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Notiziario Marketpress di
Giovedì 18 Novembre 2010 |
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TECH DAY ELECTROMOBILITY, MOTORI ELETTRICI: VERSO IL FUTURO DELLA MOBILITÀ
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Verona, 18 novembre 2010 - La Audi lavora a pieno ritmo per costruire la mobilità del futuro. Nella strategia ad ampio raggio messa a punto dalla Casa dei quattro anelli, l’elettrificazione dei propulsori riveste un ruolo di centrale importanza. Le nuove vetture ibride ed elettriche costituiscono uno dei capisaldi della strategia Audi che contribuirà anche a definire quale sarà, in generale, la mobilità del futuro. La Audi ha già compiuto i primi passi nel campo della mobilità elettrica. Diversi modelli di serie adottano già sistemi Start&stop e di recupero dell’energia in frenata che ne fanno delle vetture micro-ibride a tutti gli effetti. Derivate dal sistema d’efficienza modulare, queste tecnologie hanno permesso al Marchio di abbattere drasticamente i consumi e le emissioni di Co2 della propria flotta. La mossa successiva della Audi sarà il lancio della Q5 hybrid quattro la cui produzione in serie partirà nel corso del 2011. Dotata di due propulsori, la Q5 hybrid quattro è un ibrido parallelo ad alta efficienza e all’avanguardia della tecnica. Abbinato a un motore elettrico alimentato da una batteria compatta agli ioni di litio, il motore a combustione della Audi Q5 hybrid quattro, un 2.0 Tfsi, lavora in maniera flessibile e intelligente. La Audi Q5 hybrid quattro sviluppa una potenza di 245 Cv (180 kW) e una coppia di ben 480 Nm. Il nuovo modello di punta della gamma Q5 accelera da 0 a 100 km/h in 7,1 secondi e raggiunge una velocità massima di 222 km/h. Nella modalità elettrica, il Suv ibrido sportivo è in grado di coprire una distanza pari a 3 km a una velocità massima di 60 km/h. I consumi sotto i 7 litri ogni 100 km corrispondono a emissioni di Co2 inferiori a 160 grammi per chilometro. Gli elementi della catena cinematica della Q5 hybrid quattro sono quelli previsti dal sistema modulare longitudinale già adottati su altri modelli Audi con motore montato longitudinalmente come, ad esempio, la nuova Audi A8, la futura A6. Parallelamente alla tecnologia ibrida, la Audi sviluppa oggi i modelli e-tron, una famiglia di vetture in grado di circolare in modalità elettrica sulle lunghe percorrenze, che includeranno anche degli ibridi plug-in. L’idea di fondo è offrire in chiave moderna e intelligente una nuova forma di piacere di guida e di dinamismo. Sebbene i modelli e-tron della Audi siano ancora molto giovani, hanno già personalità ben definite. Il primo modello e-tron ha debuttato nel settembre 2009 al Salone Internazionale dell’Automobile di Francoforte Iaa: i quattro propulsori elettrici della supersportiva sviluppano nel complesso 313 Cv (230 kW). La biposto scatta da 0 a 100 km/h in 4,8 secondi, la velocità è limitata elettronicamente a 200 km/h. La batteria agli ioni di litio accumula 53 kWh di energia, abbastanza per garantire un’autonomia di circa 250 km. I tempi di ricarica completa da una presa elettrica a corrente trifase sono di circa 2,5 ore. La formula a quattro motori singoli consente di azionare ogni ruota singolarmente e permette di gestire ciascuna di esse con la massima precisione. Questa forma di “torque vectoring” costituisce un nuovo livello evolutivo del principio quattro: l’e-quattro, per l’appunto. Al Motor Show di Detroit del 2010 è stato presentato un altro studio e-tron, ovvero una biposto leggera e compatta con due propulsori elettrici sull’asse posteriore che sviluppano nel complesso una potenza di 204 Cv (150 kW). La più giovane della famiglia è la dinamica e-tron Spyder, protagonista del Salone di Parigi del 2010. La sua batteria può essere ricaricata con una normale presa; due motori elettrici sviluppano nel complesso una potenza di 87 Cv (64 kW) che va ad azionare le ruote anteriori. Dietro il vano passeggeri è montato un 3.0 Tdi a sovralimentazione biturbo con una potenza di 300 Cv (221 kW) e una coppia di 650 Nm trasmesse alle ruote posteriori dal cambio a 7 rapporti S tronic. La Audi A1 e-tron è invece concepita per l’uso nei grandi agglomerati urbani. Il suo motore elettrico sviluppa una potenza continua di 61 