Mehr als sieben Mal um die Erde – mit einer Batterie
Kennen Sie das? Erst vor Kurzem haben Sie frische Akkus ins Gerät eingelegt und jetzt sind diese schon wieder leer. Dabei hatten Sie die Batterien doch aufgeladen! Sie suchen die Ursache und die Vermutung liegt nahe: Altersschwäche.
Mehr als Reichweite: Audi HV-Batterien auf Langlebigkeit optimiert
Bei Audi gilt: Nur ein dauerhaft leistungsfähiges System erfüllt die Ansprüche an Qualität und Alltagstauglichkeit. Bei der Batterieentwicklung steht für Audi neben der Energiedichte für eine hohe Reichweite und der Ladeleistung deshalb unter anderem die Lebensdauer der Hochvolt(HV)-Batterie im Fokus.
„Wir setzen auf fundierte Forschung, umfassende Tests und intelligente Technologien, um Batteriesysteme langfristig zuverlässig zu gestalten“, sagt Bernhard Rieger, Entwicklung Module / Zellen HV-Energiespeichersystem.
Als Premiummarke ist es der Anspruch von Audi, möglichst gute Eigenschaften über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu gewährleisten. Nicht nur zu Beginn sollen Kundinnen und Kunden von einer hohen Reichweite profitieren, sondern langfristig auf ein leistungsstarkes und zuverlässiges Produkt vertrauen können.
Bernhard Rieger, Experte für Zellintegration bei Audi
Langlebigkeit als wichtiges Leitprinzip
Die Lebensdauer der Hochvoltbatterie ist eine zentrale Eigenschaft eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb.
Im Audi Batterietechnikum* liegt daher der Fokus der Entwicklungsarbeit auf der ganzheitlichen Optimierung der Zell- und Moduleigenschaften. Ziel ist es, eine ausgewogene Balance zwischen Langlebigkeit sowie Reichweite und Schnellladefähigkeit zu schaffen. Audi weiß: Für ein langfristig überzeugendes Fahrerlebnis sind alle drei ausschlaggebend. Erst die Ausgewogenheit dieses Trios sorgt für echte Alltagstauglichkeit.
Alt werden – aber richtig: Arten der Zellalterung
Die Lebensdauer einer Hochvoltbatterie wird maßgeblich durch Alterungsprozesse innerhalb der Lithium-Ionen-Zellen bestimmt. Um diese gezielt beeinflussen und optimieren zu können, ist ein tiefes Verständnis der zugrunde liegenden chemischen und mechanischen Funktionsprinzipien erforderlich. „Grundsätzlich unterscheiden wir zwischen zwei Arten der Alterung: die zyklische Alterung, die durch den regulären Ladebetrieb entsteht, und die kalendarische Alterung, die unabhängig von der Nutzung im Ruhezustand fortschreitet“, erklärt Bernhard Rieger. „Bei Audi legen wir großen Wert darauf, beide Alterungspfade umfassend zu verstehen und zu kontrollieren – mit dem Ziel, die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der HV-Batterie bestmöglich über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus hinweg zu sichern.“
Alterung
Zyklische Alterung
Diese Form der Alterung entsteht durch den regulären Betrieb – also durch das wiederholte Laden und Entladen der Batterie. Ein Ladezyklus umfasst jeweils eine vollständige Ladung und Entladung. Audi prüft die zyklische Alterung sowohl auf Zell- als auch auf Modul- und Batterieebene. Dabei kommen unterschiedliche Ladestrategien – wie Schnellladen und Normalladen – sowie realitätsnahe Fahrszenarien zum Einsatz, um die Belastung im Alltag möglichst genau abzubilden.
Kalendarische Alterung
Unabhängig vom Fahrbetrieb altert eine Batterie auch im Ruhezustand. Diese sogenannte kalendarische Alterung ist ein chemischer Prozess, bei dem die Zelle über die Zeit an Kapazität verliert – selbst wenn das Fahrzeug nicht bewegt wird. Die Geschwindigkeit dieses Alterungsprozesses hängt abgesehen von der eingesetzten Zellchemie maßgeblich vom Ladezustand und der Temperatur der Zelle ab. Höhere Temperaturen und Ladezustände beschleunigen die chemischen Reaktionen und damit auch den Kapazitätsverlust.
