Audi e-tron batteripack

AudiBatt5

Audi har släppt intressanta bilder på deras kommande e-tron elbils batteripack. Batteripacket som kommer vara på 95 kWh är på samma gång snarlik men ändå olik Teslas batteripack.

Första likheten, att batterierna är i ett platt paket i bottenplattan delar Audi inte enbart med Tesla utan med många andra elbilar.

AudiBatt2

Att dela av batteriutrymmet med brandväggar till mindre enheter är dock något som vi hittills enbart sett i Teslas batteripack. Ja, de har till och med patent på det. Fast Audi behöver inte vara oroliga för patentintrång då Tesla har släppt alla sina patent fria att användas av vem som helst – inklusive deras konkurrenter.

Audi har dock fler brandväggar i sitt batteripack än Tesla som delar upp sitt batteriutrymme i 12 delar. Audis brandväggar delar upp utrymmet i hela 36 mindre delar. Brandväggarna är både till för att begränsa att en batteribrand kan sprida sig till omkringliggande celler och för att ge batteripacket och därmed bottenplattan vridstyvhet. I både Tesla och Audi är batteripacket en aktiv del i bottenplattan.

Batteribrand kan uppstå om cellerna överbelastas eller kortsluts. Förutom att begränsa branden med brandväggar har Tesla även patent på särskilda rökkanaler där röken och lågorna ska ventileras ut från batteripacket. Audi verkar ha använt även det patentet, rökkanalerna på sidan av batteripacket är väl synliga.

AudiBatt1

De enskilda battericellerna är däremot väldigt annorlunda mot Teslas. Istället för tusentals cylindriska små battericeller använder Audi sig av några hundra så kallade påsbatterier. I vart och ett av utrymmen mellan brandväggarna hamnar en batterimodul bestående av 12 påsbatterier i en aluminiumkassett.

En påsbatteri ser väldigt annorlunda ut än en cylindrisk battericell men innehåller egentligen exakt samma saker: en anod- och en katodfolie med en tunn pappersblad indränkt i litiumsaltlösning mellan dem. I cylindriska cellen har folierna rullats tight ihop i en rulle – i påscellen har de vakuumförpackats orullade som de är. Platta batteriet i din mobiltelefon är en påscell.

När batteriet ansträngs -laddas eller urladdas snabbt- kan den svälla. En cylinderformad batteri kan stå emot det bättre då dess väggar kramar runt battericellen. Påsbatterier har ingen mekanisk styrka som håller emot om batteriet sväller. (När man pratar om mobilbatterier som ”exploderar” menas det oftast att de har svällt up.)

Påsbatterierna i e-tron ger alltså inte samma mekaniska stabilitet till batteripacket som de cylindriska cellerna i Teslas, därför stoppade Audi in fler brandväggar i ett fackverk för att få samma styvhet i konstruktionen.

AudiBatt3

Batterier som belastas, laddas eller urladdas snabbt blir också varma. Men batterier gillar inte värme. Därför bör de kylas vid till exempel snabbladdning. Batterier trivs bäst i rumstemperatur, blir de för varma kan deras livslängd begränsas. Det är därför till exempel nya Nissan Leaf har problem med både långsam laddhastighet och begränsad livslängd på batterierna för de saknar kylning.

Tesla har löst batterikylningen genom att montera kylslangar mellan batteriraderna. Var och en av de tusentals små cylindriska battericellerna har direktkontakt med en kylslang på minst en sida som transporterar bort all värme som uppstår vid användning. (Eller på vintern värmer upp batterierna till rumstemperatur genom att cirkulera varmvatten i ledningarna.) Det blir väldigt effektiv kylning – men konstruktionen med kylslangar inbäddade mellan cellerna är ganska komplicerad och därmed dyr.

