In circa dieci anni Audi doterà tutti i nuovi modelli (a eccezione della gamma e-tron basata sull’alto voltaggio) dei nuovi sistemi di ibridizzazione mild-hybrid. Il percorso che conduce a questo obiettivo è descritto in un programma d’attuazione. Nel 2016 verrà introdotta la rete di bordo parziale a 48 Volt in un nuovo modello, che sarà dotato anche di compressore ad azionamento elettrico e della stabilizzazione antirollio attiva elettromeccanica. Il maggiore livello di tensione servirà soprattutto al dinamismo ed al piacere di guida. L’alternatore lavorerà ancora su base 12 Volt, un convertitore DC/DC collegherà la rete a 12 Volt alla rete di bordo parziale a 48 Volt.
Il successivo stadio di realizzazione è pianificato per il 2017, quando verrà introdotto il sistema mild-hybrid su base 48 Volt. La rete a 12 Volt adesso è accoppiata tramite un potente convertitore DC/DC alla rete a 48 Volt, che viene promossa al rango di rete di bordo principale e viene alimentata da un alternatore-starter a cinghia da 48 Volt. La batteria al litio necessaria ha circa le dimensioni di una grande batteria al piombo. Per la gestione termica è sufficiente un raffreddamento ad aria. Quasi contemporaneamente seguirà il sistema mild-hybrid su base 12 Volt.
Nel medio periodo Audi convertirà i gruppi ausiliari, come pompe e compressori per motore, cambio e climatizzatore, al funzionamento su base 48 Volt. Oggi questi gruppi vengono azionati da energia idraulica o dal motore a combustione; venendo azionati con energia elettrica, potranno essere gestiti meglio in funzione delle esigenze e potranno essere più leggeri e compatti. Lo stesso vale per le grandi utenze quali il riscaldamento del lunotto o gli impianti audio. Le piccole utenze, come le centraline di comando o i gruppi ottici, al contrario, resteranno su una rete a 12 Volt anche nel lungo periodo.
Le innovative piattaforme di accumulo, spiega Audi, sono idonee a essere impiegate come fonte di corrente per stazioni di ricarica rapida con una potenza superiore a 250 kW. In alternativa possono essere utilizzate come buffer per energie rinnovabili, come quelle degli impianti eolici o fotovoltaici – per la rete di distribuzione pubblica, ma anche nelle
abitazioni dei clienti. Audi ha già progettato grandi impianti con capacità di 500 kWh.
Mild-hybrid per le versioni di accesso: propulsione ad alta efficienza su base 12 Volt – Anche con la rete di bordo a 12 Volt è possibile realizzare un’efficiente mild-hybrid, spiega Audi. I componenti più importanti di questo sistema sono una batteria agli ioni di litio con capacità di 11 Ah e un alternatore-starter a cinghia, che serve anche come motorino di avviamento.
L’alternatore-starter a cinghia rende possibili nuove funzioni. La fase start/stop può iniziare a circa 15 km/h di velocità residua. Se il guidatore rilascia il pedale dell’acceleratore a velocità elevata, la vettura avanza per inerzia (veleggia) per un breve periodo con il motore disattivato. La potenza di recupero dell’energia è rilevante e raggiunge un valore massimo di 5 kW; inoltre l’alternatore può supportare il motore a combustione con una potenza fino a 1 kW. In questo modo il motore TDI o TFSI può funzionare molto vicino al suo punto di carico ideale. Conseguentemente l’alternatorestarter a cinghia su base 12 Volt offre il potenziale per un abbassamento dei consumi che può raggiungere 0,4 l/100 km.
Più potenza, maggiore recupero dell’energia: la rete di bordo a 48 Volt – Questa tecnologia diventa ancora più attraente con la rete di bordo parziale a 48 Volt, che Audi è pronta a produrre in serie. La batteria agli ioni di litio mette a disposizione una capacità di corrente di 10 Ah, l’alternatore-starter azionato a cinghia eroga 12 kW, il risparmio di carburate può in questo caso raggiungere 0,7 l/100 km. Con 48 Volt possono essere realizzate le medesime funzioni dei sistemi mild-hybrid a 12 Volt, tuttavia con maggiori prestazioni: la fase di veleggiamento con motore a combustione spento, per esempio, può durare fino a 30 secondi.
Al di là dell’ibridizzazione, la rete a 48 Volt offre numerosi ulteriori vantaggi. La sua elevata tensione ammette sezioni dei cavi molto più piccole, grazie alle quali è possibile ridurre sia il peso del cablaggio che la dissipazione di potenza. Ma è possibile soprattutto mettere a disposizione una potenza quattro volte superiore rispetto alle reti a 12 Volt e ciò rende possibili tecnologie completamente nuove per la propulsione e l’assetto.
