Autonomia elevata e innovazione: batterie ad alto voltaggio Audi.

Dopo 160.000 chilometri, le batterie ad alto voltaggio delle vetture elettriche Audi mantengono, in media, circa il 90% dello State of Health (SoH). Una volta superata la soglia dei 200.000 chilometri, il valore medio si attesta attorno all’88%, come dimostrano i dati raccolti su scala globale per Audi e-tron dal 2019. Un risultato che va ben oltre le aspettative: i dati superano ampiamente la garanzia Audi, che prevede una capacità energetica residua della batteria pari al 70% per un massimo di otto anni o 160.000 chilometri, nella configurazione di serie su ogni nuovo modello Audi 100% elettrico.

Questi valori derivano dall’analisi dei dati d’utilizzo reali, registrati a partire dal 2019 su centinaia di migliaia di vetture elettriche Audi impiegate in tutto il mondo, in condizioni climatiche altamente diversificate. 
Josef Gandlgruber, ingegnere specializzato in simulazioni di durata e analisi dei dati, conferma con soddisfazione: “Sì, i dati di utilizzo ci dimostrano che le batterie sono estremamente robuste.” I dati ottenuti dall’utilizzo quotidiano effettivo sono fondamentali per gli ingegneri Audi. "Le nostre batterie sono progettate per affrontare una vasta gamma di scenari critici. L’analisi di questi dati ci permette di comprendere con quale frequenza i clienti utilizzano i loro modelli Audi in tali condizioni. In questo modo, possiamo ottimizzare le batterie in base al loro effettivo impiego, con benefici sia sui costi che sulle prestazioni" sottolinea l’ingegnere Audi.

Le batterie ad alto voltaggio vengono ottimizzate nel centro di test Audi di Gaimersheim, in prossimità di Ingolstadt, oltre che nello stabilimento di Neckarsulm. Qui vengono analizzati e simulati i meccanismi di invecchiamento delle singole celle, dei moduli batteria (composti da 15 celle) e dei sistemi completi (fino a 12 moduli), per garantire prestazioni costanti nel tempo.
Bernhard Rieger, esperto nell’integrazione delle celle batteria, guida l’interazione tra sviluppo delle celle e software di gestione della batteria, assicurando una progettazione ottimale dei sistemi in termini di durata, sicurezza e prestazioni: «La cella PPE, integrata in tutti i modelli basati sulla nostra piattaforma Premium Platform Electric, è studiata per rispondere alle esigenze dei nostri clienti premium. L’obiettivo è ottenere la combinazione ideale tra un’elevata densità energetica per le lunghe percorrenze ed eccellenti performance di ricarica». Per le vetture basate sulla piattaforma PPE, queste si traducono in circa 21 minuti di ricarica per passare dal 10 all’80% di Stato di Carica (SoC), con autonomie WLTP di circa 600 chilometri per Audi Q6 e-tron e circa 700 chilometri per Audi A6 e-tron.

Per analizzare nel dettaglio il comportamento delle celle in condizioni limite, gli ingegneri Audi sottopongono le batterie a test estremamente sfidanti. Vengono simulate e verificate tutte le casistiche di utilizzo più rilevanti per anticipare ogni possibile scenario: guida saltuaria, lunghe distanze, ricariche rapide frequenti, soste prolungate con stato di carica elevato, esposizione ad ambienti climatici differenti. Durante le prove di durata dedicate all’invecchiamento ciclico, i moduli di batteria affrontano simulazioni di percorrenze elevate, con ricariche veloci e tradizionali che si alternano costantemente. L’invecchiamento a calendario viene calcolato tramite un modello termico. Le celle vengono testate a varie temperature, fino a 60 °C, e i dati ottenuti vengono usati per alimentare un modello predittivo di invecchiamento. 
Bernhard Rieger spiega: «Grazie a questo modello, possiamo simulare l’invecchiamento delle celle in zone climatiche molto diverse tra loro».

Questo perché le celle della batteria invecchiano più rapidamente quando sono sottoposte a temperature elevate.
 «Stiamo attualmente sviluppando modelli elettrochimici accoppiati» – spiega Josef Gandlgruber – «che ci permettono di esaminare con maggiore precisione i meccanismi di invecchiamento e di individuare nuove strade per ottimizzare le prestazioni e la durata delle batterie». Durante la visita ai laboratori, l’ingegner Rieger indica il banco di prova dedicato ai test di resistenza ai cambiamenti di temperatura: «Qui la batteria è soggetta a sollecitazioni estreme, con cicli che vanno da -30 a +60 °C». «Si tratta di un valido indicatore per valutare la resistenza del collegamento termico tra i moduli cella». Test come questi spingono le batterie oltre i limiti normalmente raggiunti durante la guida quotidiana.

I risultati dei test condotti sui banchi prova si traducono direttamente nello sviluppo dei prototipi, affidato agli specialisti del centro batterie Audi. Ogni nuova vettura elettrica è accompagnata da batterie su misura, dotate di oltre cento sensori termici per analizzare nel dettaglio la distribuzione della temperatura all’interno del sistema.
In questa fase, le simulazioni vengono condotte anche attraverso i modelli virtuali delle batterie, che forniscono parametri fondamentali per ottimizzare il design finale. Una volta che la batteria ha raggiunto tutte le caratteristiche desiderate e ha superato le verifiche, si passa alla produzione in serie, che avviene in un’area produttiva dedicata, situata a poca distanza dai laboratori. Ogni giorno, vengono assemblate fino a 1.000 batterie a partire da moduli individuali per alimentare le vetture basate sulla piattaforma PPE. Le nuove generazioni di batterie vengono introdotte in occasione dei lanci di prodotto e degli aggiornamenti di gamma. Ora, uno sguardo al futuro: secondo Bernhard Rieger, quale direzione prenderà lo sviluppo delle batterie? «Stiamo assistendo a un’evoluzione molto rapida nella chimica delle celle. È il caso di Q8 e-tron, dove l’adozione di una nuova composizione chimica delle celle ha consentito di incrementare la capacità della batteria da 95 (Audi e-tron) a 114 kWh. Lavoro al centro di test delle batterie da dodici anni e, ancora oggi, acquisiamo conoscenze sempre nuove di settimana in settimana.»