Siebenfache Erdumrundung – mit einer Batterie
Im Rahmen der Entwicklung leistungsfähiger und langlebiger HV-Batteriesysteme setzt Audi auf umfassende Prüfverfahren im eigenen Batterietechnikum in Gaimersheim*. Hier werden Komponenten unter realitätsnahen Bedingungen getestet und analysiert.
„Die Tests beginnen auf Zellebene und erstrecken sich über Zellmodule bis hin zur vollständigen Batterieeinheit. Ein Zellmodul besteht bei Audi typischerweise aus zwölf bis 15 einzelnen Zellen. Diese Module werden anschließend zu kompletten Batteriesystemen zusammengefügt – wie beispielsweise in der PPE-Batterie des Audi Q6 e-tron, die insgesamt zwölf Module umfasst“, erklärt Bernhard Rieger.
Im Audi Batterietechnikum* können sowohl Einzelzellen als auch Module und komplette Batteriesysteme umfangreichen Prüfzyklen unterzogen und hinsichtlich ihrer Lebensdauer analysiert werden. In der finalen Entwicklungsphase werden HV-Batterien auf Laufleistungen von bis zu 300.000 Kilometern getestet – das entspricht in etwa der Distanz einer siebenfachen Erdumrundung. Im Anschluss erfolgt eine detaillierte Analyse des Batteriezustands.
Thermomanagement, das mitdenkt – ein Batterieleben lang
„Ein weiterer entscheidender Faktor ist das Wärmemanagement der Batterie, welches über das Batteriemanagementsystem gesteuert und ebenfalls in Gaimersheim erprobt wird“, sagt Bernhard Rieger. „Audi kennt die thermischen Grenzen der Zellen sehr genau und stellt sicher, dass die HV-Batterie in unterschiedlichen Temperaturbereichen stets im optimalen Betriebsfenster arbeitet.“
Die Tests umfassen ein breites Temperaturspektrum von –30 bis +60 Grad Celsius und bilden damit sämtliche realistischen Kundinnen und Kundenszenarien ab. Bernhard Rieger: „Ergänzend zu den physischen Tests werden diese Bedingungen auch virtuell simuliert, um die HV-Batterie unter allen relevanten Umgebungsbedingungen optimal abstimmen zu können.“
Ein Resultat dieser Arbeit der Audi Entwickler erleben Kundinnen und Kunden beispielsweise beim prädiktiven Thermomanagement des Audi A6 e-tron auf der Premium Platform Electric (PPE). Dieses ist ein wichtiger Baustein für die Ladeperformance und auch für die Langlebigkeit der HV-Batterie. Das System verwendet die Daten aus der Navigation, dem Streckenverlauf, dem Abfahrtstimer und dem Nutzungsverhalten der Kundinnen und Kunden, um den Kühl- oder Heizleistungsbedarf vorauszuberechnen und entsprechend rechtzeitig und zugleich effizient bereitzustellen. Fahren Kundinnen und Kunden zum Laden an eine in der Routenplanung enthaltene Schnellladesäule, bereitet das prädiktive Thermomanagement den DC-Ladevorgang vor und kühlt oder heizt die Batterie, um schneller laden zu können und somit die Ladezeit zu verkürzen. Steht ein steiler Anstieg bevor, stellt das Thermomanagement die HV-Batterie durch eine entsprechende Kühlung darauf ein, um einer höheren thermischen Belastung vorzubeugen.
Sollten Kundinnen und Kunden keine Informationen zur Verfügung stellen, aus denen sich prädiktive Daten ableiten lassen, regelt ein Basisalgorithmus das Thermomanagement der HV-Batterie.
Zudem sorgt das ausgeklügelte Thermomanagement der PPE für eine effiziente Nach- und Dauerkonditionierung. Eine Funktion überwacht für die gesamte Lebensdauer die Batterietemperatur, um auch im Stillstand des Fahrzeugs die Batterie im optimalen Temperaturbereich zu halten – beispielsweise bei heißen Außentemperaturen. Diese Maßnahme kommt ebenfalls einem verbesserten Alterungsverhalten der Batterie zugute.
