La gamme Audi Q6 e-tron, produite à Ingolstadt, est le premier modèle entièrement électrique à grand volume produit sur un site allemand d’Audi. Simultanément, la marque aux quatre anneaux consolide de nouvelles compétences et technologies à son siège social avec l’assemblage de la batterie haute tension (HV) nouvellement développée pour la Plateforme Premium Electric (PPE). Grâce à l’assemblage de la nouvelle batterie, Audi augmente progressivement la gamme verticale de fabrication des modèles entièrement électriques et acquiert de l’expérience pour la production de modules de batterie plus en aval.
Dans le cadre de la production de la gamme Audi Q6 e-tron, environ 1 000 batteries haute tension (HV) sont assemblées chaque jour sur une surface d’environ 30 000 mètres carrés. Au total, environ 300 employés travaillent à l’assemblage des batteries répartis en trois roulements. Le taux d’automatisation atteint environ 90 %. Pour chaque batterie haute tension, le temps de fabrication passe d’environ deux heures à seulement 55 minutes. Par rapport aux systèmes de batteries utilisés jusqu’à présent par Audi, la batterie de la plateforme PPE ne comprend que douze modules avec un total de 180 cellules prismatiques. À titre de comparaison : la batterie HV de l’Audi Q8 e-tron est composée de 36 modules et de 432 cellules. Le fort élargissement des cellules correspond étroitement à la tension du système de 800 volts afin d’obtenir le meilleur équilibre possible entre l’autonomie et les performances de charge.
Pour la plateforme PPE, le rapport entre le nickel, le cobalt et le manganèse dans les cellules est d’environ 8:1:1, avec une proportion réduite de cobalt et une proportion accrue de nickel, ce qui est particulièrement important pour l’environnement.
La réduction du nombre de modules pour les batteries PPE offre une multitude d’avantages. La batterie, qui peut être utilisée de manière modulaire pour les modèles à plancher haut et à plancher plat, nécessite moins d’espace d’installation, est plus légère et peut être mieux intégrée à la structure du véhicule et au système de refroidissement. Il nécessite également moins de câbles et de connecteurs haute tension. Le nombre de fixations boulonnées a été considérablement réduit. De plus, les connexions électriques entre les modules sont plus courtes, ce qui réduit considérablement les pertes et le poids. Une plaque de refroidissement intégrée au boîtier de la batterie assure un transfert de chaleur homogène et donc un conditionnement quasi optimal de la batterie. Les jupes latérales de protection en acier formées à chaud ne sont pas fixées à la batterie, mais très solidement à la carrosserie. Le revêtement du dessous de caisse en matériau composite à base de fibres est également nouveau. Cette conception permet de réduire encore davantage le poids et d’améliorer l’isolation thermique entre la batterie et l’environnement. Cela permet de chauffer ou de refroidir plus efficacement la batterie PPE.
Batterie d’une capacité brute de 100 kWh et d’une puissance de charge jusqu’à 270 kW
La batterie HV pour la plateforme PPE a été développée à partir de zéro et sa structure a été simplifiée. Elle est équipée de douze modules et de 180 cellules et a une capacité de stockage brute de 100 kWh (94,9 nette). Pour chaque module, 15 cellules électrochimiques sont connectées en série. La puissance de charge maximale de la batterie de 100 kWh est de 270 kW. Une variante d’une capacité de 83 kWh est également disponible pour la gamme Audi Q6 e-tron. Cette dernière se compose de dix modules et de 150 cellules. Grâce à une chimie cellulaire optimisée et à une gestion thermique hautement performante, la batterie de 100 kWh peut être rechargée de 10 à 80 % en 21 minutes à une station de recharge rapide appropriée. La recharge d’une autonomie de 255 kilomètres est possible en seulement dix minutes.
Le contrôleur de gestion de la batterie (BMC), une unité de commande centrale développée spécifiquement pour la PPE, est responsable du contrôle du courant nécessaire à la charge rapide et économe de la batterie. Le BMC est entièrement intégré dans la batterie HV. Dans le cadre d’une surveillance permanente, les douze contrôleurs de modules cellulaires (CMS) envoient des données telles que la température instantanée du module ou la tension de la cellule au BMC, qui transmet ses informations, par exemple concernant l’état de charge (SoC), à l’ordinateur haute performance HCP 4 (qui fait partie de la nouvelle architecture électronique E3 1.2). Cet ordinateur envoie à son tour des données à la nouvelle gestion thermique prédictive, qui régule la circulation du refroidissement ou du chauffage en fonction des besoins pour une performance optimale de la batterie.
Si une station de recharge fonctionne avec la technologie 400 volts, la recharge est possible pour la première fois. La batterie de 800 volts est automatiquement divisée en deux batteries de même tension, qui peuvent alors être chargées en parallèle avec une puissance maximale de 135 kW. Les deux moitiés de la batterie sont d’abord égalisées puis chargées simultanément.
Une gestion thermique efficace pour un temps de charge plus court, une plus grande autonomie et une durée de vie plus longue
Une gestion thermique intelligente contribue de manière essentielle aux hautes performances de charge et à la longue durée de vie de la batterie HV dans la PPE. Le composant le plus important est la gestion thermique prédictive, qui utilise les données de la navigation, de l’itinéraire, de l’heure de départ et du comportement d’utilisation du client pour calculer à l’avance les besoins de refroidissement ou de chauffage, ainsi que pour les fournir de manière efficace et au bon moment. Si un client se rend à une station de recharge HPC incluse dans l’itinéraire prévu, la gestion thermique prédictive prépare le processus de recharge en courant continu et refroidit ou chauffe la batterie afin qu’elle puisse se recharger plus rapidement, réduisant ainsi le temps de recharge. Si une forte pente se profile, la gestion thermique ajuste la température de la batterie HV par un refroidissement approprié afin d’éviter un choc thermique plus important.
Si le client ne fournit aucune information permettant de déduire des données prédictives, un algorithme standard régule la gestion thermique de la batterie HV. Cet algorithme recueille également un grand nombre d’informations et réagit à la situation de conduite. Si, par exemple, le conducteur a sélectionné le mode efficience dans le menu de sélection du mode de conduite, le conditionnement de la batterie est activé ultérieurement et l’autonomie réelle peut être augmentée en fonction du comportement de conduite. En mode dynamique, l’objectif est d’obtenir des performances optimales. Toutefois, si la situation actuelle du trafic ne permet pas une conduite dynamique, la gestion thermique réagira en conséquence et minimisera l’utilisation d’énergie pour le conditionnement de la batterie.
Le post-conditionnement et le conditionnement continu sont également des nouveautés dans la gestion thermique de la PPE. Ces fonctions surveillent la température de la batterie pendant toute la durée de vie du véhicule, de sorte que la batterie est maintenue dans la plage de température optimale même lorsque le véhicule ne roule pas, par exemple en cas de températures extérieures élevées. Cette mesure contribue également à prolonger la durée de vie de la batterie.
L’homogénéité de la température à l’intérieur de la batterie permet d’en augmenter les performances – c’est pourquoi le liquide de refroidissement est dirigé sous les modules selon le principe de l’écoulement en U. La plaque de refroidissement de la batterie est également un élément structurel de la batterie, ce qui permet d’éliminer un panneau de plancher supplémentaire dans l’espace haute tension du boîtier de la batterie et d’optimiser la connexion thermique avec les modules à l’aide d’une pâte conductrice de chaleur.
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