Audi e-tron quattro: il futuro della trazione quattro

 

La Audi e-tron quattro combina sportività ed efficienza in modo nuovo e affascinante. Questo prototipo è stato sviluppato presso l’Audi ePerfomance project house come ibrido parallelo, con tecnologia plug-in. Un motore elettrico muove l’asse posteriore e la potenza è suddivisa su entrambe le ruote. Lo studio mostra l’elevato potenziale di un innovativo sistema di trazione integrale quattro, parzialmente elettrico

Il sistema di trazione

La e-tron quattro impiega un sistema ibrido parallelo con un secondo motore elettrico. Il vano motore ospita un’unità a benzina particolarmente efficiente, il 2.0 TFSI con 211 CV e 350 Nm di coppia massima, costanti tra 1500 e 4200 giri. Direttamente dietro il motore termico è collocato un motore elettrico di tipo sincrono a eccitazione permanente, che genera 45 CV e 211 Nm di coppia massima.

Una frizione a secco comandata in modo elettronico connette senza strappi il motore elettrico sia al 2.0 TFSI sia alla trasmissione automatica a 4 velocità; il gruppo così composto muove l’asse anteriore.

Una batteria agli ioni di litio, che funge da dispositivo per lo stoccaggio dell’energia elettrica, è posta all’interno del tunnel centrale, in posizione ideale per collocare le masse vicino al centro di gravità. La batteria ha una potenza nominale di 9.4kWh, dei quali 6.5kWh disponibili per l’uso, e può essere ricaricata anche a una normale presa di corrente. Il tempo di ricarica completa impiega circa due ore, utilizzando una rete domestica da 230 V. Gli impianti elettronici di potenza, destinati a convertire la corrente continua erogata dalla batteria, in corrente alternata per le necessità dei motori elettrici sono collocati nel vano motore e nel vano destinato alla ruota di scorta.

 

 

Il sistema di gestione è studiato per sfruttare sempre la migliore fonte di trazione. Nella guida normale, la e-tron quattro mira alla massima efficienza: guidando fuori dai centri abitati o in autostrada, sfrutta principalmente il sistema ibrido che muove le ruote anteriori. Il motore elettrico collocato al posteriore entra in funzione come supporto, quando il conducente accelera. La connessione diretta attraverso ingranaggi planetari ad attrito ridotto garantisce la massima efficienza.

Se un asse perde trazione su una superficie scivolosa o qualora sia richiesto per ottimizzare le dinamica di guida, la coppia motrice viene gestita tra gli assi in frazioni di secondo.

La capacità di recupero dell’energia della e-tron quattro è indipendente dalla marcia inserita nella trasmissione che muove l’asse anteriore e il torque vectoring diventa parte dello studio mirato alla massima efficienza. Durante le frenate in curva, il sistema può distribuire liberamente la coppia frenante tra le ruote posteriori. In questo modo viene ulteriormente incrementato sia il potenziale di recupero dell’energia sia la sicurezza di guida in situazioni critiche.

La presenza di 2 motori elettrici, inoltre, ha il vantaggio di permettere una gestione molto fine sui fondi scivolosi, anche attraverso il controllo elettronico della trazione, facendo della e-tron quattro un veicolo estremamente sicuro, confortevole e dall’elevatissima trazione.

Il motore sincrono a eccitazione permanente genera 81 CV e 300 Nm ed è strutturalmente inserito nel differenziale posteriore, integrando un singolo rapporto di trasmissione. Su entrambi i lati del differenziale, che è collocato nel rotore del motore elettrico, si trovano rotismi a sovrapposizione controllati elettro-idraulicamente. Proprio come nel differenziale posteriore sportivo, che Audi propone su alcuni modelli di serie, questi permettono la distribuzione dinamica della trazione, comunemente definita torque vectoring.

Quando viene selezionata la modalità di guida dinamica, i rapporti di sovrapposizione distribuiscono attivamente la coppia del motore elettrico. Quando il veicolo entra in curva o viene accelerato in curva, per esempio, la potenza viene inviata principalmente verso la ruota esterna, massimizzando la trazione. In questo modo vengono annullate le tendenze al sottosterzo e al sovrasterzo e la e-tron quattro percorre le curve come se fosse sui binari, con la massima accelerazione laterale possibile.

 

Modalità di utilizzo

Il conducente della e-tron quattro beneficia di una strumentazione digitale che può essere configurata in diversi modi e che fornisce informazioni dettagliate sulle condizioni energetiche del veicolo.

Nella modalità puramente elettrica, la e-tron quattro raggiunge la velocità di 100 km/h e può percorrere fino a 40 km. In caso di forte accelerazione, l’azione dei soli motori elettrici combinata mette a disposizione fino a 110 CV per brevi periodi. Quando la velocità sale o le distanza percorse si allungano, il 2.0 TFSI si occupa della maggior parte del lavoro. Il lavoro congiunto dei tre motori fornisce una potenza massima di ben 314 CV.

In rilascio, il motore elettrico posteriore funge da generatore e recupera energia. In questo contesto, il 2.0 TFSI viene disaccoppiato dal sistema di trazione e, quindi, non genera attriti di trascinamento. Nella maggior parte dei casi, quando il conducente frena i due motori elettrici si occupano congiuntamente della decelerazione in modo estremamente vantaggioso e inavvertibile da parte di chi guida, grazie al sofisticato sistema di gestione della frenata.

I normali freni a disco, infatti, intervengono solo durante le frenate più intense, o quando il veicolo viene frenato fino all’arresto completo.

Il sistema di recupero dell’energia nella e-tron quattro raggiunge un’elevate efficienza anche grazie alla innovativa gestione elettrica dei freni posteriori. Piccoli ma potenti motori elettrici agiscono sui pistoncini che spingono le pastiglie verso i dischi freno. I freni elettromeccanici sono perfetti per lavorare in abbinamento con le rapide risposte del motore elettrico posteriore. La rapida attuazione elettrica dei comandi, infatti, permette un controllo ancora più preciso da parte del programma elettronico di stabilizzazione (ESP).

Carrozzeria

Nonostante le numerose componenti elettriche, la Audi e-tron quattro pesa meno di 16 quintali, grazie alla radicale costruzione leggera che è insita nella tecnologia Audi ultra. La carrozzeria è realizzata per larga parte in alluminio con l’aggiunta di componenti in polimeri rinforzato con fibra di carbonio.

Questi elementi riducono il peso complessivo dell’auto di oltre 100 kg. Al raggiungimento di una massa particolarmente contenuta contribuiscono anche il leggero motore a benzina, la compatta trasmissione a 4 rapporti e numerose altre soluzioni. Come tipico per la Audi nell’approccio alla mobilità elettrica, in fase di sviluppo è stata posta particolare attenzione al comportamento della scocca in caso di urto, considerando anche il posizionamento della batteria nel tunnel centrale.