En hiver, les voitures électriques doivent amener l’intérieur et le système de batterie à la bonne température. Cette double tâche leur demande déjà beaucoup d’énergie. Les basses températures extérieures aggravent le problème et affectent les performances des batteries haute tension. Néanmoins, les inquiétudes concernant la perte excessive d’autonomie des modèles électriques Audi sont infondées : avec une gestion thermique intelligente, la marque offre des performances et une autonomie exceptionnelles à ses voitures ; des mécanismes de protection spéciaux assurent une longue durée de vie de la batterie. Dans une interview, Pierre Woltmann, responsable de la gestion thermique des batteries haute tension chez Audi, et Thomas Anzenberger du développement fonctionnel virtuel de la gestion thermique expliquent comment le constructeur automobile aux quatre anneaux relève efficacement les défis du fonctionnement hivernal.
Les conducteurs de modèles Audi électriques doivent-ils se soucier des limitations en hiver ?
Thomas Anzenberger : Je peux répondre à cette question par un non sans équivoque. La taille de nos batteries haute tension à elle seule rend injustifié le doute sur les performances et l’autonomie en hiver. Notre gestion thermique intelligente sélectionne toujours les méthodes les plus efficaces pour chauffer la batterie et l’intérieur de manière appropriée en hiver. En conséquence, les batteries haute tension ont une longue durée de vie, lorsque nos clients les préconditionnent pour chaque saison via ce que l’on appelle des bornes de recharge AC ou une Wallbox domestique. Cette fonction est particulièrement utile en hiver. Cela ménage les cellules et minimise simultanément la perte d’autonomie car la batterie est déjà dans la plage de température optimale et n’a donc pas besoin d’être autant chauffée.
Comment le froid affecte-t-il une batterie haute tension ?
Pierre Woltmann : Les performances d’une batterie haute tension dépendent fondamentalement du niveau de charge et de la température. Plus il fait froid, moins la batterie peut fournir de puissance. Les processus électrochimiques sont un facteur à cet égard. À des températures froides de la batterie, la résistance électrique interne de la batterie augmente et la capacité utilisable diminue. Nous protégeons la batterie en libérant moins d’ampérage à une température plus basse. De plus, la batterie peut absorber la chaleur résiduelle des composants haute tension refroidis par liquide tels que l’électronique de puissance, le système d’entraînement et le chargeur et être chauffée directement par un réchauffeur d’agent de refroidissement.
Quels sont les effets du froid sur la charge ?
Pierre Woltmann : La charge peut prendre plus de temps à basse température de la batterie. Pour cette raison, la batterie doit être chauffée pendant la charge, idéalement même en cours de charge. Lors de la connexion avec le point de charge, le véhicule communique automatiquement avec la source d’alimentation. C’est ainsi que le point de charge connaît la quantité d’électricité que la batterie peut absorber à tout moment. Nous veillons donc à ce que la batterie ne soit pas surchargée. Lorsqu’elle est en charge, la batterie tire l’électricité dont elle a besoin pour chauffer le point de charge.
Quel est le travail de la gestion thermique?
Thomas Anzenberger : Fondamentalement, la gestion thermique est responsable de la répartition des flux de chaleur entre le système d’entraînement, la batterie haute tension et l’habitacle. Notre système de pompe à chaleur s’en est surtout bien tiré dans ce contexte. Il convertit l’énergie du groupe motopropulseur ou de l’air ambiant. C’est la chaleur qui est disponible pour la batterie ou, en hiver, pour l’intérieur également. L’utilisation de l’air ambiant comme source d’énergie est relativement nouvelle : nous l’utilisons pour équilibrer la diminution de la chaleur résiduelle du groupe motopropulseur, qui fonctionne de plus en plus efficacement. Ainsi, nous avons accès à deux systèmes indépendants l’un de l’autre via le groupe motopropulseur et l’air ambiant, que nous utilisons pour chauffer l’habitacle et la batterie haute tension.
Comment la température de la batterie et de l’habitacle est-elle régulée pendant la conduite ?
Thomas Anzenberger : Afin d’assurer un approvisionnement fiable en chaleur même à des températures très froides, notre système de pompe à chaleur, qui est intégré à la plupart de nos modèles électriques, intègre des réchauffeurs haute tension supplémentaires dans la stratégie d’exploitation. Cela garantit un intérieur confortable même dans des situations extrêmes et produit rapidement la température idéale de la batterie d’environ 25 à 30 degrés Celsius pour des performances maximales. Un deuxième radiateur électrique est disponible dans notre forfait hiver pour les pays nordiques particulièrement froids. Un chauffage d’appoint pour vélos électriques est également disponible en option sur certains modèles.
Pierre Woltmann : Lorsque nos clients souhaitent rouler avec une efficacité maximale par temps froid, l’algorithme de gestion thermique chauffe la batterie à des températures plus basses et, tout en libérant moins de puissance de conduite, il augmente également l’autonomie du véhicule.