Il compressore ad azionamento elettrico – Una di queste nuove soluzioni è rappresentata dal compressore ad azionamento elettrico (EAV), che Audi ha già presentato in diversi prototipi tecnici. L’EAV è collocato in un bypass nel tratto d’aspirazione, dietro l’intercooler, e viene attivato da una farfalla. È collegato in serie dietro il turbocompressore a gas di scarico e supporta quest’ultimo quando il gas di scarico non mette a disposizione una quantità di energia sufficiente allo sviluppo istantaneo della coppia.
Anziché una girante della turbina, il compressore ad azionamento elettrico integra un piccolo motore elettrico che, in circa 250 millesimi di secondo, accelera la girante con una potenza circa 7 kW fino al raggiungimento di numeri di giri estremamente elevati. Il motore sviluppa sempre la sua forza senza ritardi percepibili, che si tratti di spunti da vettura ferma o accelerazioni a bassi regimi. L’EAV consente di evitare numerosi scali di marcia e mantiene quindi basso il livello di regime. I guidatori sportivi apprezzeranno la potenza disponibile per le manovre di sorpasso e l’erogazione immediata della potenza all’uscita delle curve.
L’EAV è idoneo a molte gamme di modelli Audi, in egual misura per gruppi diesel e benzina. Nel settore TDI verrà introdotto a breve nella produzione di serie. In questo caso, come pure per i propulsori TFSI, Audi impiegherà l’EAV con motori a 6 e 8 cilindri.
I sistemi a 48 Volt nell’assetto – Anche per l’assetto il nuovo impianto di tensione rende possibili interessanti tecnologie. A breve Audi porterà la prima di queste nella produzione di serie: la stabilizzazione antirollio attiva elettromeccanica (eAWS). Qui un compatto motore elettrico con rotismo planetario a tre stadi separa l’una dall’altra le due metà della barra stabilizzatrice.
Nella guida rilassata, le due parti sono disaccoppiate e ciò consente un eccellente comfort di rotolamento. Se la marcia diviene più sportiva, i tubi vengono collegati insieme e ruotati l’uno contro l’altro. Con una potenza di picco di 1,5 kW ciascuno, i motori elettrici applicano a regolazione continua una coppia massima di 1.200 Nm. Il risultato è un handling rigido e sportivo: in curva la vettura tende meno al rollio, la tendenza al sottosterzo si riduce ulteriormente e aumenta l’accelerazione trasversale. Le barre stabilizzatrici anteriore e posteriore possono essere regolate indipendentemente l’una dall’altra. Ove richiesto la centralina può pertanto realizzare un handling ancora più sportivo.
Un ulteriore punto di forza del sistema è il recupero dell’energia. Se le ruote di un asse su fondo sconnesso molleggiano con forze differenti, eccitano la barra stabilizzatrice; il motore di quell’asse lavora quindi come alternatore e trasforma l’impulso in energia elettrica. Grazie a questo effetto l’eAWS deve assorbire una potenza minore. In caso di marcia costante su terreno molto accidentato, il fabbisogno può pressoché annullarsi.
Il sistema basato sulla rete a 48 Volt di Audi offre grandi vantaggi rispetto alle barre stabilizzatrici convenzionali a comando idraulico. È in grado di esercitare una forza maggiore, lavora in modo più rapido ed efficiente ed è attivo già alle basse velocità.
Poiché non impiega olio, l’eAWS è inoltre esente da manutenzione ed è quindi ecologico.
eROT: gli ammortizzatori elettromeccanici a recupero di energia – Un secondo progetto a 48 Volt, con il quale Audi riesce a recuperare energia dall’assetto, è già in fase di sviluppo. Il progetto reca la denominazione eROT: si tratta di un ammortizzatore elettromeccanico a rotazione che sostituisce l’odierno ammortizzatore idraulico.
Considerando il principio di base, l’eROT è affine all’eAWS: un robusto braccio di leva assorbe le forze che agiscono sui supporti ruota quando viene adottato uno stile di guida sportivo o su fondo sconnesso. Tramite un ingranaggio, le forze vengono trasmesse ad un motore elettrico che le trasforma in corrente. La potenza recuperabile sulle strade tedesche è in media di 150 watt – dai 3 watt sulle autostrade con asfalto in ottime condizioni fino ai 613 watt sulle strade provinciali in cattive condizioni. Ciò corrisponde ad un risparmio di CO2 pari a 3 g/km nell’esercizio di marcia dei clienti.
Il sistema eROT reagisce velocemente e con minore inerzia. Serve al recupero dell’energia e funge da sistema di ammortizzatori attivo e regolabile. Risolve la dipendenza reciproca di fase di estensione e fase di compressione che limita l’efficacia degli odierni ammortizzatori idraulici. Con eROT Audi può configurare la fase di compressione in modo morbido e confortevole, senza dover rinunciare allo smorzamento desiderato nella fase di estensione. Un ulteriore vantaggio è rappresentato dalla posizione orizzontale del sistema: l’assenza di ammortizzatori verticali rende utilizzabile uno spazio di montaggio nuovo.
