Strategia napędu elektrycznego Audi: Audi e-tron


http://www.audiblogpl.com/2012/11/strategia-napedu-elektrycznego-audi.html
Zastosowanie napędu elektrycznego to kluczowa technika Audi. Marka ciągle powiększa i definiuje na nowo przewagę dzięki technice. Inżynierowie pełną parą prowadzą prace rozwojowe nad wszystkimi elementami łańcucha technologicznego. Na przykład nad nowatorskimi metodami ładowania akumulatora, inteligentnymi strategiami pracy silników i nad elektrycznym napędem na cztery koła – e-tron quattro.

Celem prac jest stworzenie koncepcji pojazdów niedopuszczających żadnych kompromisów, oferujących maksymalne właściwości użytkowe i posiadających wszystkie najmocniejsze strony marki Audi. Charakter napędzanych elektrycznie pojazdów określać będą fascynacja i emocje przyszłych kierowców. Już od 2014 r. na rynku pojawią się pierwsze modele hybrydowe Plug-in produkcji Audi. W nieco dalszej przyszłości technologia e-tron ma stać się jednym z rynkowych filarów producenta. W roku 2020, Audi chce stać się czołowym producentem pojazdów segmentu premium z napędem elektrycznym.

Już teraz Audi pokazało, jak ogromny potencjał posiada napęd elektryczny. Audi R8 e-tron ustanowiło rekord świata na Północnej Pętli toru Nürburgring, a Audi R18 e-tron quattro zwyciężyło w klasyfikacji łącznej 24-godzinnego wyścigu w Le Mans. Wszystkie rodzaje napędu przyszłości stosowane przez Audi będą odpowiadać wymogom zrównoważonego rozwoju, będą cechować się wysoką efektywnością i dynamiką oraz będą dostarczać dużych emocji.

Pojęciem e-tron producent określa wszystkie samochody, które mogą pokonać dłuższe odcinki drogi korzystając jedynie z napędu elektrycznego. Do 2020 r., Audi chce wprowadzić na rynek jeden model e-tron w każdym segmencie. Łączna ilość tych aut sprzedanych w ciągu roku powinna osiągnąć sześciocyfrową liczbę. Już dziś stworzono różne pojazdy prototypowe.

Chcąc spełnić różne oczekiwania odbiorców z całego świata, Audi prowadzi prace badawczo-rozwojowe dotyczące wszystkich aspektów elektromobilności. Rozwijane przy tym koncepcje, dzięki nowatorskim pomysłom i sportowym, nowoczesnym samochodom marki Audi, oferują maksymalne właściwości użytkowe, niedopuszczające żadnych kompromisów. Charakter pojazdów napędzanych elektrycznie będą określać fascynacja i emocje kierowców.

Szeroko zakrojona strategia Audi dotycząca stosowania napędu elektrycznego uwzględnia wszystkie pokrewne koncepcje. Jedna z nich dotyczy napędzanego elektrycznie, superszybkiego auta sportowego Audi R8 e-tron, które z końcem bieżącego roku pojawi się na drogach.

Równocześnie inżynierowie Audi skonstruowali kilka modeli prototypowych, w których zastosowano inne pomysły, jak np. Audi A3 e-tron concept. Pojazd ten, stworzony jako hybryda równoległa w technice Plug-in, w produkcji seryjnej znajdzie się w 2014 r. Nieco później pojawią się modele Q7 i A4 z napędem hybrydowym Plug-in.

Alternatywę do koncepcji hybrydy równoległej, stanowi koncepcja podziału sił napędowych między osiami, generowanych przez silnik spalinowy i napęd elektryczny. Zasada ta legła u podstaw projektu studyjnego e-tron quattro, stworzonego na bazie Audi A5. Dwa silniki elektryczne stanowią uzupełnienie silnika 2.0 TFSI. Jeden z nich jest zamontowany przy osi przedniej, a drugi przy osi tylnej.

