汽車廠商造電池忙，奧迪自己設計和開發電動汽車電池

電動汽車必須適合日常使用，購買決策受續航里程和電池充電性能的影響很大。出于這個原因，奧迪在其位于蓋默斯海姆的電池測試中心自行設計、開發和檢查電池單元和電池組件。

黑色、紅色、金色——這些顏色表示電池的充電狀態。在充電過程中，鋰離子沉積在石墨負極中，石墨根據充電狀態改變顏色。放電時，石墨呈黑色；充電到一半，變成紅色；充滿電后，石墨呈金黃色。

“這讓我們能夠看到和評估充電狀態，” 蓋默斯海姆奧迪電池測試中心的電池專家 Bernhard Rieger 博士解釋道。當電極充電時，它們不會均勻充電。在鋰離子數量最多的地方，電極充電速度最快。這導致充電狀態梯度。理想情況下，一切都是相同的顏色。但這需要一個極薄的電極，而該電極又具有可忽略的容量。“

在鋰離子電池的快速充電方面，技術在于精確的電流控制，以防止黃金區域的陽極過度充電。這會導致過早衰老，”Rieger 說。“這意味著我們的任務在于確保鋰離子電池的理想運行，以實現最佳的續航里程和充電性能。” 對于奧迪客戶來說，這保證了電池電動汽車具有出色的續航里程和充電性能。“一旦滿足了該系列的基本需求，充電容量就變得更加重要。”

Gaimersheim 蓋默斯海姆中心的技術人員因此面臨著相互沖突的目標。“我們有一個有限的電池包裹空間可供我們使用，我們必須將盡可能多的能量裝入其中，”Rieger 評論道。“但我們也希望能夠盡快為其充電。”

沖突在于能量密度越大，電池充電所需的時間越長。這意味著電池技術人員面臨著一種平衡行為，要求他們至少保持充電時間恒定，同時提高能量密度。為了快速充電大量能源，充電容量是項目開發議程上的一個早期點。在這一領域，如今有不少于兩款奧迪車型在設定標準：奧迪 e-tron GT quattro 中使用的 93 kWh 高壓電池中的電池可充電 5% 至 80%，功率高達 270 kW。理想條件下 22.5 分鐘。2019 年首次上市的奧迪 e-tron，以其獨特的高原式充電曲線，至今仍被視為標桿，

“我們在開發理想控制的電池和電流控制方面投入了大量時間，以實現盡可能快的充電時間以及高效率和長使用壽命，”Rieger 解釋說。因此，在蓋默斯海姆，重點不僅限于電池：整個電池系統及其電子設備、熱管理系統和高壓外圍設備與奧迪快速充電概念同樣相關。“我們的系統從第一天開始設計時就考慮到了快速充電，因為以后很難增加充電容量。只有一個完美平衡的整體包裝，從最早的階段開始，每一個細節都很重要，才能達到所需的充電特性。”

除了能量密度和充電容量的標準外，電池單元還滿足最高的使用壽命和安全標準。為此，單個電池和整個電池系統必須在蓋默斯海姆約 4,400 平方米的中心通過多項測試。每個車輛項目都需要對數百個電池進行各種使用壽命和快速充電測試。電池必須通過 Gaimersheim 技術人員在 -30 至 +60 °C 溫度之間的氣候室中執行的不同充電和負載曲線。“我們的測試和檢查在開始生產前大約四年的早期樣品階段開始，以便我們有時間在必要時進行重新調整”，電池專家 Rieger 解釋說。

為了評估電池的老化現象，它們還會在大約一年的時間里暴露在高溫下。這使奧迪可以模擬長達 15 年的車內使用壽命。Gaimersheim 的使用壽命測試臺還允許技術人員加速重建約 300,000 公里的里程場景。其他測試包括碰撞和過充測試以及各種安全測試。可以模擬不同的駕駛場景，以優化高壓組件的運行策略或熱管理。“這個應用程序使我們能夠對我們的電池進行最好的微調，”Rieger 說。“電池測量的新發現被重新發送回虛擬電池模型，因此我們可以觀察對車輛的影響。” 蓋默斯海姆也是原型電池建造設施的所在地。“在 Gaimersheim，我們有能力微調我們的電池設計和運營策略，以實現對奧迪來說完美的特性，”Rieger 總結道。“我如何操作和制造電池以充分利用它？這是我們每天在 Gaimersheim 電池測試中心回答的問題。”

所以，為了打造自己理想中的電動車，奧迪在電池領域下了苦功夫。未來，我們可以看到更多的汽車廠商打造自己的電池，增加產品的競爭力。