Reklama

Mechanika - Żródła napędu - silniki stosowane obecnie oraz w przyszłości

Modele hybrydowe typu plug-in marki Audi

dokument
pobierz +

Audi dynamicznie poszerza oferowaną gamę samochodów z napędem hybrydowym typu plug-in. Najnowsze modele A3 Sportback, Q3 i Q3 Sportback, a także Q8 uzupełniają portfolio samochodów segmentu aut kompaktowych i klasy wyższej. Ich wspólną zaletą jest pewne prowadzenie, proste zarządzanie ładowaniem i wysokie walory w codziennym użytkowaniu. Te trzy czynniki tworzą grupę podstawowych celów prac projektowych prowadzonych w Audi nad modelami hybrydowymi typu plug-in.

Audi oferuje modele PHEV (PHEV = ang. plug-in hybrid vehicle – pojazd hybrydowy typu plug-in) w siedmiu liniach produktowych. Po dużych modelach A6, A7 Sportback, A8 i Q7, latem 2020 r. oferta została poszerzona o wersję plug-in modelu kompaktowego: A3 Sportback. Jesienią opcja ta pojawiła się również w Audi Q8. Najnowsze modele hybrydowe typu plug-in to Q3 i Q3 Sportback. Te kompaktowe SUV-y są nowością w świecie elektrycznych wersji modeli rodziny Q. Wszystkie produkowane obecnie przez Audi hybrydy typu plug-in posiadają w nazwie skrót „TFSI e”.

Inteligentny system zarządzania jazdą: tryby jazdy i rekuperacja

Pierwszy z trzech celów prac projektowych nad modelami PHEV wiąże się z doświadczeniem pewnego prowadzenia pojazdu. Koncepcja napędu modeli PHEV zapewnia doskonałą wydajność i wysoką moc rekuperacji. W rezultacie duża część codziennych przejazdów może odbywać się z wykorzystaniem wyłącznie energii elektrycznej i przy zerowej emisji lokalnej. Przy niskich prędkościach, dźwiękowy system ostrzegawczy pojazdu generuje wymagany prawem e-sygnał akustyczny.

W trybie Auto Hybrid — głównym trybie pracy — silnik TFSI i silnik elektryczny inteligentnie i z maksymalną wydajnością dzielą się pracą: przy niskich prędkościach wykorzystując w pełni zasilanie elektryczne, przy wyższych silnik spalinowy TFSI, a często ich kombinację. Silnik elektryczny zapewnia wsparcie podczas przyspieszania i w momentach zapotrzebowania na moc przy dużych obciążeniach. Gdy kierowca mocno wciska pedał gazu, współpraca silnika elektrycznego i benzynowego gwarantuje dodatkową moc, tzw. boosting. Na przykład podczas przyspieszania z niskiej prędkości obrotowej, silnik elektryczny dostarcza mocy przez ten ułamek sekundy, którego turbosprężarka potrzebuje do wytworzenia ciśnienia. Podczas jazdy ze stałą prędkością obrotową, silnik czasami działa jako alternator, przesuwając w ten sposób punkt obciążenia jednostki TFSI na zakresy robocze o wyższej wydajności.

Predyktywna strategia działania wspomaga obniżenie zużycia benzyny i rekuperację podczas jazdy. W trybie hybrydowym i przy włączonej nawigacji, steruje ona układem napędowym w taki sposób, że proces ładowania akumulatora jest inteligentnie rozłożony na cały czas jazdy.

Strategia w sposób ciągły analizuje dane pozyskiwane z systemu nawigacji, czujników i systemów wspomagania kierowcy. Predyktywna strategia pracy, w czasie rzeczywistym uwzględnia takie sytuacje jak korki uliczne czy zagęszczenie ruchu w mieście i dostosowuje obliczenia do stylu jazdy kierowcy. Na podstawie tych informacji oblicza ogólny plan podróży. Jednocześnie, ściśle współpracując z predyktywnym asystentem wydajności (PEA), przygotowuje dokładny plan przejazdu krótszych dystansów. Asystent wydajności, do identyfikacji zbliżających się znaków drogowych, skrzyżowań, ograniczeń prędkości i pojazdów jadących przed naszym samochodem, wykorzystuje dane pozyskiwane z zamontowanych w pojeździe czujników.

Tryb hybrydowy zawiera w sobie dwa inne tryby, które kierowca może aktywować w systemie operacyjnym MMI. Jeżeli wybierze opcję „Battery hold”, zostanie utrzymany bieżący stan naładowania akumulatora, na przykład w celu zaoszczędzenia energii na późniejszą jazdę w mieście w trybie zasilania wyłącznie elektrycznego. W trybie „Battery charge” natomiast, akumulator ładuje się podczas jazdy, aby później dostępna była większa ilość energii do jazdy na zasilaniu elektrycznym w podobnych jak powyżej okolicznościach. Kierowcy mogą korzystać z przycisku EV w celu nadania priorytetu jeździe w trybie wyłącznie elektrycznym.

