La electrificación avanza a pasos agigantados, aunque todavía no sabemos si el mercado, los conductores y las infraestructuras van de la mano en esta carrera. Al menos en España, que va por detrás de muchos países de nuestro entorno en este aspecto. La mayor preocupación a la hora de adquirir un coche eléctrico es la autonomía. Sin embargo, también va despertando un lógico interés las capacidades y tiempos de recarga. Audi trabaja en este sentido. Diseña, desarrolla y comprueba las celdas y los componentes de sus propias baterías en su centro de pruebas para baterías de alto voltaje en Gaimersheim.
Negro, rojo, dorado: estos son los colores que indican el estado de carga de una celda de batería. Durante la recarga, los iones de litio se depositan en el ánodo de grafito, y éste cambia de color dependiendo del estado de carga. Cuando está descargado, el grafito es negro; cuando la carga está a mitad de carga, se vuelve rojo; y cuando está completamente cargado, parece dorado. “Esto nos permite ver y evaluar el estado de carga”, explica Bernhard Rieger, experto en celdas de batería de la marca alemana.
El objetivo es cargar de manera uniforme
Cuando los electrodomésticos se cargan, no lo hacen de manera uniforme. Un electrodoméstico se cargará más rápidamente donde haya un mayor número de iones de litio, lo cual da lugar a una degradación del estado de carga. Lo ideal sería que el color fuera siempre el mismo. Para los clientes de Audi este trabajo garantiza que la batería de su vehículo eléctrico tendrá una autonomía y un rendimiento de carga excelentes.
El conflicto radica en que, cuanto mayor es la densidad energética, más tiempo se tarda en cargar la celda. Esto significa que los técnicos se enfrentan a un trabajo de equilibrio que les obliga, al menos, a mantener los tiempos de carga mientras van aumentando la densidad de energía. Para cargar mucha energía rápidamente, la capacidad de carga es el primer punto en la agenda de desarrollo del proyecto.
En este ámbito, dos modelos de Audi marcan hoy la pauta: las celdas de la batería de alto voltaje de 93 kWh utilizadas en el Audi e-tron GT quattro pueden cargar del 5 al 80% con hasta 270 kW de potencia en solo 22,5 minutos, en condiciones ideales. El Audi e-tron, que se lanzó al mercado en 2019, sigue considerando la referencia hoy en día gracias a su exclusiva curva de carga de tipo meseta,
“Por eso en Gaimersheim la atención no se limita a las celdas de la batería: todo el sistema, con su electrónica, el sistema de gestión térmica y el equipo de alto voltaje, tiene la misma relevancia para el concepto de carga rápida de Audi. Nuestros sistemas se diseñan desde el primer día enfocándose a la carga rápida, debido a la dificultad de aumentar la capacidad de carga más adelante”, afirma Rieger.
Temperaturas extremas para las baterías de Audi
Cada proyecto del vehículo conlleva una serie de pruebas de vida útil y de carga rápida en varios cientos de celdas de batería, que tienen que pasar por diferentes perfiles de carga y de exigencia. Se ejecutan en cámaras climáticas a temperaturas de entre -30° C y +60° C.
Para evaluar los efectos del envejecimiento de las celdas de batería, también se exponen a altas temperaturas durante aproximadamente un año. Esto permite a Audi simular una vida útil en el coche de hasta 15 años. Los bancos de pruebas de longevidad en Gaimersheim también permiten a los técnicos acelerar la recreación de escenarios de kilometraje de unos 300.000 kilómetros.
Otros ensayos son los de choque y sobrecarga, así como diversas pruebas de seguridad. Se pueden simular diversos escenarios de conducción para optimizar la gestión térmica o el funcionamiento de los componentes de alto voltaje.