Audi har istället placerat kylkanalerna i botten av batteripacket. Battericellerna står ovanpå ett tätt nät av kylkanaler som kyler (eller på vintern värmer) dem. Kylningen blir mindre effektiv -det är endast nedre kanten av varje påsbatteri som står i direktkontakt med kylkanalerna- men konstruktionen är mycket enklare och billigare. Genom ökad genomströmning av kylvätskan kan Audi delvis kompensera den mindre kylytan mot cellerna – men riskerar ändå att battericellernas ovandel kan bli betydligt varmare än deras undersida. Aluminiumlådan varje dussin påsbatterier sitter i är till för att hjälpa avleda värmen även från batteriernas ovansida.

AudiBatt4

Ovan bild visar uppbyggnaden av Audis batteripack. Det ser krångligt ut men är ändå en kostandsoptimerad konstruktion om man jämför mot Teslas. Batteripacket på 95 kWh består av 36 mindre batterimoduler som var och en består av 12 påsceller. Detta ger att varje batterimodul är på 2.6 kWh och varje cell på 220 Wh.

Genom att lägga till eller minska antalet batterimoduler kan Audi i framtiden tillverka elbilar med större eller mindre batterikapacitet. Teslas batteripack är väldigt svår att plocka isär. Allting är hoplimmat, och med kylkanaler som löper mellan cellerna är det väldigt svårt att byta ut enstaka battericeller om det skulle behövas. Audis lösning verkar vara mer lättservad där de 36 mindre batterimodulerna kan plockas ut och bytas. Om Audi, eller rent av hela Volkswagengruppen kommer använda samma standardiserade batterimodul i sina elbilar kan de få enorma skalfördelar vid tillverkningen.

Audi verkar ha ansträngt sig för att förädla Teslas grundidé med kyld platt batteripack. Det går ändå inte svart på vitt säga vilket batteripack som är ”bättre” – båda har sina för- och nackdelar. Teslas batteripack kan nog få en jämnare och bättre kylning – men Audis lösning kan visa sig vara ”tillräckligt bra”, till skillnad från Teslas ”överkurs”. Vid snabb acceleration hämtas enorma mängder energi ur batterierna på kort tid vilket hettar upp dem. En icke-vågad gissning är därför att Audi e-tron inte kommer kunna komma upp i samma ”ludicrous” acceleration som Tesla Model S.

Även vid snabbladdning blir batterierna varma. Audi e-tron kommer kunna laddas med upp till 150 kW till skillnad från Teslas max laddeffekt på 120 kW. Det tyder i alla fall på att Audi har löst batterikylningen bra – fast man ska komma ihåg att max laddeffekt uppnås endast i början av laddningen, och endast om batterierna är tomma. Alla elbilar minskar därefter laddeffekten för att skydda batterierna. Försöker man ladda batterierna för snabbt överhettas de och åldras i förtid. Hur länge man kan ladda med max effekt innan man måste sänka laddhastigheten är i mångt och mycket beroende av hur bra man kan kyla batterierna. Angiven max laddeffekt i sig ger alltså inte hela bilden av hur lång tid snabbladdningen kommer ta. Det fick nya Nissan Leaf ägare bittert erfara då deras okylda batteripack orkar endast med två snabbladdningar i rad innan den upphettas så pass mycket att laddhastigheten stryps.

Audi e-tron verkar bli en ”riktig” Tesla-utmanare med både batteripack och räckvidd i ”Tesla-paritet”. Till och med laddnätverket hoppas Audi fixa i och med Ionity laddstationerna. Återstår att se priset. Lyckas Audi tillverka e-tron till ett attraktivt pris kan den bli en riktig utmanare till Tesla Model S.

Synd bara på namnet. Audi envisas med att kalla alla sina bilar som är det minsta lilla elektrifierade för e-tron. De har redan flera ”e-tron” modeller ute – i form av laddhybrider. Nu ska de släppa en ren elbil med samma namn… undrar hur förvirrade kunderna blir. Men största problemet får de nog ändå i Frankrike där étron betyder bajskorv

Tagged , . Bookmark the permalink.