對於電動汽車而言，充電過程在日常用車時可說是至關重要，充電所需的時間越短不僅越能滿足客戶的用車需求，也是提升消費者購買意願的關鍵因素。正因如此，當消費者在購買電動車前評估日常的使用便利性時，除了單純考慮最大充電容量之外，充電效率才是另一項關鍵要素。受益於高效的充電速度，Audi e-tron 車主使用最高達150 kW 的 DC 直流充電方式，享受 30 分鐘內即充滿 80% 的高效充電功率，其先進充電系統更可同步對鋰電池模組進行複雜的熱能管理。
Audi e-tron 的充電系統運用多項先進創新科技，以 e-tron 55 quattro 為例，裝設於座艙下方的高容量鋰電池組總重量約 700 kg，由 36 個電池芯模組所構成（e-tron 50 quattro 為 23 個），每一個模組再由 12 個帶狀小電池所組成，體積為長 2.28 m x 寬 1.63 m x 高 0.34 m，透由超過 35 組堅固的螺栓鎖附於車體底部，其安裝位置與車身配重均經過縝密考量。整套電池芯模組固定於封裝座上的擠型式隔層結構中，不僅能夠有效吸收撞擊負載，同時確保意外發生時不會因電池爆炸導致立即性危險。最上層鋁合金封裝蓋具備極佳的密封效果，至於熱能管理系統則是整合在最下方車身底板防護層，提供電池芯模組堅實的安全防護，讓高效率的充電系統得以完美運作。
Audi e-tron 的充電座提供兩種模式，上方為 AC 交流充電孔、下方為 DC 直流高功率充電孔，當使用 AC 交流充電時，系統會透過兩組車載充電器進行充電後再將電能透由電池連接盒傳遞至電池芯模組，若以「Audi極速充電站」的 DC 直流高功率充電槍進行充電，則系統便直接將電能透過電池連接盒傳遞至電池芯模組進行蓄電。在充電曲線方面，Audi e-tron 高效率的充電系統發揮強大優勢，透由輸出功率為 150 kW 的 HPC（High Power Charging）高原式充電曲線，其連續性和穩定度均領先其他品牌電動車款。
在理想條件下，當智能充電管理系統開始降低電流之前，大部分電動車會以最大輸出功率的狀態進行充電，然而這些充電系統通常僅限於在「峰值」這段極短時間內達到最大輸出功率，Audi e-tron 高效充電系統的最主要區別在於，系統會在充電容量達到 70％ 門檻之前即大幅降低其輸出功率；這項特性在日常用車時提供了顯著的優勢，透由 Audi 極速充電站的直流高功率充電服務，僅需充電 10 分鐘其續航里程即可行駛約 115 公里，而從 0% 充電至 80% 電力也僅需約 30 分鐘，整個充電過程約 45 分鐘即可完全充飽電力，不僅為 Audi e-tron 提供穩定而高效率的高原式充電曲線，並且能以最高達 150 kW 之充電功率覆蓋大部份充電過程，大幅減少充電所需時間；這些充電技術方面的優勢，為 Audi e-tron 在日常用車時帶來極佳的實用與便利性，也讓長途旅行中充電站點的規劃更具彈性。
Audi e-tron 50 quattro和 55 quattro 配置的水冷式高容量鋰電池組，可分別儲存 71 kWh（50 quattro）與 95 kWh（55 quattro）總電量，搭配先進熱能管理系統，大幅提升整體充電效率。這套系統能在車輛行進間、電池模組持續供應電能時，根據低速行駛和高速或激烈操駕等不同負載情況，提供不同程度的降溫需求；僅需較低的降溫需求時，系統會透過低溫冷卻器以冷卻電池和充電器，若需要較高的降溫需求，則系統會迅速透過制冷器加以進行冷卻。整套冷卻循環迴路的管線總長度達 40 米，透由四組冷卻循環迴路（內部共需填充 22 公升冷卻劑），可確保 Audi e-tron 的電池芯模組，即使在高應力水平或低溫情況下，溫度也能維持在攝氏 25 至 35 度的最佳範圍內。
高效率熱能管理系統即使在重負載下，也能確保 DC 直流高功率充電的運行，內建的加熱幫浦可有效運用高壓電池模組運作時，所產生的熱能來保持車廂內部的溫暖，提供鋰電池芯模組更長的壽命及出色的重複充放電效能，根據實際行駛環境的溫度不同，可為 e-tron 的續航里程提高多達 10％。