Gdy tylko kierowca zdejmie stopę z pedału gazu, system zarządzania napędem hybrydowym i predyktywny asystent wydajności wspólnie wybierają jedną z dwóch możliwości: żeglowanie z dezaktywowanym napędem lub przyhamowanie — jak w przypadku A3 i Q8 — za pomocą silnika elektrycznego wiążące się z rekuperacją. Kiedy automatyczna skrzynia biegów w każdym z modeli jest ustawiona na tryb S, pojazd przechodzi w wyraźny tryb żeglowania połączony z rekuperacją.

Silnik elektryczny samodzielnie przeprowadza operacje hamowania z siłą do 0,3 g — tj. ogromną większość takich operacji wykonywanych podczas codziennej jazdy — i odzyskuje przy tym energię. Hamulce aktywowane przez elektryczny wzmacniacz siły hamowania włączają się do akcji tylko wtedy, gdy kierowca mocniej wciśnie pedał hamulca. Ta zmiana jest prawie niezauważalna. Pedał hamulca zawsze doskonale przekazuje informacje zwrotne, co pozwala precyzyjnie modulować nacisk. Rekuperacja działa nieprzerwanie. Podczas hamowania, modele A3 TFSI e i Q3 TFSI e odzyskują do 40 kW energii, a Q8 TFSI e quattro — do 80 kW energii.

O działaniu napędu informują kierowcę odpowiednie wyświetlacze. Poza bieżącym zapotrzebowaniem na moc wyjściową systemu, cyfrowy zestaw wskaźników wyświetla aktualny tryb systemu Audi drive select i tryb jazdy, a także stan naładowania akumulatora. Pokazuje też zasięg pojazdu na zasilaniu elektrycznym i zasięg całkowity. Centralny wyświetlacz MMI wizualizuje przepływ energii oraz odległość przejechaną na silniku spalinowym i na silniku elektrycznym.

Wygoda ładowania w domu i w drodze

Drugim aspektem prac projektowych Audi jest zarządzanie ładowaniem. Modele PHEV klasy kompaktowej ładuje się odpowiednio z mocą 2,9 kW i 3,6 kW, podczas gdy modele klasy średniej i wyższej — z mocą do 7,4 kW. Naładowanie akumulatora z gniazda przemysłowego zajmuje od 2,5 do 4,5 godziny. Z uwagi na większe zużycie energii, pojazdy wyższych klas są wyposażone w większe akumulatory i w konsekwencji większą pojemność ładowania.

Większość użytkowników pojazdów PHEV ładuje je raz lub dwa razy dziennie, zwykle wieczorem we własnym garażu lub w pracy. Według badania przeprowadzonego przez niemieckie Federalne Ministerstwo Transportu i Infrastruktury Cyfrowej, 95% wszystkich prywatnych przejazdów w Niemczech odbywa się na dystansie mniejszym niż 50 km, a 99% — na dystansie mniejszym niż 100 km. Oznacza to, że hybrydy typu plug-in marki Audi odpowiadają profilowi typowego klienta. Model Q8 55 TFSI e** na zasilaniu czysto elektrycznym przejeżdża do 59 km (wg. standardów NEDC), a modele Q3 i Q3 Sportback 45 TFSI e** — do 61 km. Kompaktowy A3 Sportback 40 TFSI e** może przejechać w ten sposób nawet 78 km przy zerowej emisji lokalnej.

Usługa ładowania Audi e-tron gwarantuje wygodne ładowanie w trasie. Jedna karta zapewnia dostęp do 155 000 punktów ładowania prądem zmiennym w 26 krajach europejskich. Wszystkie hybrydy typu plug-in marki Audi są standardowo wyposażane w dwa przewody: kabel kompaktowego układu ładowania do gniazd domowych i przemysłowych oraz kabel Mode 3 z wtyczką typu 2 do ładowania w publicznych stacjach ładowania.

Aplikacja myAudi pozwala klientom korzystać z usług Audi connect przy użyciu smartfona. Usługi te pozwalają na zdalne sprawdzenie stanu akumulatora i zasięgu, uruchomienie procesów ładowania, zaprogramowanie zegara ładowania i dostęp do statystyki ładowania i zużycia energii. Aplikacja i wyświetlacz pokazują stacje ładowania w bieżącej lokalizacji oraz w miejscu przeznaczenia. Aplikacja może również służyć do włączenia ogrzewania lub klimatyzacji samochodu przed wyruszeniem w drogę. W zależności od wersji wyposażenia, mogą również włączyć w ten sposób ogrzewanie kierownicy, foteli, lusterek oraz przedniej i tylnej szyby, a także wentylację siedzenia.

