet.

Kan du give flere gode tekniske råd til kørsel om vinteren?
Anzenberger: Under kørslen kan kunderne se direkte i kørecomputeren og i rækkeviddemonitoren i Audi MMI med visning af den estimerede rækkevidde, hvor meget ekstra rækkevidde de får, hvis de fx sænker temperaturen i kabinen. Med Range Mode kan rækkevidden øges, men så reduceres komfortfunktioner, motorydelse og tophastighed en smule.


Pressemeddelelsen blev sendt med Mynewsdesk