Priključni hibridi Audi Q5, A6, A7 in A8.
Klasičen motor z notranjim zgorevanjem ali izključno električni pogon? V času sodobne mobilnosti gre za vprašanje prepričanja, pri katerem lahko kot odgovor ponudimo še tretjo možnost: priključni hibrid (angl. Plug-In Hybrid Electric Vehicle oz. s kratico PHEV). Kombinacija klasičnega motorja z notranjim zgorevanjem in elektromotorja, ki energijo črpa iz litij-ionske baterije v zadku vozila, omogoča vožnjo brez lokalnih emisij in z nizko skupno porabo.
Kaj je hibridni pogon in kaj je značilno za priključne hibride?
O hibridnem pogonu navadno govorimo, ko sta združeni dve pogonski tehnologiji z motorjem in sistemom za shranjevanje energije. Pri hibridnih vozilih je motor z notranjim zgorevanjem kombiniran z elektromotorjem. Električni pogon lahko na lokalnih vožnjah deluje samostojno in brez izpustov, na daljših relacijah pa z dodatno močjo zagotavlja podporo motorju z notranjim zgorevanjem. Poleg tega lahko elektromotor deluje tudi kot generator za rekuperacijo, med katero se kinetična energija pretvarja v električno, ta pa se shranjuje v litij-ionsko baterijo. Priključni hibridi (PHEV) so danes najbolj razširjena vrsta hibridnih vozil. Zanje je značilno, da je baterijo mogoče polniti na zunanjem viru napajanja, na primer na polnilnem stebričku ali električni vtičnici, zaradi česar se je povečala tudi kapaciteta njihovih baterij. Ključna prednost za kupce je seveda večji doseg z električnim pogonom.
Priključni hibrid so kompleksen vmesni člen med dvema pogonskima načinoma. Kaj je Audijeva formula za tehnično najboljšo celostno rešitev?
Osredotočili smo se na tri cilje: suveren občutek med električno vožnjo, preprosto upravljanje polnjenja in kar najboljša funkcionalnost. Ti trije dejavniki predstavljajo tri ključne stebre razvoja priključnih hibridnih modelov pri znamki Audi.
Doživljanje električne vožnje močno zaznamuje zmogljiv elektromotor, ki – glede na model – razvije moč do 105 kW. Ta v velikem hitrostnem razponu in v različnih voznih pogojih podpira izključno električni pogon. Osnovo za pogosto vožnjo z zmogljivim elektromotorjem predstavlja dovršen sistem za upravljanje pogona, s katerim so opremljeni Audijevi priključni hibridi. Pametno upravljanje pogona krmili vzajemno
delovanje elektromotorja in motorja z notranjim zgorevanjem ter odloča o tem, kdaj vozilo poganjal izključno elektromotor, kdaj poteka rekuperacija, kdaj vozilo v prostem teku pri izključenem motorju z notranjim zgorevanjem jadra in kdaj je treba dodatno vključiti še motor
z notranjim zgorevanjem. Različni senzorji na vozilu ter cestne in prometne informacij so ključnega pomena za pametno upravljanje pogona, velik delež električne vožnje – še zlasti v realnih voznih pogojih – in visoko energetsko učinkovitost. Po kriterijih voznega cikla WLTP znaša električni doseg Audijevih priključnih hibridov do 59 kilometrov.
Drugi steber razvoja Audijevih modelov s priključnim hibridnim pogonom je upravljanje polnjenja. Audijeve priključne hibride, ki se uvrščajo v srednji in višji avtomobilski razred, lahko polnimo z močjo do 7,4 kW. Baterija je tako znova napolnjena v približno dveh urah in pol. Tipični uporabniki priključnih hibridov ta čas ocenjujejo kot idealen, saj avtomobil lahko preprosto in hitro napolnijo enkrat do dvakrat na dan, bodisi doma ali na delovnem mestu. Pri Audiju pa smo poskrbeli tudi za enostavno polnjenje na poti: z našo storitvijo e-tron Charging Service lastniki priključnih hibridov lahko s kartico dostopajo do približno 137.000 polnilnih postaj v 25 evropskih državah. Poleg polnilnega sistema ‘Compact’ s kablom za gospodinjske in industrijske električne vtičnice je v serijski opremi vseh naših priključnih hibridov tudi kabel Mode 3 z vtičem tipa 2 za javne polnilne stebričke.