Cv (45 kW) e la sua autonomia si aggira sui 50 km. Un piccolo motore Wankel nella parte posteriore della vettura funge da range extender: ricarica la batteria - e dissipa i dubbi di chi teme di avere un’autonomia ridotta. Nella modalità “Range” il Mega City Vehicle della Audi percorre 200 km in più. Nel 2011, in collaborazione con altri tre partner quali il gruppo energetico E.on, le aziende municipalizzate e il Politecnico di Monaco di Baviera, la Audi sperimenterà una flotta di prova con la A1 e-tron. Entro la fine dell’anno i primi veicoli circoleranno sulle strade del capoluogo bavarese e, in contemporanea, saranno inaugurate 200 nuove stazioni di ricarica. La supersportiva e-tron, il primo modello Audi a trazione interamente elettrica, inizierà a circolare su strada in piccola serie già a partire dal 2012. La sua produzione è stata affidata alla quattro Gmbh di Neckarsulm (Germania), azienda di comprovata esperienza nella costruzione di vetture sportive esclusive. Lo sviluppo di soluzioni tecnologiche tra loro molto diverse testimonia l’approccio globale che la Audi persegue nei confronti dei sistemi di trazione elettrica. Gli ingegneri del Marchio non si limitano a studiare la chimica delle celle delle batterie ma, piuttosto, affrontano il progetto in modo olistico, verificando l’interazione dei componenti, il modo di integrarli e la gestione efficiente dei flussi di corrente. Per ottimizzare i vantaggi per il Cliente, già da oggi la Audi sviluppa vetture di segmento “premium” perfettamente idonee all’uso quotidiano, tali da non richiedere al Cliente rinunce di nessun tipo. La pianificazione Audi a lungo termine comprende tutti gli aspetti pratici della guida elettrica: la tecnica di carica, la gestione termoenergetica di batterie e motori, la strategia operativa dei propulsori, la trazione quattro, i freni e i sistemi di recupero energetico. Il principio dell’efficienza basato su una gestione attenta anche della più piccola quantità di energia implica, nell’era della mobilità elettrica, il delinearsi all’orizzonte di nuove sfide. A tutto questo si aggiungono nuove conquiste in materia di costruzioni leggere, un settore di centrale importanza anche nella mobilità elettrica e da tempo anche una delle competenze chiave della Audi. Anche in questo caso i modelli sportivi e-tron aprono nuove strade. La carrozzeria in alluminio basata sulla tecnologia Audi Space Frame (Asf) è infatti completata da elementi in fibra di carbonio. Particolare attenzione è stata riservata anche alla sicurezza passiva. Il packaging dei motori ha richiesto ad esempio nuovi calcoli per il comportamento in caso di incidente. Attraverso questo approccio di sviluppo a tutto campo, la Casa di Ingolstadt fa sì che i suoi core values non solo restino intatti, ma risultino addirittura potenziati con l’avvento della mobilità elettrica. Eleganza, dinamismo ed efficienza resteranno anche in futuro i punti di forza di ogni Audi. Anzi, lo saranno ancora più di quanto non lo siano già oggi. La Audi profonde un grande impegno nello sviluppo della mobilità elettrica. Oggi sono più di 400 gli specialisti del reparto di sviluppo tecnico che lavorano alla mobilità elettrica con il supporto di diverse centinaia di colleghi dei più svariati settori. Questa equipe di esperti riserva particolare attenzione all’implementazione nella produzione in serie delle nuove tecnologie, arricchendosi continuamente di collaboratori altamente qualificati. Per capire l’entusiasmo con il quale la Audi sta lavorando al tema della mobilità elettrica basta entrare nel nuovo centro di sviluppo e di collaudo inaugurato proprio in questi giorni. La Audi ha creato 390 posti di lavoro su quattro piani e investito 65 milioni di Euro in moderne tecnologie. Il fatto che tutti i principali settori di attività si trovino nello stesso stabile consente di snellire i flussi di comunicazione. Al terzo e al secondo piano del centro di sviluppo e controllo si trovano gli uffici dove gli ingegneri sviluppano i nuovi gruppi di trazione. Il primo piano ospita invece i laboratori, le officine e i banchi di prova più piccoli. Il pianterreno, infine, è riservato ai grandi banchi di prova per i gruppi di trazione e i veicoli completi. Il centro di ricerca Projekthaus e-performance funge invece da “think tank” della