La Premium Platform Electric (PPE) di Audi, sviluppata in collaborazione con Porsche, è un componente chiave per l’espansione del portafoglio globale di modelli Audi completamente elettrici. Per la prossima generazione di veicoli elettrici Audi, l’azienda ha riprogettato i motori elettrici, l’elettronica di potenza, la trasmissione, nonché la batteria ad alto voltaggio e tutti i relativi componenti, adattandoli esattamente alle esigenze dei veicoli elettrici a batteria.
L'Audi Q6 e‑tron è il primo modello di produzione dotato di DPI. (Post precedente.)
Motori. Tutti i componenti della catena cinematica dei DPI sono progettati per essere ancora più compatti rispetto ai sistemi di azionamento sviluppati e installati in precedenza e si distinguono per una maggiore efficienza. In totale, le misure di efficienza attorno ai nuovi motori elettrici per i DPI consentono 40 chilometri di autonomia extra rispetto all’Audi e-tron di prima generazione.
Nel settore della produzione il grado di automazione e la verticalità della produzione sono aumentati notevolmente. I nuovi motori elettrici per i DPI richiedono circa il 30% in meno di spazio di installazione rispetto a quelli dei precedenti modelli elettrici. Il loro peso è stato ridotto di circa il 20%.
Il PSM (motore sincrono a magnete permanente) sull'asse posteriore della serie Audi Q6 e-tron ha una lunghezza di 200 millimetri. L'ASM (motore asincrono) sull'asse anteriore ha una lunghezza di 100 millimetri. Quando non viene utilizzato, è in grado di ruotare liberamente senza significative perdite di resistenza.
Il nuovo avvolgimento a forcina e il sistema di raffreddamento diretto a spruzzo d'olio nello statore del motore elettrico contribuiscono in modo sostanziale all'aumento dell'efficienza del sistema di azionamento. Ad esempio, il fattore di riempimento è aumentato al 60% rispetto al 45% degli avvolgimenti convenzionali utilizzati in precedenza.
All'aumento dell'efficienza contribuisce anche una pompa dell'olio elettrica nella trasmissione. Grazie al raffreddamento dell'olio del rotore, Audi ha potuto rinunciare in gran parte all'uso di elementi pesanti di terre rare, aumentando contemporaneamente la densità di potenza del 20%.
Elettronica di potenza e trasmissione per i DPI. L'elettronica di potenza (inverter) controlla il motore elettrico e converte anche la corrente continua della batteria in corrente alternata. I dati per il controllo esatto dell'inverter vengono forniti dal computer di dominio HCP1 (piattaforma di calcolo ad alte prestazioni 1), responsabile del sistema di azionamento e della sospensione.
Nella versione più potente dell'inverter raffreddato ad acqua sono installati semiconduttori in carburo di silicio. Grazie alla loro efficienza, superiore del 60%, eccellono soprattutto sotto carico parziale e sono più affidabili. Di conseguenza, contribuiscono in modo significativo all’efficienza e alle prestazioni più elevate dei motori elettrici DPI. Il vantaggio in termini di portata rispetto ai semiconduttori in silicio è di circa 20 chilometri.
Grazie all'architettura a 800 volt, per il cablaggio della batteria e del motore elettrico è possibile utilizzare anche cavi più sottili. Ciò riduce lo spazio di installazione, il peso e il consumo di materie prime. Poiché il sistema si riscalda meno grazie alla minore perdita di calore, anche il sistema di raffreddamento è più piccolo e più efficiente. La trasmissione funziona con lubrificazione a carter secco e pompa dell'olio elettrica. Gli ugelli spruzzano direttamente gli ingranaggi. Questo design riduce al minimo le perdite per attrito e riduce anche lo spazio di installazione.
Prestazioni di ricarica. L'architettura da 800 volt, necessaria per potenze di ricarica fino a 270 kW, è uno dei fattori chiave per elevate prestazioni di ricarica. La chimica della cella è stata ottimizzata per accogliere un valore così elevato. Audi afferma di aver raggiunto un equilibrio ottimale tra densità energetica e prestazioni di ricarica. Le celle sviluppate in collaborazione con il fornitore offrono un'elevata densità di energia, un contenuto di cobalto significativamente ridotto e resistenze inferiori per le migliori prestazioni di ricarica possibili.