Za tretji steber razvoja velja visoka raven funkcionalnosti, ki seveda v osnovi temelji na prvih dveh ciljih: pogostih električnih vožnjah in preprostem upravljanju polnjenja. Seveda pa so odločilnega pomena za odlično funkcionalnost Audijevih priključnih hibridov tudi prostornost, prilagodljivost in uporabnost. Naši inženirji so si močno prizadevali, da bi baterije kar se da kompaktno integrirali v prtljažnike modelov s priključnim hibridnim pogonom. Prtljažno dno je – zaradi spodaj nameščenih baterij – v primerjavi s klasičnimi modeli sicer nekoliko privzdignjeno, vendar pa ni stopničasto. Njegova površina je povsem ravna in optimalno uporabna, natovarjanje ni nič manj preprosto kot sicer. Uporabnost še dodatno nadgrajujeta vlečna kljuka – izjema je model A8 TFSI e* –in priklopna obremenitev, ki je enaka kot pri klasičnih modelih (izjema je Audi Q5: klasični model 2.500 kg, priključni hibrid 1.750 kg).
Priključni hibridi so zaradi električne vožnje, preprostega polnjenja in odlične funkcionalnosti zanimivi številnim kupcem, še posebej dnevnim voznikom, saj omogočajo okolju prijazno lokalno vožnjo brez izpustov škodljivih plinov.
Katere modele priključnih hibridov ima Audi trenutno v svoji ponudbi?
Audijeva ponudba priključnih hibridov trenutno vključuje modelske serije A6*, A7*, A8*, Q5* in Q7*. Pri priključnih hibridih iz serij A6*, A7*, Q5* in Q7* lahko kupci izbirajo med komfortno izvedbo in športno različico z višjo sistemsko močjo, serijskim paketom opreme S line ter čvrstejšo nastavitvijo podvozja in pogonskega sistema. Model A8* je naprodaj v eni zmogljivostni različici, na izbiro pa sta različici z normalno medosno razdaljo ali izvedba L z daljšo medosno razdaljo.
Audi bo v naslednjih mesecih predstavil še nove priključne hibride, v prihodnje pa se bo za priključni hibridni pogon mogoče odločiti kar pri osmih modelskih serijah. Priključni hibridni pogon je načrtovan še pri novem Audiju A3, pri Q8 in kompaktnem SUV-modelu Audi Q3.
Katere pogonske različice so na voljo pri znamki Audi?
Pri Audiju ponujamo kombinacijo bencinskega motorja s turbopolnilnikom in direktnim vbrizgavanjem goriva (TFSI) ter elektromotorja, katerega litij-ionske baterije so vgrajene pod prtljažnim dnom. Pri vseh priključnih hibridnih modelih je elektromotor hibridnega pogonskega sklopa integriran v menjalnik. Hibridni modul sestavljata elektromotor in prekinitvena sklopka, ki motor TFSI povezuje s pogonskim sklopom. Prekinitvena sklopka je nameščena neposredno pred menjalnikom – v modelih Q5*, A6* in A7* je vgrajen 7-stopenjski menjalnik S tronic, v modelih Q7* in A8* pa 8-stopenjski menjalnik tiptronic.