Audi. Composto da un gruppo relativamente piccolo di specialisti di diverse discipline che intrattengono contatti con tecnici esterni all’azienda, l’agile equipe centrale del Projekthaus e-performance opera con rapidità e competenza. Uno dei suoi principali compiti è un progetto di ricerca denominato anch’esso e-performance e patrocinato dal Ministero federale per l’istruzione e la ricerca tedesco. L’obiettivo del suddetto progetto è sviluppare una matrice modulare di componenti per la guida elettrica adattabile a diversi concept di vetture, dall’utilitaria alla sportiva. Parallelamente a queste attività, la Audi analizza i potenziali insiti nei propulsori con celle a combustibile. Lo studio Audi Q5 Hfc adotta questa tecnologia e dimostra come essa sia impiegabile anche per le lunghe percorrenze. Le tre lettere Hfc sono l’acronimo di “Hybrid Fuel Cell”. Questo studio si avvale delle sinergie sviluppate dai vari progetti e utilizza molte componenti tecniche messe a punto per i futuri modelli ibridi di altro tipo. Due serbatoi contengono l’idrogeno a una pressione di 700 bar. Le celle a combustibile a elettrolita polimerico (Pem) generano una potenza di 133 Cv (98 kW). La potenza erogata dalla batteria a ioni di litio utilizzata nella vettura ibrida è pari a 1,3 kWh. La trazione è affidata a due motori elettici posti in prossimità delle ruote che, insieme, hanno una potenza massima di 90 kW e un picco di coppia di 420 Nm. L’idrogeno viene sfruttato in modo molto efficiente e il coefficiente di rendimento della trazione a celle a combustibile si colloca, in ampie fasce di impiego, ben oltre il 50%. Prima di poter implementare queste tecnologie su una vettura di serie è però necessario superare diversi ostacoli di natura tecnica e commerciale e chiarire alcune importanti questioni come, ad esempio, l’approvvigionamento di idrogeno e il costo energetico della sua produzione. Anche per quanto riguarda la mobilità elettrica, le aspettative dei Clienti si svilupperanno in direzioni molto differenti. Oltre alle specificità dei mercati, occorrerà tenere conto anche della tipologia di impiego delle vetture. Nel medio periodo un’autovettura puramente elettrica sarà consigliabile solo per brevi tragitti fino a circa 200 km. Per tragitti a medio raggio bisognerà optare per un range extender. Le percorrenze di 500 km e più saranno invece appannaggio dei propulsori ibridi, sia convenzionali sia plug-in. Per diversi anni il futuro della mobilità sarà caratterizzato dalla compresenza di diverse tecnologie e di diverse fonti energetiche. Con i suoi modelli hybrid ed e-tron, ma anche con il Tdi, il Tfsi e i nuovi carburanti, la Audi ha tutte le carte in regola per far fronte egregiamente a questi scenari. I Clienti potranno scegliere tra una vasta gamma di tecnologie di propulsione. E la Audi sarà sempre in grado di trovare la soluzione migliore per ciascuno di loro. Con la forza di un V6 e il consumo di un Tdi a quattro cilindri, la Q5 hybrid quattro è, dopo tre generazioni di Audi duo, il primo modello ibrido della Audi a utilizzare due motori. Il motore a benzina 2.0 Tfsi e il motore elettrico, con una potenza complessiva di 245 Cv (180 kW) e una coppia di 480 Nm, si caratterizzano per una dinamica di guida sportiva e un consumo medio nel ciclo di misurazione europeo standard (Nedc) inferiore a 7 litri ogni 100 km. In fase di progettazione la Audi ha dedicato particolare attenzione a un elevato apporto della componente elettrica nel bilancio della trazione. Il Suv ibrido più sportivo sul mercato percorre, con una velocità di marcia di 60 km/h, circa 3 km a emissioni zero, oppure raggiunge una velocità massima di 100 km/h nella modalità puramente elettrica. Grazie alla batteria agli ioni di litio, potente ma leggera, e a molti altri accorgimenti tecnici, la Audi Q5 hybrid quattro può essere considerata un gioiello della tecnica. Il 2.0 Tfsi e il motore elettrico della Audi Q5 hybrid fungono da sistema ibrido parallelo e sono montati, con una soluzione tecnica stabile ed estremamente efficiente, in successione diretta. I due motori sviluppano potenza e coppia complessive rispettivamente di 245 Cv (180 kW) e 480 Nm. L’accelerazione da 0 a 100 km/h di questo modello si attesta su 7,1 secondi, e la ripresa da 80 a 120 km/h nel 5° rapporto su 5,9 secondi. La