Zrób miejsce: przydatność na co dzień

Trzecim aspektem prac projektowych jest przydatność w codziennym użytkowaniu. Wynika ona przede wszystkim z pierwszych dwóch kwestii, czyli częstego funkcjonowania na zasilaniu czysto elektrycznym i prostego zarządzania ładowaniem. Jednak równie istotna jest odpowiednia ilość miejsca dla pasażerów i na bagaż oraz wysoki poziom dostosowania do zmienności codziennych i związanych ze spędzaniem wolnego czasu zadań. Konstrukcja akumulatora litowo-jonowego w modelach hybrydowych typu plug-in jest kompaktowa i pozwala zaoszczędzić miejsce. Została też zintegrowana z konstrukcją pojazdu. Położenie instalacji zależy od platformy technologicznej: W modelach PHEV z silnikiem montowanym wzdłużnie (MLB) akumulator znajduje się pod powierzchnią bagażnika. W modelach z silnikiem montowanym poprzecznie (MQB) znajduje się pod podłogą, przed osią tylną, a zbiornik paliwa jest zlokalizowany pod bagażnikiem. Pomimo tego, że poziom podłogi bagażnika jest tu nieco podniesiony w porównaniu z modelami konwencjonalnymi, nie ma w niej stopnia. Bagażnik ma równą podłogę i nie stwarza ograniczeń w zakresie ładowania pojazdu. Z wyjątkiem modelu A8 TFSI e, nadal dostępny jest hak holowniczy, zwykle o takiej samej sile uciągu jak w konwencjonalnym odpowiedniku danej hybrydy.

Dobrane do każdego modelu: komponenty techniczne

Audi projektuje modele PHEV jako hybrydy równoległe, zarówno z silnikami montowanymi wzdłużnie jak i poprzecznie. Rolę silnika spalinowego zawsze pełni jednostka benzynowa. W kompaktowych modelach A3 Sportback**, Q3** i Q3 Sportback** jest to silnik 1.4 TFSI o mocy wyjściowej 110 kW (150 KM). Hybrydy typu plug-in z linii produktowych A6** i A7 Sportback** są wyposażone w silnik 2.0 TFSI o mocy 185 kW (252 KM). Q8**, A8** i Q7** napędza silnik 3.0 TFSI, który wytwarza moc 250 kW (340 KM).

Silnik elektryczny jest maszyną synchroniczną, stale wzbudzaną magnesami trwałymi (PSM), o mocy od 80 do 100 kW, zależnie od modelu. Jest zintegrowany z obudową automatycznej skrzyni biegów, gdzie wraz ze sprzęgłem, które łączy silnik TFSI z układem przeniesienia napędu, tworzy tzw. moduł hybrydowy. Elektryczna pompa olejowa automatycznej skrzyni biegów zapewnia zasilanie olejem, a w związku z tym biegi zmieniają się nawet wtedy, gdy silnik TFSI jest nieaktywny.

W kategoriach przenoszenia mocy, hybrydy typu plug-in unaoczniają mnogość rozwiązań technicznych stosowanych przez Audi. W modelach kompaktowych, sześciobiegowa, automatyczna skrzynia biegów S tronic przekazuje siłę napędową na koła przednie. Modele klasy średniej-wyższej i luksusowej, w których silniki montowane są wzdłużnie, są wyposażone albo w 7-biegową przekładnię S tronic albo w 8-biegową - tiptronic, a napęd quattro stanowi wyposażenie standardowe. Modele A6 i A7 Sportback są wyposażone w napęd quattro z techniką ultra, czyli automatycznie załączającym się napędem osi tylnej. A8, Q7 i Q8 mają stały napęd na cztery koła quattro z czysto mechanicznym, międzyosiowym mechanizmem różnicowym.

W zależności od modelu, akumulator litowo-jonowy magazynuje od 13,0 do 17,9 kWh energii. W modelach kompaktowych i Q8 TFSI e quattro, zbudowany jest z ogniw pryzmatycznych umieszczonych w stałej obudowie. Obwód chłodzący akumulatora połączono z obwodem niskotemperaturowym obejmującym też silnik elektryczny i układ energoelektroniczny. Poprawia to wydajność silnika elektrycznego i gwarantuje dłuższą dostępność mocy akumulatora przy wyższym obciążeniu i wysokiej temperaturze zewnętrznej.

Nawet siedem profili jazdy: system wyboru dynamiki jazdy Audi drive select jako wyposażenie standardowe

System wyboru dynamiki jazdy Audi drive select stanowi wyposażenie standardowe wszystkich modeli PHEV marki Audi. W zależności od modelu, oferuje do siedmiu profili jazdy, które kierowca może wybrać w systemie MMI: comfort, efficiency, auto, dynamic, individual, offroad i allroad. System Audi drive select ma wpływ na ustawienia napędu, automatycznej skrzyni biegów, układu kierowniczego i zawieszenia, a także na różne systemy opcjonalne, na przykład na zawieszenie pneumatyczne. W zależności od ustawienia, zmienia się również interakcja między układami: na przykład wartości progowe, od których oba napędy współpracują ze sobą lub silnik elektryczny dostarcza impuls, a tym samym maksymalny moment obrotowy.

inf Audi


Reklama