V vseh priključnih hibridih prenos moči poteka prek vseh štirih koles. S tem je maksimalna vlečna sila zagotovljena tudi pri slabih pogojih na cestišču in v slabih vremenskih razmerah, športna vožnja pa je izrazito dinamična. Modeli s 6-valjnim motorjem so serijsko opremljeni s stalnim štirikolesnim pogonom quattro, medtem ko je v modelih s 4-valjnim motorjem vgrajen štirikolesni pogon quattro s tehnologijo ultra. Sistemska moč meri 270 kW (367 KM) pri 4-valjnih izvedbah (A6*, A7*, Q5*) in 335 kW (456 KM) pri 6-valjnih različicah (Q7*, A8*). Na evropskih trgih so modeli A6*, A7* in Q5* na voljo v še dodatni izvedbi, pri kateri sistemska moč bencinskega motorja 2.0 TFSI in elektromotorja znaša 220 kW (299 KM).
Audi A6 Avant 55 TFSI e
Katero baterijsko tehnologijo uporablja Audi v svojih priključnih hibridih?
Elektriko za elektromotor zagotavlja baterijski sistem s tekočinsko hlajenimi litij-ionskimi celicami, ki je nameščen pod prtljažnim dnom. Kapaciteta baterije pri vseh modelih srednjega in višjega razreda znaša 14,1 kWh, v modelu Q7* pa 17,3 kWh. Napetost meri 385 V. Pri modelih A6*, A7* in A8* je baterijski sistem sestavljen iz 104 tako imenovanih ploščatih celic, ki so združene v osem modulov. V modelu Q5* je litij-ionska baterija sestavljena iz prizmatičnih celic. Hladilni sistem baterije je integriran v nizkotemperaturni krogotok, ki oskrbuje elektromotor in pogonostko elektroniko. Pogonska elektronika pretvarja enosmerni tok visokonapetostne baterije v izmenični tok za elektromotor, pri rekuperaciji pa je proces ravno obraten.
Kako dolgo traja polnjenje priključnih hibridov?
Na 400-voltnem priključku za izmenični tok z močjo 7,4 kW se baterija s kapaciteto 14,1 kWh, kakršna je vgrajena v večini modelov, povsem napolni v približno 2,5 ure, na 230-voltni gospodinjski električni vtičnici pa v približno 6,5 ure.
Krmiljenje pogona: kako voznik preklaplja med voznimi režimi, ki so mu na voljo?
Upravljanje hibridnega pogona je pri priključnih hibridih je zasnovano za kar največjo učinkovitost in vozno udobje, zato avtomatsko skrbi za optimalno strategijo delovanja. Voznik sam lahko izbira med tremi režimi hibridnega delovanja: poleg režima Auto – ta je standard med aktivnim vodenjem do cilja – lahko nastavi še režim EV ali Hold. V režimu EV vozilo deluje izključno na električni pogon, dokler voznik ne pritisne stopalke za plin čez spremenljivo, jasno zaznavno točko upora. Ta režim je izbran kot osnovna nastavitev pri vsakem zagonu vozila. V režimu Hold sistem za upravljanje pogona krmili pogonski sklop tako, da ohranja trenutno napolnjenost baterije, na primer za poznejšo električno vožnjo v urbanih območjih. Kljub temu tudi v tem režimu vozilo občasno deluje izključno na električni pogon.
Voznik poleg tega z že dobro znanim stikalom sistema za uravnavanje vozne dinamike Audi drive select lahko izbira med voznimi profili "comfort", "efficiency", "auto" in "dynamic" ter tako vpliva na karakteristiko pogona, podvozja in krmiljenja. Glede na nastavitev se pri pospeševanju spreminjajo meje, nad katerimi oba pogona sodelujeta ali pa se pri elektromotorju vključi funkcija "boost", s katero zagotovi največji navor. V voznem profilu "dynamic" elektromotor pomaga motorju z notranjim zgorevanjem z električno funkcijo "boost", s katero okrepi njegovo delovanje ter omogoči kar najboljšo vozno dinamiko.
Kaj je aktivna stopalka za pospešek?