Quelles solutions techniques supplémentaires Audi a-t-elle développées pour rendre la batterie haute tension indépendante des effets de la température ?
Pierre Woltmann : En tant que point d’intersection avec la gestion thermique, nous proposons ce que l’on appelle le préconditionnement, qui a un effet positif sur la batterie et l’intérieur. Il est possible de régler l’heure de départ précise avec la recharge et la minuterie de départ – directement dans le véhicule ou avec l’application myAudi. En conséquence, le processus de charge automatique charge la batterie au niveau prédéfini et à une température favorable aussi proche que possible de l’heure de départ. De cette façon, la perte d’autonomie est considérablement réduite en chauffant la batterie. De plus, le préconditionnement ajuste la température de l’habitacle du véhicule au niveau souhaité avant le départ.
Thomas Anzenberger : Dans les e-tron GT quattro et RS e-tron GT, le conditionnement pour le processus de charge fonctionne même automatiquement pendant la conduite afin d’atteindre une capacité de charge élevée et constante dans les stations de charge rapide, notamment lorsque le planificateur d’itinéraire e-tron est utilisé dans ces modèles. En fonction de la température de l’air extérieur, le système de gestion thermique intelligent amène ensuite la batterie à une plage de température optimale pour la charge pendant que la voiture roule et avant le début de la charge, en plus du préconditionnement. Ce préconditionnement mobile supplémentaire de la batterie dans le e-tron GT quattro et RS e-tron GT garantit les résultats de charge les meilleurs et les plus rapides possibles.
Comment Audi réduit-elle la perte d’autonomie en chauffant l’habitacle ?
Pierre Woltmann : Par rapport à un moteur à combustion, une voiture électrique a beaucoup moins de chaleur résiduelle et d’énergie disponible pour le chauffage. La chaleur générée par la batterie, le moteur électrique et l’électronique de puissance peut être conduite à l’intérieur à l’aide d’une pompe à chaleur. Fondamentalement, la pompe à chaleur fonctionne comme un réfrigérateur, mais à l’envers. Plus la chaleur résiduelle est disponible, plus la pompe fonctionne efficacement. Dans le meilleur des cas, il peut générer jusqu’à trois kilowatts de chaleur à partir d’un kilowatt d’énergie électrique. Cette technologie est très utile surtout en hiver car elle remplace un élément chauffant thermoélectrique. En fonction de la température extérieure, la pompe à chaleur peut atteindre une plage plus élevée par rapport au chauffage conventionnel.
Que peuvent faire les clients qui n’ont pas de garage disponible ?
Pierre Woltmann : Quiconque a besoin de plus d’autonomie dès qu’il monte dans la voiture doit se préparer. Idéalement, cela devrait être fait par charge AC, qui est généralement plus efficace que la charge DC car il y a moins de perte de puissance en raison des courants plus faibles. La charge en courant alternatif est également plus douce car elle ne met pas autant de pression sur la batterie. Il y a moins d’ampérage qui coule avec la charge AC. La batterie peut absorber cela même à des températures de batterie très basses, ce qui signifie que la batterie n’a pas besoin d’être chauffée autant. La charge doit avoir lieu – qu’il s’agisse de courant alternatif ou continu – immédiatement avant de commencer un voyage via la minuterie de départ afin d’utiliser la température de batterie plus élevée pour gagner de l’autonomie ou immédiatement après la conduite afin d’utiliser la température de batterie plus élevée pour charger plus rapidement et plus efficacement.
Qu’arrive-t-il à une batterie froide dans une station de charge rapide ?
Pierre Woltmann : Quel que soit le modèle, l’algorithme du véhicule reconnaît quand la voiture est en charge sur une borne de recharge rapide DC. Les courants sont libérés quel que soit le niveau de charge et la température. Avec le chauffage actif que nous avons mis en place, nous réduisons considérablement le temps de charge par temps froid.
Quand les batteries haute tension atteignent-elles leur limite ?
Pierre Woltmann : Pour protéger la batterie, nous ne libérons plus d’électricité à partir du moment où la température centrale atteint moins 30 degrés Celsius. Mais pour que cela se produise, la voiture devrait être exposée à une température aussi extrême pendant une longue période. Évidemment, il est également possible de conduire un modèle e-tron avec un niveau de charge suffisant et une batterie haute tension préchauffée à des températures extérieures de moins 30 degrés Celsius.
D’un point de vue technique, quels conseils supplémentaires pouvez-vous donner pour l’hiver ?
Thomas Anzenberger : En utilisant l’ordinateur de la voiture et le moniteur d’autonomie de l’Audi MMI avec prédiction d’autonomie pendant la conduite, les clients peuvent lire directement l’autonomie qu’ils gagnent lorsque, par exemple, la température intérieure est réduite. L’autonomie peut être augmentée avec le mode Range. Cela restreint légèrement les fonctions de confort, la puissance d’entraînement et la vitesse maximale.
Photos : Audi
