Audi quattro встановлює стандарти

24.09.2020.

Принципово нова архітектура приводу quattro для електричних моделей

Протягом чотирьох десятиліть компанія Audi задавала темп розвитку постійного повного приводу quattro і, таким чином, ініціювала зміну парадигми технологій силових агрегатів в автомобільному світі та в автоспорті. Зараз для свого розвитку бренд використовує знання, накопичені в цій галузі з 1980 року. Електричний привод quattro в моделях сімейства e-tron знаменує чергове досягнення компанії Audi в епоху електричної мобільності. Приємну їзду та ефективність поєднано в одному агрегаті.

Компанія Audi комбінує quattro та e-tron і досягає потужного поєднання високих робочих характеристик та помітної економії. Компанія масово виробляє повноприводну систему, яка відрізняється високою мінливістю, динамічністю та точністю, а також ефективно використовує наявну енергію.

Чому Audi використовує повний електричний привод?

«Для нас електричний привод quattro, - це ідеальне поєднання потужних робочих характеристик та високої ефективності», - каже Міхаель Вайн (Michael Wein), керівник проєкту «Системи управління повного приводу». «Ми поєднуємо переваги ефективності відомого моста з тяговим зусиллям та динамічними якостями системи повного приводу». У нинішньому модельному ряду e-tron у добрих тягових умовах приводять автомобіль лише задні колеса, тоді як електричний двигун для переднього приводу в той самий час обертається без напруги. Оскільки двигун асинхронного типу, неусувні електричні втрати, пов'язані з опором руху, відсутні. Завдяки такому компонуванню приводу споживання енергії відповідно є низьким. Передній міст протягом мілісекунд і непомітно для водія додатково активується лише за потреби, наприклад, коли є попит на високу динаміку руху, передачу високого крутного моменту або у випадку низького коефіцієнта тертя через вологість, бруд або сніг.

Коли в моделях e-tron і e-tron S вмикаються повні електричні приводи?

Повний електричний привод задіяний в ситуаціях погіршення зчеплення з дорожнім покриттям завдяки низькому коефіцієнту тертя. Зокрема, це спостерігається в динамічних умовах руху, коли водію потрібна велика тягова потужність, або коли бажаною є максимальна рекуперація, іншими словами, відновлення енергії під час гальмування та уповільнення. Якщо водій сповільнює автомобіль до рівня 0,3 g, електродвигуни працюють в режимі генераторів, використовуючи кінетичну енергію машини та перетворюючи її на електричну, яка, в свою чергу, йде на зарядку акумулятора. Це стосується понад 90 відсотків усіх маневрів з гальмуванням у повсякденних ситуаціях руху. Тільки при посиленні тиску на педаль система додатково та повільно активує гідравлічні гальма коліс. Наприклад, в умовах гальмування на швидкості 100 км/год, привід e-tron S може відновити кінетичну енергію потужністю до 270 кВт, порівняно з 250 кВт в гонках електричних автомобілів серії «Формула Е». Якщо водій вимагає повної потужності під час прискорення, в моделі e-tron S забезпечено загальний приріст у 370 кВт і крутний момент 973 Н·м. Незалежно від режиму як приводу, так і рекуперації, згідно з взаємопов'язаними моделями управління завжди обирається найкращий розподіл крутного моменту.

Які можливості відкриває електричний привод quattro порівняно зі звичайним повним приводом?

В моделях Audi e-tron передню та задню вісь приводить в дію свій електричний двигун. У той же час, у версії e-tron S використовується один двигун на передній вісі та два на задній. Завдяки регулюванню електричного крутного моменту, інакше кажучи, розвитку відмінного питомого крутного моменту зліва і справа, система e-tron S забезпечує ще більшу маневреність приводу quattro на задній вісі. Ключова перевага: за відсутності механічного з'єднання двох електродвигунів на задній вісі, функції керованого блокування міжколісного диференціалу, а також спортивного диференціалу було реалізовано в рамках однієї системи виключно за допомогою активації програмними засобами. Отже, завдяки керуванню приводом з елементами штучного інтелекту, компанія Audi реалізувала активний і повністю змінний розподіл крутного моменту на задній вісі в поперечному напрямку.