Aktivna stopalka za pospeševanje hitrosti pomaga vozniku z zaznavnimi odzivi, s katerimi pripomore k učinkovitejšemu načinu vožnje. Vozniku s točko upora na stopalki za plin sporoči, kdaj bo zapustil območje izključno električne vožnje. Poleg tega ga na osnovi informacij prediktivne asistence za učinkovitost obvešča, kdaj mora odvzeti plin za jadranje ali rekuperacijo.
Kako deluje rekuperacija?
Pogonski sistem priključnih hibridov je z vidika rekuperacije enak kot pri novem, izključno električno gnanem modelu Audi e-tron. Zasnovan je za visoko učinkovitost in maksimalno moč rekuperacije. Med zaviranjem lahko Audijevi priključni hibridi regenerirajo do 80 kW moči. Pri tem velja, da je za celotno rahlo zaviranje, ki predstavlja večino zaviranja v vsakdanjih voznih pogojih, zadolžen izključno elektromotor. Pri srednje močnem zaviranju si nalogo deli s hidravličnimi kolesnimi zavorami, ki samostojno zavirajo šele pri pojemku nad 0,4 g. Dovršena zasnova vozila pri tem zagotavlja, da voznik domala ne čuti prehoda med zaviranjem z elektromotorjem, ki deluje v funkciji generatorja, in zaviranjem s klasičnimi kolesnimi zavorami (angl. brake blending), saj je točka upora na pedalu za plin jasno definirana in ostaja ves čas enaka.
Kako deluje funkcija "boost"?
Pogonska strategija vozniku zagotavlja izrazito raznoliko doživljanje vožnje. Vožnja je lahko maksimalno učinkovita in velik delež časa izključno električna, obenem pa – po potrebi – tudi izrazito športna, kar omogoča funkcija "boost". Pri tej elektromotor pomaga motorju z notranjim zgorevanjem. Stopnja podpore je odvisna od izbranega voznega programa. Glede na model in motorno konfiguracijo je na voljo maksimalno 500 Nm (Q5*, A7*) oz. 700 Nm navora (Q7*, A8*) – do 200 Nm več, kot jih zmore razviti samo motor TFSI.
Ko je za menjalnik izbran vozni program S, ki se pri voznem profilu "dynamic" nastavi avtomatsko, elektromotor med vožnjo brez pospeševanja ostane aktiven in izvaja rekuperacijo. Pri drugih nastavitvah se v kombinaciji s prediktivno asistenco za učinkovitost rekuperacija med vožnjo brez pospeševanja izvaja takrat, ko je v energetskem pogledu bolj smiselna kot jadranje. Rekuperacija, ki se izvaja med vožnjo z zmanjšanjem hitrosti dosega do 0,1 g in regenerira do 25 kW moči, ki se shrani v litij-ionsko baterijo.
Kaj je naloga toplotnega managementa?
Premišljen toplotni management je ključnega pomena za velik električni doseg in hitro uravnavanje temperature v notranjosti vozila. Visokotemperaturni krogotok hladi motor TFSI, dodatne agregate in menjalnik. Nizkotemperaturni krogotok hladi baterijo, polnilnik, elektromotor in pogonsko elektroniko. V toplotni management je integrirana toplotna črpalka, ki lahko iz 1 kW električne energije proizvede do 3 kW toplotne moči. Za to je povezana s krogotokom hladilne tekočine, ki jo uporablja klimatska naprava, in izkorišča odpadno toploto visokonapetostnih komponent za uravnavanje temperature v notranjosti.
Katere digitalne funkcije in storitve so prek aplikacije myAudi na voljo pri priključnih hibridih?
Praktično orodje za upravljanje avtomobila predstavlja aplikacija myAudi: z njo storitve iz ponudbe Audi connect postanejo dostopne na pametnem telefonu. Uporabnik lahko z aplikacijo na daljavo dostopa do podatkov o napolnjenosti baterije in dosegu, zažene postopek polnjenja, nastavi čas polnjenja ter preveri statistiko polnjenja in porabe. Poleg tega lahko že pred začetkom vožnje ustrezno ogreje ali ohladi potniški prostor.
