Cztery dekady temu Audi wyznaczyło standardy w dziedzinie stałego napęd na cztery koła i w ten sposób zapoczątkowało zmianę paradygmatu w technice napędów w świecie motoryzacji i w sportach motorowych. Obecnie, do wykonania kolejnego kroku marka wykorzystuje wiedzę, którą na tym polu gromadziła od 1980 roku. Elektryczne quattro w modelach gamy e-tron stawia kolejny milowy kamień Audi w erze elektrycznej mobilności. Przyjemna jazda i wydajność łączą się teraz w jedną komplementarną całość.
Audi połączyło model e-tron i napęd na cztery koła quattro w mocny zestawienie wysokiej wydajności i wyraźnie zauważalnej ekonomiki użytkowania. Koncern z Ingolstadt produkuje na dużą skalę układ napędowy na cztery koła, który jest bardzo elastyczny, dynamiczny i precyzyjny, przy jednocześnie bardzo efektywnym wykorzystaniu dostępnej energii.
Dlaczego Audi używa elektrycznego napędu na cztery koła?
„Dla nas elektryczne quattro to doskonałe połączenie najlepszych osiągów i wysokiej wydajności” – mówi Michael Wein, szef projektów związanych z systemami sterowania napędami na cztery koła. „Łączymy zalety wydajności osi napędowej z przyczepnością i dynamiką napędu na wszystkie koła”. W obecnej gamie modelowej e-tron, przy dobrych warunkach trakcyjnych samochód napędzany jest przez koła tylnej osi. Jednocześnie pracuje też silnik na osi przedniej, nie jest on jednak zasilany. Ponieważ jest to silnik asynchroniczny, nie występują tu nieuniknione w podobnych warunkach straty związane z oporem elektrycznym, zatem ten układ napędowy zużywa małą ilość energii. Oś przednia – błyskawicznie i niezauważalnie dla kierowcy – jest włączana tylko w razie potrzeby, na przykład w przypadku zapotrzebowania na dynamiczną jazdę, na wysoki moment obrotowy lub w przypadku niskiego współczynnika tarcia spowodowanego deszczem, błotem lub śniegiem.
Co w porównaniu do konkurencji jest tak unikalnego w elektrycznym napędzie quattro?
Audi jest pierwszym producentem, który dzięki topologii napędu w modelu e-tron S, w skład którego wchodzi jeden silnik na przedniej osi i dwa silniki elektryczne zamontowane w obudowie na tylnej osi, umożliwił wytworzenie elastycznego rozdziału momentu obrotowego. W połączeniu z zaawansowanym sterowaniem i regulacją, elektryczne quattro, niezauważalnie i elastycznie aktywuje również koła osi przedniej, rozwiązując w ten sposób sprzeczne cele w zakresie dynamiki i wydajności. Audi oferuje takie funkcje, jak elektryczny rozkład momentu obrotowego między kołami tylnej osi, selektywne sterowanie rozkładem momentu obrotowego dzięki interwencji hamulca oraz wysoką sprawność rekuperacyjną w elektrycznym układzie napędowym. Dodatkowo, kierowcy wybierając odpowiedni program mogą dostosować wysoką elastyczność systemu do swoich osobistych preferencji.
Kiedy modele e-tron i e-tron S aktywują napęd na cztery koła?
Elektryczny napęd na wszystkie koła aktywuje się w sytuacjach pogarszającej się przyczepności, w szczególnie dynamicznych warunkach jazdy, gdy kierowca potrzebuje dużej mocy i przyczepności lub gdy pożądana jest maksymalna rekuperacja, czyli odzyskiwanie energii podczas hamowania i zwalniania. Jeśli kierowca zwolni samochód do poziomu 0,3 g, silniki elektryczne działają jak generatory, wykorzystując energię kinetyczną samochodu i przekształcając ją w energię elektryczną, która z kolei ładuje akumulator. Dotyczy to ponad 90 procent wszystkich przypadków hamowania w codziennych sytuacjach drogowych. Dopiero przy mocniejszym wciśnięciu pedału hamulca, system dodatkowo i płynnie uruchamia hamulce hydrauliczne. Na przykład podczas hamowania z prędkości 100 km/h, e-tron S może odzyskać energię kinetyczną z mocą do 270 kW ( dla porównania: bolidy w wyścigach Formuły E odzyskują do 250 kW). Jeśli kierowca potrzebuje pełnej mocy podczas przyspieszania, modele e-tron S zapewniają nawet 370 kW w trybie boostowania i 973 Nm momentu obrotowego. Czy to w trybie jazdy, czy w trybie rekuperacji: sterowanie zawsze wybiera najlepszy rozkład momentu obrotowego.
Jakie możliwości daje elektryczne quattro w porównaniu z konwencjonalnym napędem na cztery koła?
W modelach Audi e-tron przednią i tylną oś napędza jeden silnik elektryczny. Z kolei wersja e-tron S ma jeden silnik na osi przedniej i dwa na tylnej. Dzięki elektrycznemu sterowaniu momentem obrotowym – innymi słowy, dzięki specyficznemu rozwojowi momentu obrotowego na lewym i na prawym tylnym kole pojazdu – e-tron S z jeszcze większą zwinnością wchodzi w zakręt. Kluczowa zaleta: funkcje blokady mechanizmu różnicowego, a tym samym funkcje sportowego mechanizmu różnicowego, zostały osiągnięte w ramach jednego systemu, wyłącznie poprzez aktywację opartą na oprogramowaniu, bez mechanicznego połączenia między dwoma silnikami elektrycznymi tylnej osi. W konsekwencji, dzięki inteligentnemu sterowaniu napędem, Audi wdrożyło aktywny i w pełni elastyczny rozkład momentu obrotowego – poprzecznie, na tylnej osi.