Prototyp LMP1 R18 e-tron quattro, zwycięzcę 24-godzinnego wyścigu w Le Mans, wykonano zgodnie z tą koncepcją. Zamontowany pośrodku silnik V6-TDI o poj. 3,7 l generuje moc 275 kW (510 KM), która przenoszona jest na koła tylnej osi. Koła osi przedniej mogą być napędzane w ciągu krótkiego odcinka czasu mocą dwa razy 75 kW (102 KM), generowaną przez napęd elektryczny. Potrzebna do tego energia, rekuperowana podczas hamowania, pochodzi z akumulatora energii kinetycznej.

Natomiast kompaktowe Audi A1 e-tron, wyposażone w dodatkowy silnik zasilający akumulator Range Extender, jest doskonałe do jazdy w wielkich aglomeracjach. Jego elektryczny silnik generuje maksymalną moc 75 kW, a zasięg przy wykorzystaniu tylko napędu elektrycznego wynosi prawie 50 km. Umieszczony z tyłu pojazdu silnik Wankla o pojemności 254 cm3 i 15 kW mocy elektrycznej, dzięki doładowywaniu przy pomocy generatora akumulatora o pojemności 12 kWh, umożliwia pokonywanie odcinków o łącznej długości do 250 km. Audi podjęło zakrojone na szeroką skalę próby z pierwszymi egzemplarzami Audi A1 e-tron. Przeprowadzono je w Monachium w warunkach użytkowania flotowego. Podczas jazd, samochody pokonały łącznie ponad 50 tys. kilometrów.

Test obejmował dwie fazy. W pierwszej fazie brała udział szeroka rzesza kierowców, którzy mogli ładować samochody na ogólnodostępnych stacjach ładowania i w miejscu pracy. W fazie drugiej, skoncentrowano się na użytkownikach, którzy ładowali Audi A1 e-tron w domu, przy pomocy urządzeń do ładowania Wallbox. Obie fazy poprzedzono etapem wstępnym, podczas którego Audi każdemu uczestnikowi oddało do dyspozycji Audi A1 1.4 TFSI służące za pojazd kontrolny, by w ten sposób umożliwić bezpośrednie porównanie samochodu napędzanego elektrycznie i konwencjonalnie, za pomocą silnika benzynowego.

Pod koniec września próby flotowe zostały zakończone. Znane są już ważne rezultaty dotyczące użytkowania aut przez odbiorców, infrastruktury umożliwiającej ładowanie pojazdów i ich osiągów.
Według podsumowań, znaczna ilość użytkowników Audi A1 e-tron musiała na początku testu przede wszystkim nauczyć się, jak w pełni wykorzystywać zasięg pojazdu na napędzie elektrycznym. Nauka nie trwała długo, wielu kierowców odbywało podróże autostradą daleko poza obszar monachijskiej aglomeracji. Nie użytkowali Audi A1 e-tron w sposób odbiegający od sposobu, w jaki korzystali z Audi A1 1.4 TFSI. Po krótkim czasie, uczestnicy testu jeżdżący kompaktowym pojazdem z napędem elektrycznym byli bardzo zadowoleni z niego i z wrażeń, jakie dostarczała jazda tym autem. Postrzegali siebie jako trendsetterów nowego rodzaju mobilności.
 
W trakcie trwania testu, odsetek odcinków pokonywanych na napędzie elektrycznym wzrósł z 76 do 91 proc. Dzięki temu, kombinacja kosztów zużywanej energii była bardzo korzystna dla użytkownika.

Koszty ekologicznego prądu wytwarzanego z zachowaniem zasad zrównoważonego rozwoju, który samochody Audi A1 e-tron „tankowały” na terenie miasta Monachium oraz koszty niewielkich ilości paliwa potrzebnych dla zwiększającego zasięg dodatkowego silnika Range Extender wyniosły, zależnie od indywidualnego stylu jazdy, od czterech do siedmiu euro na 100 km.

Audi będzie kontynuować próby z modelem A1 e-tron. Producent bierze udział w programie „Schaufenster Elektromobilität“ („Witryna elektromobilność”), który rozpocznie się na początku 2013 roku i jest wspierany przez niemieckie Federalne Ministerstwo Rozwoju i Badań. W jego ramach, marka Audi zaangażuje się w regionach Bawaria/Saksonia, Berlin-Brandenburgia i Badenia-Wirtembergia. W każdym z nich położy nacisk na inny zakres tematyczny.

