Baterías de alto voltaje Audi: diseñadas para durar

Alrededor de un 90 % de Estado de Salud (State of Health - SoH) tras 160.000 kilómetros y aproximadamente un 88 % después de 200.000 kilómetros: estos son los valores medios tras cinco años en el Audi e-tron. Una declaración clara sobre la capacidad de las baterías de alto voltaje de los vehículos eléctricos Audi, pese al proceso natural de envejecimiento. 

Estos datos superan claramente la garantía de Audi de un 70 % de contenido energético neto de la batería durante hasta ocho años o 160.000 kilómetros, incluida en cada Audi totalmente eléctrico nuevo. Los valores se determinaron a partir de datos de uso recopilados de cientos de miles de vehículos eléctricos Audi en circulación en todo el mundo desde 2019, en distintas zonas climáticas. 

El responsable de analizar estos datos, Josef Gandlgruber, ingeniero de simulación de vida útil y ciencia de datos, señala: “Podemos ver que los datos de uso evidencian la resistencia de las baterías”. Estos datos son fundamentales para los ingenieros de Audi. “Nuestras baterías están diseñadas para soportar distintos escenarios extremos. Los datos nos permiten extraer conclusiones sobre la intensidad con la que nuestros clientes utilizan sus Audi en esas situaciones. Así podemos optimizar las baterías según el uso real, lo que también repercute positivamente en precio y rendimiento”, subraya el ingeniero. 

La batería de alto voltaje se optimiza en el centro de pruebas de baterías de Audi en Gaimersheim, cerca de Ingolstadt, además de en Neckarsulm. Aquí se analizan y simulan los mecanismos de envejecimiento de celdas individuales, módulos de celdas (formados por 15 celdas) y sistemas completos de batería (12 módulos de celdas). 

El Dr. Bernhard Rieger, experto en integración de celdas, trabaja en la interfaz entre el desarrollo de celdas y el software de batería, asegurando que los sistemas estén diseñados de forma óptima en términos de vida útil, seguridad y rendimiento. “La celda PPE, instalada en todos los vehículos de nuestra Premium Platform Electric, está diseñada específicamente para las necesidades de nuestros clientes premium. Nuestro objetivo es la combinación ideal entre alta densidad energética para largas autonomías en viajes extensos y un rendimiento de carga muy elevado”. 

En los vehículos basados en la plataforma PPE, esto significa aproximadamente 21 minutos de carga del 10 al 80 % de SoC, junto con autonomías WLTP de alrededor de 600 kilómetros en el Audi Q6 e-tron y 700 kilómetros en el Audi A6 e-tron. 

Para comprender mejor el comportamiento de las celdas bajo máximas exigencias, los ingenieros de Audi las llevan al límite. Simulan y prueban todos los perfiles de uso relevantes: conductores ocasionales, conductores frecuentes, carga rápida habitual, conducción o estacionamiento con alto nivel de carga y diferentes zonas climáticas. En la prueba de vida útil para envejecimiento cíclico se analizan escenarios de alto kilometraje, operando permanentemente los módulos con ciclos alternos de carga rápida y carga normal. 

El envejecimiento se calcula mediante un modelo térmico. Las celdas se miden a distintas temperaturas de hasta 60 °C, y los datos alimentan un modelo de envejecimiento. “Con este modelo podemos simular el envejecimiento en diferentes zonas climáticas”, explica Rieger. 

Las celdas envejecen más rápido a temperaturas elevadas. “Actualmente también trabajamos con modelos electroquímicos acoplados. Nos proporcionan una mejor comprensión de los mecanismos de envejecimiento y abren nuevas posibilidades para optimizar la batería”, añade Gandlgruber. 

Durante la visita a los laboratorios, Rieger señala el banco de pruebas para ensayos de resistencia a cambios de temperatura: “Aquí sometemos la batería a temperaturas extremas, de -30 a +60 °C. Esto nos proporciona información relevante sobre la robustez de la conexión térmica de los módulos”. Estas pruebas exploran límites que rara vez se alcanzan en el uso cotidiano. 

Todos los conocimientos obtenidos en los bancos de pruebas se incorporan al desarrollo de prototipos de baterías en el centro de pruebas. Para cada nuevo vehículo eléctrico se construyen baterías prototipo. 

En fases tempranas del desarrollo, los especialistas equipan las baterías con más de cien sensores de temperatura para analizar con precisión la distribución térmica de las celdas. En paralelo, se realizan simulaciones virtuales mediante gemelos digitales que proporcionan parámetros clave para optimizar el diseño. Una vez que la batería cumple todos los requisitos, la producción en serie se lleva a cabo en una nave específica de Audi, cerca de los laboratorios. 

Cada día se ensamblan hasta 1.000 baterías de la plataforma PPE a partir de módulos individuales. Las nuevas generaciones de baterías se integran en los lanzamientos y actualizaciones de modelos. 

¿Y el futuro? 

“Estamos viendo avances dinámicos en la química de las celdas. Por ejemplo, pudimos aumentar la capacidad de la batería del Audi e-tron de 95 kWh a 114 kWh en el Audi Q8 e-tron simplemente utilizando una nueva química de celdas. Llevo doce años trabajando en el centro de pruebas de baterías. Y seguimos obteniendo nuevos conocimientos cada semana”.