Jak Audi osiągnęło tak dużą zmienność w elektrycznym układzie napędowym?
Audi łączy architekturę elektrycznego układu napędowego – nowość jeśli chodzi o samochody produkcji seryjnej – z zaawansowanymi jednostkami sterującymi, w których wszystkie kluczowe komponenty oprogramowania i ich integracja sieciowa zostały opracowane we własnym zakresie. W porównaniu z mechanicznym napędem na cztery koła, daje to w efekcie szybko reagujący układ napędowy. Na przykład opóźnienie w przypadku elektrycznego sterowania momentem obrotowym – innymi słowy, odstęp czasowy między pomiarem czujnika a aktywnym rozkładem momentu obrotowego – wynosi zaledwie 30 milisekund. To około jedna czwarta czasu reakcji układu mechanicznego. Ponadto napędy elektryczne zapewniają znacznie wyższy poziom momentu obrotowego. Do 220 Nm więcej momentu obrotowego może być przekierowane do koła znajdującego się po zewnętrznej stronie zakrętu, co ze względu na przełożenie odpowiada aż 2100 Nm na koło. Układ napędowy generuje pożądany moment obrotowy podczas pokonywania zakrętów w następujący sposób: samochód obraca się odpowiednio wokół osi pionowej w kierunku pokonywania zakrętów i dzięki temu jest wyjątkowo zwrotny. Gdy współczynnik tarcia na śniegu lub lodzie jest niski, przyczepność można również precyzyjnie zoptymalizować: Odpowiedni współczynnik tarcia kół napędowych jest mierzony i dzięki rozdziałowi momentu obrotowego odpowiednio wykorzystany, co poprawia ogólną przyczepność.
Jak osiąga się tę precyzyjną kontrolę nad układem?
Warunkiem wstępnym dla tej funkcji oprogramowania jest inteligentne połączenie. Jednostka sterująca napędem (DCU) rozdziela moment obrotowy pomiędzy elektrycznymi silnikami. Decydujące znaczenie dla optymalizacji efektywności ma możliwie najwyższa sprawność przetwarzania energii. Zintegrowana jednostka sterująca Elektronicznej Platformy Podwozia (ECP) wykorzystuje sygnały z czujników do monitorowania stanu pojazdu podczas jazdy i oblicza idealny rozkład momentu obrotowego w kierunkach wzdłużnym i poprzecznym. W ramach platformy pracuje sterowanie dynamiką pojazdu quattro, czyli elektryczne sterowanie rozkładem momentu obrotowego, jak również selektywne sterowanie rozkładem momentu obrotowego poprzez ingerencję w hamowanie kół przedniej osi. Na granicy dynamiki e-trona S, hamulec na zakrętach lekko zwalnia znajdujące się po wewnętrznej stronie koło przednie. Natomiast w modelu e-tron zasada ta dotyczy zarówno przedniego, jak i tylnego koła. W ten sposób, uzyskując efekt mechanicznego mechanizmu różnicowego osi, większy moment obrotowy jest kierowany na zewnątrz, a samochód bardzo pewnie i zwinnie wchodzi w zakręt. System kontroli trakcji (TCR) działa w odstępach jednej milisekundy. Jest to możliwe dzięki temu, że poszczególne elementy funkcjonalne systemu stabilizacji toru jazdy (ESC) zostały przeniesione bezpośrednio na silniki elektryczne. Jednostka sterująca napędem koordynuje system kontroli trakcji i sterowanie wszystkimi kołami, przy czym inżynierowie postawili na zwinność w podstawowym, sportowym układzie.
Czy kierowca może wpływać na charakterystykę elektronicznego quattro?
Kierowcy, za pomocą dwóch systemów pokładowych mogą dostosowywać funkcjonowanie elektrycznego quattro do swoich potrzeb. System Audi drive select, który jest standardowym wyposażeniem modeli e-tron, oferuje siedem profili: komfort, auto, dynamic, efficiency, indyvidual, allroad i offroad. Między innymi dzięki temu, funkcjonowanie elektrycznego napędu na cztery koła, ale również praca zawieszenia i innych systemów, mogą być dostosowane do warunków drogowych i osobistych preferencji kierowcy. System stabilizacji toru jazdy (ESC) zawiera cztery programy: Normal, Sport, Offroad i Off. W warunkach terenowych optymalizuje on stabilność, kontrolę trakcji i hamowania oraz aktywuje standardowy system kontroli zjazdu ze wzniesień. Dodatkowo, kierowcy mogą wybrać trzy poziomy odzyskiwania energii z hamowania: Na poziomie 0 samochód wchodzi w tryb żeglowania, na poziomie 1 samochód nieznacznie zwalnia. Na poziomie 2, który ma zakres hamowania do 0,13 g i odzyskuje największą ilość energii, kierowca operuje tylko jednym pedałem. W trybie sterowania manualnego samochód zachowuje wybrany wcześniej poziom rekuperacji.
Źródło: AUDI
