Audi sviluppa in-house le celle delle batterie ad alto voltaggio

La Casa dei Quattro Anelli, in Baviera, progetta e sviluppa in-house le celle delle batterie ad alto voltaggio per raggiungere nuovi obiettivi

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Laura Raso

AUTOMOTIVE SPECIALIST

Cresciuta nel paese della Moto Guzzi, coltiva la passione per i motori e trasforma l’amore per la scrittura in lavoro, diventando Web Content Editor esperta settore automotive.

Audi realizza e testa in-house le celle delle batterie ad alto voltaggio per le auto elettriche, l’obiettivo tecnico della Casa è il bilanciamento ottimale tra elevata densità energetica e massima velocità di ricarica; le verifiche sugli accumulatori iniziano quattro anni prima della produzione di una vettura.

Le auto full electric devono essere ampiamente fruibili nell’utilizzo quotidiano e, come sappiamo, la decisione d’acquisto da parte del cliente tiene conto in modo significativo sia dell’autonomia garantita che della velocità di ricarica. Sono questi i motivi per cui Audi gestisce in-house la progettazione e lo sviluppo delle celle, verificando le prestazioni degli accumulatori presso l’Audi Battery Technology Center di Gaimersheim, in Baviera.

Le caratteristiche delle batterie

Il livello di carica di una batteria è indicato da tre colori differenti – nero, rosso, oro – perché, durante l’assorbimento d’energia, gli ioni di litio si spostano verso l’anodo di grafite. Ed è proprio questo elemento a cambiare colore a seconda del livello di carica. Se la cella è scarica, la grafite è di colore nero, in condizioni parziali diventa rossa e a carica completa è oro. Sono cambiamenti che permettono di monitorare il livello d’energia accumulata, come ha spiegato il dottor Bernhard Rieger, Responsabile R&D presso l’Audi Battery Technology Center di Gaimersheim.

La carica di un elettrodo non avviene in modo uniforme. Dove ci sono più ioni di litio, l’elettrodo si carica più velocemente, e qui è possibile leggere il livello d’energia. In condizioni ideali, l’intero elettrodo dovrebbe presentare lo stesso colore, ma questo è possibile solo con componenti molto sottili, in grado di immagazzinare una quantità minima d’energia.

E come Rieger ha affermato: “L’arte della ricarica rapida delle celle agli ioni di litio si basa su una gestione estremamente precisa del flusso di corrente, così da non sovraccaricare l’anodo nelle parti dorate. Situazione che ne determinerebbe un rapido invecchiamento. Il nostro compito è far funzionare le celle agli ioni di litio in modo ottimale, ottenendo le autonomie e le prestazioni di ricarica migliori. Una volta soddisfatte le esigenze primarie sul fronte dell’autonomia, l’attenzione si sposta sulla seconda priorità: la velocità di ricarica”.

Più energia e ricarica veloce: gli obiettivi di Audi

I tecnici delle celle in Casa Audi si trovano a gestire obiettivi confliggenti. Come Rieger afferma infatti: “Abbiamo a disposizione un determinato package, nel quale vogliamo sia stoccata quanta più energia possibile. D’altro canto, però, vogliamo effettuare la ricarica il più rapidamente possibile”. Purtroppo, maggiore è la densità d’energia, più lungo è il tempo per la ricarica. I tecnici quindi lavorano per bilanciare i due aspetti, puntando a mantenere costante il tempo di rigenerazione a fronte di un progressivo incremento della densità energetica.

La capacità di ricarica è un criterio fondamentale per poter immagazzinare rapidamente molta energia, e sotto questo aspetto Audi è il punto di riferimento con due modelli. Il primo è e-tron GT (il top delle auto elettriche): in condizioni ideali, la batteria ad alto voltaggio (800 Volt) da 93 kWh è ricaricabile con potenze fino a 270 kW in DC, passando dal 5% all’80% d’energia in soli 22,5 minuti. Parallelamente, Audi e-tron, svelata nel 2019, è il benchmark quanto a regolarità nell’assorbimento d’energia.

Audi e-tron e Audi e-tron Sportback nelle varianti S e 55 quattro possono infatti contare su di una curva di ricarica caratterizzata da un’elevata rapidità nel raggiungere il picco (150 kW in DC) e da una marcata costanza nel mantenerlo. In condizioni ideali, con un livello d’energia tra il 5% e il 70%, i SUV a elettroni Audi si ricaricano con potenze costantemente vicine alla soglia massima, prima che la gestione intelligente della batteria porti a una riduzione della corrente. Una differenza molto importante rispetto ai competitor che toccano il massimo della potenza per un breve periodo e vedono ridursi il picco ben prima del ripristino del 70% della capacità degli accumulatori.

Test batterie ad alto voltaggio
Fonte: Ufficio Stampa Audi
Audi sviluppa e testa in-house batterie ad alto voltaggio

E non è tutto qui il lavoro di Audi: oltre alla densità energetica e alla potenza di ricarica, le celle devono soddisfare i più elevati standard in termini di durata e sicurezza. Per questo, vengono sottoposti a molteplici test sia il sistema batteria nel complesso sia le celle prese singolarmente. “Eseguiamo le prime verifiche a partire da una fase molto precoce dello sviluppo di una vettura: circa quattro anni prima dell’inizio della produzione, così da poter apportare eventuali affinamenti”.

Per valutare gli effetti dell’invecchiamento sulle celle, queste vengono esposte a temperature elevate per 12 mesi, un trattamento che equivale a un ciclo di vita di 15 anni in auto. Parallelamente, speciali banchi prova simulano in breve tempo percorrenze di circa 300.000 chilometri. A ciò si aggiungono molteplici crash test e prove di sovraccarico. È possibile simulare un’infinita varietà di scenari d’impiego.