Як компанія Audi досягла такої великої мінливості в системі електроприводу?

Компанія Audi комбінує архітектуру електричного силового агрегату - новинку у виробництві великих обсягів із розвиненими блоками управління, в яких усі ключові компоненти програмного забезпечення та їхня інтеграція в мережу розроблено власноруч. Порівняно з механічним повним приводом ця система відрізняється швидкою реакцією. Наприклад, затримка у випадку регулювання електричного крутного моменту, іншими словами, проміжок часу між вимірюванням датчика та активацією розподілення крутного моменту становить лише 30 мілісекунд. Це лише приблизно четверта частина часу реакції механічної системи. Крім того, електроприводи забезпечують явно вищі рівні крутного моменту. На зовнішнє колесо в умовах повороту може бути розподілено на 220 Н·м більший крутний момент, що з урахуванням коефіцієнту передачі дорівнює 2100 Н·м на колесо. Ось так приводна

система генерує бажаний обертальний момент при поворотах: автомобіль відповідно обертається навколо вертикальної вісі в потрібному напрямку і, таким чином, проявляє свою особливу повороткість. Коли коефіцієнт тертя на снігу або льоду є низьким, можна також з великою точністю оптимізувати тягове зусилля: вимірюється відповідний коефіцієнт тертя приводних коліс і, завдяки ідеальному використанню крутного моменту, підвищується загальна тяга.

Як досягається таке точне управління?

Взаємне пов'язання з елементами штучного інтелекту є передумовою для цієї функції програмного забезпечення. Блок управління привода (drive control unit - DCU) розподіляє крутний момент між електродвигунами. Найкраща ефективність перетворення енергії є визначальною для оптимізації цього процесу. Інтегруючий блок управління в електронній платформі шасі (Electronic Chassis Platform - ECP) використовує сигнали датчиків для контролю стану водіння автомобіля та обчислює ідеальний розподіл поздовжньої та бічної складової крутного моменту. Він поєднує регулювання динаміки автомобіля quattro, іншими словами, управління електричним крутним моментом, а також регулювання крутного моменту з вибором коліс за допомогою втручання гальм на передній вісі. На динамічній межі для e-tron S колісне гальмо трохи сповільнює внутрішнє переднє колесо в поворотах, а у випадку e-tron - i переднє, і заднє. Таким чином, завдяки ефекту механічного диференціала вісі, більший крутний момент розподіляється назовні, і автомобіль з особливою швидкістю слідує команді керування в напрямку повороту. Система управління тяговим зусиллям (traction control system - TCR) діє з інтервалом в одну мілісекунду. Цього було досягнуто завдяки тому, що окремі функціональні компоненти системи підтримання курсової стійкості (electronic stability control - ESC) було переміщено до силової електроніки, розташованої безпосередньо на електродвигунах. Блок управління приводу координує роботу системи управління тяговим зусиллям та контролера повного приводу, завдяки чому інженери віддали перевагу маневреності та спортивному базовому компонуванню.

Чи може водій впливати на характеристики електричного quattro?

Водії за бажанням з використанням двох контролерів можуть адаптувати електричну систему quattro. Система вибору приводу Audi, яка є стандартним обладнанням для моделей e-tron, пропонує сім профілів: комфортний, автоматичний, динамічний, ефективний, індивідуальний, для будь-яких доріг і позашляховий. Таким чином, серед іншого, повний електричний привід, а також підвіска та інші системи можуть бути адаптованими до дорожніх умов та особистих уподобань. Електронна система підтримання курсової стійкості (ESC) містить чотири програми: Normal (Нормальна), Sport (Спортивна), Offroad (Позашляхова) та Off (Вимкнення). У позашляховому режимі вона оптимізує стійкість, тягове зусилля та управління гальмами, а також активує стандартну систему регулювання спуску з пагорба. Крім того, водії можуть вибрати три рівні рекуперації при уповільненні: на рівні 0 автомобіль рухається накатом, а на рівні 1 він трохи сповільнюється. На рівні 2, при якому діапазон уповільнення досягає 0,13 g, і відновлюється найбільша кількість енергії, у водіїв спостерігається сильне «відчуття однієї педалі». У ручному режимі автомобіль зберігає обраний раніше рівень рекуперації.