Oltre all'architettura da 800 volt, la gestione termica intelligente contribuisce in modo significativo alle elevate prestazioni di carica e alla lunga durata della batteria HV nel DPI. La componente più importante è la gestione termica predittiva, che utilizza i dati del sistema di navigazione, del percorso, del timer di partenza e del comportamento di utilizzo del cliente per calcolare in anticipo la necessità di raffreddamento o riscaldamento e per fornirli in modo efficiente e al momento giusto.
Se un cliente sta guidando per ricaricare presso una stazione di ricarica HPC inclusa nella pianificazione del percorso, il sistema di gestione termica predittiva preparerà il processo di ricarica CC e raffredderà o riscalderà la batteria in modo che possa caricarsi più velocemente, riducendo così i tempi di ricarica. Se si prevede un aumento più ripido in vista, il sistema di gestione termica regolerà la batteria HV mediante un raffreddamento appropriato per prevenire un carico termico più elevato. Se il conducente ha selezionato la modalità efficienza nel menu di selezione della guida, il condizionamento della batteria viene attivato successivamente e l'autonomia effettiva può essere aumentata a seconda del comportamento di guida. Nella modalità dinamica, l'obiettivo è la prestazione ottimale.
Tuttavia, se la situazione attuale del traffico non consente una guida dinamica, il sistema di gestione termica reagirà riducendo al minimo il consumo di energia per il condizionamento della batteria.
Il condizionamento post e continuo è un'altra novità nel sistema di gestione termica dei DPI. Questa funzione monitora la temperatura della batteria per l'intera durata di servizio per mantenere la batteria nell'intervallo di temperatura ottimale anche a veicolo fermo, ad esempio a temperature esterne molto elevate. Il flusso del liquido di raffreddamento è stato ottimizzato implementando il principio del flusso a U sotto i moduli batteria. Ciò porta a un’elevata omogeneità della temperatura all’interno della batteria, monitorata da 48 sensori di temperatura, e, in definitiva, a elevate prestazioni di erogazione e assorbimento dell’energia.
Con uno stato di carica (SoC) di circa il 10%, i veicoli della serie Audi Q6 e-tron impiegano solo dieci minuti presso una stazione di ricarica rapida con una potenza di ricarica massima di 270 kW con ricarica DC per generare un'autonomia fino a 255 chilometri (158 miglia) in condizioni ideali. Sono necessari 21 minuti per caricare la batteria HV da un SoC dal 80% all'5%. Un'unità di controllo delle comunicazioni, denominata Smart Actuator Charging Interface Device (SACID), funge da interfaccia per stabilire un collegamento tra la presa di ricarica e la stazione di ricarica e trasmette le informazioni standardizzate in entrata al computer del dominio HCPXNUMX.
Gestione termica del veicolo. Il sistema di gestione termica del veicolo è stato riprogettato. Per compensare l'aumento di rendimento della catena cinematica e la conseguente riduzione delle perdite di calore, la pompa di calore acqua-glicole viene integrata da una pompa di calore ad aria. Ciò significa che oltre al calore disperso nel liquido di raffreddamento del motore elettrico, dell'elettronica di potenza e della batteria, anche l'aria ambiente può essere utilizzata come fonte di riscaldamento per l'abitacolo.
Lo scambio di temperatura ora avviene direttamente tramite una serpentina di riscaldamento. Inoltre, come complemento efficace è stato sviluppato un riscaldatore PTC ad aria da 800 volt, che supporta direttamente anche la regolazione della temperatura interna nel climatizzatore in caso di maggiore fabbisogno di riscaldamento. In questo modo si evitano le perdite di calore associate ai circuiti di riscaldamento ad acqua.
Freni a recupero e ad attrito.Di norma, con i DPI è possibile coprire circa il 95% dell'intera frenata quotidiana tramite il recupero, ovvero la frenata rigenerativa tramite i motori elettrici. L'uso dei freni di finzione nel blending dei freni avviene di conseguenza più tardi o più raramente. Nel DPI anche la funzione di recupero non è più gestita dal sistema di comando dei freni, bensì dall'HCP1, uno dei cinque computer ad alte prestazioni del veicolo, che nel DPI è responsabile del sistema di trazione e delle sospensioni. Di conseguenza aumenta l'influenza del sistema di azionamento sull'impianto frenante.
