E-Mobilität im Winter: Intelligentes Thermomanagement bei Audi Modellen erhält Reichweite und Performance

E-Mobilität im Winter

M√ľssen sich Fahrerinnen und Fahrer von elektrisch angetriebenen Audi Modellen im Winter √ľber Einschr√§nkungen Sorgen machen?

Thomas Anzenberger: Die Frage kann ich mit einem ganz klaren Nein beantworten. Schon aufgrund der Gr√∂√üe unserer Hochvoltbatterien sind Zweifel an Performance und Reichweite im Winter unberechtigt. Unser intelligentes Thermomanagement w√§hlt 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 √ľber eine so genannte AC-Lades√§ule oder eine heimische Wallbox vornehmen. Gerade im Winter ist diese Funktion besonders n√ľtzlich. 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: Grunds√§tzlich ist die Performance einer Hochvoltbatterie vom Ladezustand und von der Temperatur abh√§ngig. Je k√§lter 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 Kapazit√§t sinkt. Wir sch√ľtzen die Batterie, indem wir bei niedriger Batterietemperatur weniger Stromst√§rke freigeben. Au√üerdem kann die Batterie die Abw√§rme der fl√ľssigkeitsgek√ľhlten Hochvoltkomponenten wie Leistungselektronik, Antrieb und Ladeger√§t aufnehmen und mit einem K√ľhlmittelheizer direkt geheizt werden.

Welche Auswirkungen hat Kälte auf das Laden?

Woltmann: Bei niedrigen Batterietemperaturen kann das Laden l√§nger dauern. Deshalb muss die Batterie w√§hrend des Ladens geheizt werden, idealerweise sogar schon auf dem Weg dorthin. Verbunden mit der Lades√§ule kommuniziert das Fahrzeug automatisch mit der Stromquelle. Die Lades√§ule wei√ü daher, wie viel Strom die Batterie zu jeder Zeit aufnehmen kann. So stellen wir sicher, dass die Batterie nicht √ľberlastet wird. Beim Laden bezieht die Batterie den Strom f√ľr die n√∂tige Heizleistung aus der Lades√§ule.

Welche Aufgabe √ľbernimmt das Thermomanagement?

Anzenberger: Prinzipiell ist das Thermomanagement daf√ľr zust√§ndig, die W√§rmestr√∂me zwischen Antrieb, Hochvoltbatterie und Innenraum zu verteilen. Bew√§hrt hat sich in diesem Zusammenhang vor allem unser W√§rmepumpensystem, das Energie aus dem Antriebsstrang oder der Umgebungsluft umwandelt. Das ist W√§rme, die der Batterie oder im Winter auch dem Innenraum zur Verf√ľgung steht. Relativ neu ist dabei die Nutzung der Umgebungsluft als Energiequelle: Mit ihr gleichen wir die geringer werdende Abw√§rme aus dem immer effizienter arbeitenden Antriebsstrang aus. Auf diese Weise stehen uns √ľber den Antriebsstrang und die Umgebungsluft zwei voneinander unabh√§ngige Systeme zur Verf√ľgung, 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 zuverl√§ssige Versorgung mit W√§rme gew√§hrleisten zu k√∂nnen, integriert unser W√§rmepumpensystem, das in den meisten unserer¬†E-Modelle verbaut ist, zus√§tzliche Hochvoltheizer in die Betriebsstrategie. Damit ist auch in Extremsituationen der Innenraumkomfort sichergestellt und die ideale Batterietemperatur von rund 25 bis 30 Grad Celsius f√ľr maximale Performance ist schnell erreicht. In unserem Winterpaket f√ľr die besonders kalten nordischen L√§nder ist ein zweiter elektrischer Heizer dabei. F√ľr manche Modelle l√§sst sich ein zus√§tzlicher Heizer f√ľr E-Fahrzeuge auch optional bestellen.

Woltmann: Wenn unsere Kundinnen und 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.

Welche weiteren technischen L√∂sungen hat Audi entwickelt, um die Hochvoltbatterie von Temperatureinfl√ľssen unabh√§ngiger zu machen?

Woltmann: Wir bieten als Schnittstelle zum Thermomanagement eine so genannte Vorkonditionierung an, die sich positiv sowohl auf die Batterie als auch den Innenraum auswirkt. Mit dem Lade- und Abfahrtstimer l√§sst sich ‚Äď direkt im Fahrzeug oder mit der myAudi-App ‚Äď der genaue Zeitpunkt der Abfahrt festlegen. Damit liegt der automatisierte Ladevorgang mit vorab eingestelltem Batterieladezustand und g√ľnstiger Batterietemperatur m√∂glichst nah an der Abfahrtszeit.

Auf diese Weise l√§sst sich der Reichweitenverlust durch das Heizen der Batterie deutlich verringern. Zus√§tzlich klimatisiert die Vorkonditionierung den Fahrzeuginnenraum vor der Abfahrt auf die gew√ľnschte Temperatur.