Całościowe podejście, jakie Audi ma do elektromobilności, obejmuje również inną wielce obiecującą koncepcję – technologię Dual-Mode Hybrid. Obecnie, projekt ten znajduje się w fazie opracowań wstępnych. Do fazy prób skierowano właśnie pierwsze prototypy wykonane na bazie Audi A1. Układ napędowy składa się tu zasadniczo z silnika spalinowego, dwóch silników elektrycznych i jednostopniowej przekładni biegów.

Silnik spalinowy, to będąca efektem własnej myśli technicznej trzycylindrowa jednostka TFSI o pojemności 1,5 l. Skonstruowano ją na bazie silnika dwucylindrowego. Ma moc 90 kW (122 KM) i moment obrotowy 200 Nm. Trzycylindrowy silnik spalinowy połączony jest z silnikiem elektrycznym (EM1), który spełnia głównie funkcję startera i generatora. Generuje moc 50 kW (68 KM) i maksymalny moment obrotowy 210 Nm.

Zadania związane z zapewnieniem ciągu na napędzie elektrycznym, pełni drugi silnik elektryczny (EM 2). Generuje on moc 85 kW (116 KM) i maksymalny moment obrotowy 250 Nm. Bardzo zmniejszona pod względem rozmiaru jednostopniowa przekładnia umożliwia, zależnie od potrzeb, załączanie lub odłączanie silnika spalinowego oraz generatora od pozostałych elementów układu napędowego.

Koncepcja Dual-Mode Hybrid umożliwia korzystanie z różnych trybów napędu. W przedziale prędkości z jakimi poruszamy się w obszarze zabudowanym, tj. od zera do 55 km/h, pojazd jest napędzany wyłącznie przez silnik elektryczny EM2 (tryb jazdy elektrycznej). Potrzebna do jazdy energia pochodzi z akumulatora trakcyjnego. Ponadto istnieje możliwość poruszania się na napędzie szeregowym. W tym przypadku silnik spalinowy i silnik elektryczny (EM 1) wytwarzają energię elektryczną, by akumulator wesprzeć, odciążyć lub zastąpić, jeśli jest wyczerpany.

Najwyższa prędkość pojazdu napędzanego elektrycznie wynosi 130 km/h. Powyżej prędkości ok. 55 km/h, system napędowy umożliwia bezpośrednie podłączenie silnika spalinowego i generatora (EM 1) do układu napędowego. Taki tryb jazdy hybrydowej cechuje się elastycznością, optymalnego pod względem sprawności i efektywności, połączenia obu rodzajów jednostek napędowych. Powyżej prędkości 130 km/h, samochód jest napędzany głównie przez silnik spalinowy. W razie potrzeby, np. by ograniczyć zużycie paliwa lub chwilowo podnieść moc systemową, silnik elektryczny EM 1 może wesprzeć trzycylindrowy silnik TFSI.

Poza wymienionymi trybami wybieranymi przez system zarządzania napędem, zależnie od sytuacji, kierowca może zaprogramować styl jazdy ekonomicznej lub dynamicznej. Ponadto, w przedziale prędkości z jakimi poruszamy się w obszarze zabudowanym, można przy pomocy przycisku EV aktywować jazdę w trybie elektrycznym. Niezależnie od trybu napędu, podczas jazdy kierowca czuje się podobnie jak podczas jazdy samochodem napędzanym akumulatorowo. Nie odczuwa zmian biegów, ani nie zauważa zmian w pracy silnika.

W pojazdach koncepcyjnych stworzonych na bazie Audi A1 e-tron, w których zastosowano koncepcję Dual-Mode Hybrid, moc systemowa wynosi 130 kW (177 KM).

Umożliwia ona przyspieszenie od zera do 100 km/h w czasie poniżej 9 s. Akumulator mogący magazynować energię 13,1 kWh jest zamontowany tak, że jego większa część znajduje się pod tylnym siedzeniem. Umożliwia jazdę w trybie elektrycznym na odcinku ok. 50 km, co sprawia, że średnie zużycie paliwa wynosi ok. 1,5 l na 100 km, a emisja CO2 jest niższa niż 35 g na km.