Il passaggio dalla frenata rigenerativa tramite sistemi di azionamento elettrico alla frenatura meccanica tramite i freni ad attrito ad azionamento idraulico non è più percepibile dal conducente. La miscelazione dei freni garantisce una sensazione di pedalata ben controllata con un punto di pressione costante e chiaramente definito.
L'Intelligent Brake System (IBS), noto dai precedenti modelli e-tron, è stato ulteriormente sviluppato nella Premium Platform Electric. Ad esempio, per la prima volta è possibile il Brake Blending specifico per asse.
Se necessario, il recupero rimane sull'asse posteriore, mentre la pressione idraulica viene generata sull'asse anteriore. Come tipico per Audi, è disponibile l'opzione per il recupero della velocità in due fasi, selezionabile tramite i paddle al volante. È anche possibile il coasting. Qui il SUV elettrico rotola liberamente quando si toglie il piede dall’acceleratore, senza ulteriore resistenza. Un’altra opzione della serie Audi Q6 e-tron è la modalità di guida “B”, che si avvicina molto a quella che viene comunemente chiamata “sensazione con un solo pedale”.
Architettura elettronica E³ 1.2. Con la nuova architettura elettronica E3 1.2, i clienti Audi sperimentano i vantaggi della digitalizzazione del veicolo in modo più immediato che mai. E³ consente di aumentare il numero, le dimensioni e la risoluzione degli schermi a bordo dei veicoli. È inoltre progettato per aggiornamenti wireless (over the air) e per l'aggiunta di nuove funzionalità, ad esempio offrendo Functions on Demand.
Con la serie Q6 e-tron Audi introduce una piattaforma di infotainment completamente nuova e standardizzata basata su Android Automotive. Numerose funzioni del veicolo possono essere controllate utilizzando l'Audi Digital Assistant, un assistente vocale ad autoapprendimento. L'assistente digitale è profondamente integrato nel veicolo e viene visualizzato per la prima volta tramite un avatar nel cruscotto (Audi Assistant Dashboard) e nell'head-up display in realtà aumentata. Con uno store per app di terze parti, gli utenti possono anche utilizzare le loro app preferite dal proprio ecosistema digitale direttamente sul display del veicolo.
Lo store offre ai clienti l'accesso a un'ampia varietà di app, che possono essere installate direttamente nell'MMI senza richiedere l'uso del proprio smartphone. Inizialmente saranno disponibili applicazioni delle seguenti categorie: musica, video, giochi, navigazione, parcheggio e ricarica, produttività, meteo e notizie. La categoria Musica, ad esempio, include app come Amazon Music e Spotify. In futuro il negozio verrà continuamente ampliato. Può essere selezionato tramite un riquadro separato nell'MMI. Le app aggiuntive verranno quindi integrate perfettamente nell'MMI e saranno disponibili per un utilizzo sicuro e affidabile durante il viaggio. Il portafoglio di app offerto è specifico per ciascun mercato. La familiare interfaccia per smartphone Audi per l'integrazione di Apple CarPlay e Android Auto è disponibile anche nella serie Q6 e-tron.
L’architettura elettronica scalabile e a prova di futuro consente ad Audi di offrire vari modelli di veicoli e derivati su base elettronica standardizzata. Questo approccio riduce la complessità sia nello sviluppo che nella produzione e crea ulteriori economie di scala. Inoltre, la nuova architettura elettronica costituisce la base per future innovazioni. La sicurezza (sicurezza fin dalla progettazione) e le funzionalità di aggiornamento sono ancorate all'architettura fin dall'inizio.
Il trasferimento di funzioni dal livello dei sensori-attuatori a quello dei computer, ovvero il crescente disaccoppiamento tra hardware e software, consentirà anche di affrontare in modo sicuro la crescente complessità nei prossimi anni.
Il focus dello sviluppo era il collegamento in rete potente e sicuro di computer di dominio, unità di controllo, sensori e attuatori. Cinque computer ad alte prestazioni, noti come piattaforma informatica ad alte prestazioni Audi (HCP), costituiscono il sistema nervoso centrale della E3 1.2. Tutte le funzioni del veicolo sono assegnate ai vari operatori sanitari in base al dominio. Audi collega in rete i singoli sistemi del veicolo con protocolli automobilistici familiari e con Gigabit Ethernet.
Fonte da Congresso Green Car
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