Hautement performante, compacte et intelligente : la batterie haute tension pour la Premium Platform Electric

• La batterie haute tension entièrement redéveloppée avec une densité énergétique élevée nécessite moins d'espace d'installation
• Douze modules avec 180 cellules prismatiques, une gestion thermique intelligente et une architecture à 800 volts améliorent les performances de charge
• La configuration de la batterie permet d'assembler plus de batteries en moins de temps

La série Q6 e-tron, construite à Ingolstadt, est le premier modèle entièrement électrique fabriqué en grande série sur le site allemand d'Audi. Dans le même temps, la marque aux quatre anneaux consolide de nouvelles compétences et technologies au sein de son siège avec l'assemblage de la nouvelle batterie haute tension pour la Premium Platform Electric (PPE). Grâce à l'assemblage de la batterie, Audi augmente progressivement la production interne des modèles entièrement électriques et acquiert de l'expérience pour la production de modules de batterie à un stade ultérieur.

Dans le cadre de la production de la série Audi Q6 e-tron, environ 1 000 batteries haute tension (HT) sont assemblées chaque jour sur une surface d'environ 30 000 mètres carrés. Au total, environ 300 personnes travaillent à l'assemblage des batteries en trois équipes. 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 PPE ne comprend que douze modules avec un total de 180 cellules prismatiques. À titre de comparaison, la batterie HT du Q8 e-tron (consommation électrique en cycle mixte en kWh/100 km : 24,4-19,5 (WLTP) ; émissions de CO₂ en cycle mixte en g/km : 0) est composée de 36 modules et de 432 cellules. L’augmentation significative 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 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 série 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. Elle nécessite également moins de câbles et de connecteurs haute tension. Le nombre de fixations boulonnées a été considérablement réduit. En outre, les connexions électriques entre les modules sont plus courtes, ce qui réduit considérablement les pertes et le poids. Une plaque de refroidissement intégrée au bac de la batterie assure un transfert de chaleur homogène et, par conséquent, un conditionnement quasi optimal de la batterie. Les jupes latérales de protection en acier formé à chaud ne sont pas fixées à la batterie, mais très solidement à la carrosserie. Le revêtement du soubassement en matériau composite à base de fibres est également nouveau. Cette construction réduit encore le poids et améliore l'isolation thermique entre la batterie et l'environnement. Cela permet de réchauffer ou de refroidir plus efficacement la batterie PPE.

Capacité de batterie de 100 kWh et puissance de charge jusqu'à 270 kW
​La batterie HT pour la 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 dispose d'une capacité de stockage brute de 100 kWh (94,9 nets). 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 série 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 très performante, la batterie de 100 kWh peut être rechargée de 10 à 80 % en 21 minutes à une borne de recharge rapide adaptée. La recharge d'une autonomie de 255 kilomètres est possible en seulement dix minutes.

Le système de gestion de la batterie (eBMC), une unité de commande centrale développée spécifiquement pour la PPE, est responsable de la régulation du courant nécessaire à une charge rapide et ménageant la batterie. Le eBMC est entièrement intégré dans la batterie HT. Dans le cadre d'une surveillance permanente, les douze contrôleurs de modules cellulaires (CMS) envoient des données telles que la température actuelle du module ou la tension de la cellule au eBMC, qui transmet ses informations, par exemple concernant l'état de charge (SoC), à l’ordinateur à hautes performances 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 le refroidissement ou le chauffage en fonction des besoins pour une performance optimale de la batterie.

Si une station de recharge fonctionne avec la technologie à 400 volts, la recharge par bancs est possible, ce qui est une grande première. La batterie de 800 volts est automatiquement divisée en deux batteries de même tension, qui peuvent ensuite être chargées en parallèle avec une puissance maximale de 135 kW. Les deux moitiés de la batterie sont d'abord amenées au même niveau de charge, 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
​La gestion thermique intelligente apporte une contribution essentielle à la haute performance de charge et à la longue durée de vie de la batterie HT dans la PPE. Le composant le plus important est le système de gestion thermique prédictif, 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 rapide prévue dans l'itinéraire programmé, le système de gestion thermique prédictif prépare le processus de recharge en courant continu et refroidit ou réchauffe la batterie afin qu'elle puisse se recharger plus rapidement, réduisant ainsi le temps de recharge. En cas de côte abrupte en amont, la gestion thermique ajuste la température de la batterie HT par un refroidissement approprié afin d'éviter un stress 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 HT. 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 efficiency dans le menu drive select, le conditionnement de la batterie est activé ultérieurement et l'autonomie réelle peut être augmentée en fonction du comportement de conduite. En mode dynamic, l'objectif est d'obtenir des performances optimales. Toutefois, si la situation actuelle de la circulation 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 de la gestion thermique propres à 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.

Grâce à la grande homogénéité de la température à l'intérieur de la batterie, les performances peuvent être améliorées. C'est pourquoi le fluide frigorigène 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 HT du bac de batterie et d'optimiser la connexion thermique avec les modules à l'aide d'une pâte conductrice de chaleur.