Langlebigkeit der HV-Batterien? Die Fakten sprechen für sich
Audi gewährt auf ausgewählte Komponenten der HV-Batterien seiner vollelektrischen Modelle eine Garantie von acht Jahren oder 160.000 Kilometern – mit der Zusicherung, dass die Batterie in diesem Zeitraum mindestens 70 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität behält.* In der Praxis, so hat sich gezeigt, ist die tatsächliche Kapazität jedoch deutlich höher: Felddaten belegen, dass die Batteriekapazität nach 160.000 Kilometern im Durchschnitt noch bei rund 89 Prozent liegt. Das unterstreicht die hohe Qualität und Langlebigkeit der HV-Batteriesysteme.
Verantwortungsbewusste Batterietechnologie
Audi setzt bei seinen vollelektrischen Modellen auf HV-Batterien mit hoher Leistungsstabilität und durchdachter Modularität. Neben einer langfristigen Garantie stehen insbesondere die tatsächliche Lebensdauer und die Möglichkeit zur gezielten Reparatur einzelner Komponenten im Mittelpunkt der Entwicklungsstrategie.
Ein wichtiger Aspekt für Audi ist die Reparaturfähigkeit der Batterie. Sollte es im Laufe der Zeit zu einem Defekt kommen, muss nicht zwangsläufig das gesamte Batteriesystem ersetzt werden. Audi legt großen Wert auf modular aufgebaute Batteriesysteme, bei denen einzelne Zellmodule gezielt ausgetauscht werden können – vergleichbar mit dem Austausch eines einzelnen Bausteins.
Diese modulare Bauweise war bereits ein zentrales Entwicklungsziel beim Audi e-tron* und wird auch bei den neuen Modellen wie dem Audi Q6 e-tron und dem Audi A6 e-tron konsequent umgesetzt. Sie ermöglicht nicht nur eine kosteneffiziente Instandsetzung, sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit, da funktionstüchtige Komponenten erhalten bleiben und Ressourcen geschont werden.
Batterielebensdauer: weniger Stress, mehr Leistung
Die Lebensdauer einer HV-Batterie hängt nicht nur von der technischen Auslegung und Qualität der Komponenten ab – auch das Verhalten der Fahrzeugnutzer spielt eine wichtige Rolle. Ähnlich wie beim Menschen wirkt sich Stress negativ auf die „Gesundheit“ der Batterie aus. Entscheidend ist dabei, zu verstehen, was in diesem Zusammenhang als Stress gilt. Und dann entsprechend zu reagieren!
Deshalb unterstützt Audi seine Kundinnen und Kunden aktiv dabei, durch intelligentes Ladeverhalten die Langzeitstabilität und Leistungsfähigkeit ihrer HV-Batterie zu erhalten.
Zwei Tipps für den Erhalt der Leistungsfähigkeit einer HV-Batterie:
- Ein wesentlicher Belastungsfaktor ist ein dauerhaft hoher Ladezustand. Wenn ein Fahrzeug nach Kurzstreckenfahrten immer wieder voll aufgeladen oder über längere Zeit mit vollständig geladener Batterie abgestellt wird, kann dies die Zellchemie belasten und langfristig die Kapazität beeinträchtigen. Um dem entgegenzuwirken, bietet Audi eine Batterieschonungsfunktion an: Ist diese aktiviert, wird der Ladezustand automatisch auf maximal 80 Prozent begrenzt – ein effektiver Weg, um die HV-Batterie im Alltag zu entlasten.
- Auch hohe Temperaturen sowie häufiges und ausschließliches Schnellladen können die Alterung der Batterie beschleunigen. Zwar sind die Audi HV-Batteriesysteme auf diese Anforderungen ausgelegt, dennoch lässt sich durch ein bewusstes Ladeverhalten die Batterie schonen und der Alterungsprozess verlangsamen.
.jpeg)
