La Road Map di Audi per l’elettrificazione

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. N el 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.
 
Le innovative piattaforme di accumulo di 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
 
Per ogni nuovo modello elettrificato, Audi offre una soluzione su misura. Anche con la rete di bordo a 12 Volt è possibile realizzare un’efficiente mild-hybrid. 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 nuova 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.

Soluzioni del tutto nuove: 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. 
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.

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.