Anzenberger: Beim e-tron GT quattro¬†und RS e-tron GT¬†funktioniert die Konditionierung f√ľr den Ladevorgang sogar automatisch w√§hrend der Fahrt, um eine konstant hohe Ladeleistung an Schnelllades√§ulen zu erzielen. Und zwar dann, wenn in diesen Modellen der e-tron Routenplaner verwendet wird. Das intelligente Thermomanagement bringt dann ‚Äď in Abh√§ngigkeit von der Au√üentemperatur ‚Äď die Batterie zus√§tzlich zur Vorkonditionierung w√§hrend der Fahrt und vor dem Ladebeginn in einen f√ľr das Laden optimalen Temperaturbereich. Durch diese zus√§tzliche mobile Vorkonditionierung der Batterie im e-tron GT quattro¬†und RS e-tron GT¬†ist ein best- und schnellstm√∂gliches Ladeergebnis gew√§hrleistet.

Wie reduziert Audi den Reichweitenverlust beim Heizen des Innenraums?

Woltmann: Im Vergleich zum Verbrenner steht in einem elektrisch angetriebenen Auto viel weniger Abw√§rme und Energie f√ľr die Heizung zur Verf√ľgung. Die W√§rme, die Batterie,¬†E-Maschine und Leistungselektronik erzeugen, l√§sst sich mittels einer W√§rmepumpe in den Innenraum leiten. Die W√§rmepumpe arbeitet dabei im Prinzip wie ein K√ľhlschrank ‚Äď nur umgekehrt. Je mehr Abw√§rme zur Verf√ľgung steht, desto effizienter arbeitet die Pumpe. Aus einem Kilowatt elektrischen Strom kann sie im besten Fall bis zu drei Kilowatt W√§rmeleistung erzeugen. Vor allem im Winter ist diese Technologie sehr n√ľtzlich, weil sie ein thermoelektrisches Heizelement ersetzt. In Abh√§ngigkeit von der Au√üentemperatur kann die W√§rmepumpe eine h√∂here Reichweite im Vergleich zu einer herk√∂mmlichen Heizung erzielen.

Was k√∂nnen Kundinnen und Kunden machen, die keine Garage zur Verf√ľgung haben?

Woltmann: Wer gleich zum Fahrtantritt gr√∂√üere Reichweiten ben√∂tigt, sollte vorkonditionieren. Am besten durch so genanntes AC-Laden, das ist generell effizienter als DC-Laden, weil aufgrund der geringeren Str√∂me weniger Verlustleistung entsteht. Zudem ist AC-Laden schonender, weil die Batterie nicht so belastet wird. Beim AC-Laden flie√üt eine geringere Stromst√§rke. Diese kann die Batterie schon bei sehr geringen Batterietemperaturen aufnehmen, wodurch die Batterie weniger geheizt werden muss. Geladen werden sollte ‚Äď egal, ob AC oder DC¬†‚Äď direkt vor Fahrtantritt √ľber den Abfahrtstimer, um die h√∂here Batterietemperatur f√ľr einen Reichweitengewinn zu nutzen, oder direkt nach der Fahrt, um die h√∂here Batterietemperatur zu nutzen, um schneller und effizienter zu laden.

Was passiert mit einer kalten Batterie an einer Schnellladesäule?

Woltmann: Der Algorithmus im Fahrzeug erkennt modellabhängig, wenn das Auto an einer DC-Schnellladesäule lädt. Die Ströme werden abhängig vom Ladezustand und von der Temperatur freigegeben. Durch das von uns implementierte aktive Heizen verringern wir die Ladedauer bei kalten Temperaturen deutlich.

Wann kommen Hochvoltbatterien an ihre Grenzen?

Woltmann: Ab einer Kerntemperatur von minus 30 Grad Celsius geben wir keinen Strom mehr frei, um die Batterie zu sch√ľtzen. Daf√ľr m√ľsste das Auto aber √ľber einen l√§ngeren Zeitraum einer solchen Extremtemperatur ausgesetzt sein. Selbstverst√§ndlich ist das Fahren mit einem¬†e-tron Modell bei ausreichendem Ladeniveau und vorgeheizter Hochvoltbatterie aber auch bei Au√üentemperaturen von minus 30 Grad Celsius m√∂glich.

Welchen Rat k√∂nnen Sie aus technischer Sicht f√ľr den Winter noch geben?

Anzenberger: Während der Fahrt können Kundinnen und Kunden anhand des Bordcomputers und des Reichweitenmonitors im Audi MMI mit der Reichweitenprädiktion direkt ablesen, wie viel Reichweite sie gewinnen, wenn zum Beispiel die Innenraumtemperatur gesenkt wird. Mit dem Range Mode lässt sich die Reichweite erhöhen. Komfortfunktionen, Antriebsleistung und die Höchstgeschwindigkeit werden dann ein wenig eingeschränkt.

√ľbermittelt durch Audi

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