velocità massima raggiunge i 222 km/h. La Audi Q5 hybrid quattro consuma meno di 7 litri di carburante ogni 100 km nel ciclo di misurazione standard, ed emette 160 g di Co2 a chilometro. Il capiente serbatoio da 75 litri assicura un’autonomia elevata, paragonabile a quella di un Tdi. Il 2.0 Tfsi della Audi Q5 hybrid quattro ha una cilindrata di 1.984 cm3. Eroga una potenza di 211 Cv (155 kW) e una coppia massima costante di 350 Nm a un regime compreso tra 1.500 e 4.200 giri. Il quattro cilindri unisce l’iniezione diretta alla sovralimentazione turbo, una scelta fedele alla filosofia del “downsizing” abbracciata dalla Audi, in cui la riduzione della cilindrata è compensata dall’impiego di un turbocompressore. L’“audi valvelift system” (Avs) contribuisce ad aumentare ulteriormente potenza, coppia ed efficienza energetica, regolando su due livelli l’alzata delle valvole di scarico in base al carico e alla coppia. Alcune caratteristiche del 2.0 Tfsi sono state modificate per poter impiegare il motore nella Audi Q5 hybrid. L’azionamento meccanico dei gruppi ausiliari è stato rimosso, i cuscinetti dell’albero motore e la taratura del turbocompressore sono stati adattati alle speciali esigenze. Un impianto di immissione d’aria secondario ubicato nella testata garantisce una depurazione dei gas di scarico particolarmente rapida. La centralina del motore integra il cosiddetto “hybrid manager”, un sistema creato completamente dalla Audi per consentire un passaggio morbido ed efficiente fra le due modalità di trazione. La trasmissione è affidata a un tiptronic a otto rapporti intensamente modificato e senza convertitore di coppia. La funzione di quest’ultimo è espletata dal motore elettrico stesso, combinato a una frizione a dischi in bagno d’olio. La frizione ha il compito di collegare o separare il motore elettrico dal Tfsi. L’innovativo innesto funziona in ogni situazione con assoluta precisione, comfort e rapidità. All’elevata efficienza energetica della Audi Q5 hybrid quattro contribuisce in larga misura anche il cambio ibrido, grazie all’ampia spaziatura dei suoi otto rapporti. Quando il 2.0 Tfsi è disinserito, il livello della pressione dell’olio nell’impianto idraulico è mantenuto costante da una pompa elettrica, che assicura così la piena operatività della funzione Start&stop. L’impianto elettronico di potenza, collegato alla batteria e al motore elettrico tramite cavi di alta tensione è alloggiato nel serbatoio dell’acqua del vano motore. Si tratta di un inverter a pulsazioni che funge da regolatore fra la batteria, che eroga corrente continua, e il motore elettrico che funziona con corrente alternata. Le tecnologie innovative hanno permesso di contenere il volume e il peso di questo sistema, raffreddato ad acqua da un circuito a bassa temperatura dedicato. Il sistema integra un convertitore Dc/dc che collega e alimenta gli altri utilizzatori elettrici della rete di 12 Volt di bordo. Il motore elettrico è del tipo sincrono a eccitazione permanente. Esso funge da motorino di avviamento e, in fase di rilascio dell’acceleratore, anche da alternatore. Sviluppa una potenza massima di 45 Cv (33 kW) e una coppia di 211 Nm. Il motore elettrico è incluso nel circuito di raffreddamento del motore endotermico. L’accumulo di energia per il motore elettrico della Audi Q5 hybrid quattro è espletato da una batteria agli ioni di litio dal peso di soli 38 kg. L’unità compatta con un volume di 26 litri è collocata in una zona a prova d’urto sotto il pianale del bagagliaio e riduce solo minimamente la capienza di quest’ultimo. La batteria è composta da 72 celle; ha una tensione di 266 Volt, un valore energetico nominale di 1,3 kWh e una potenza di 39 kW. La batteria agli ioni di litio viene raffreddata ad aria in due modi differenti a seconda delle esigenze. Quando la sollecitazione termica è bassa, la batteria utilizza l’aria temperata convogliata da una ventola ubicata nell’abitacolo. Quando la temperatura sale oltre un determinato valore viene attivato un impianto di raffreddamento proprio. Quest’ultimo è accoppiato al climatizzatore automatico principale della vettura e utilizza un evaporatore separato. Questo efficace raffreddamento attivo è una caratteristica che contraddistingue la Audi Q5 hybrid quattro dalle altre vetture ibride; l’impianto di raffreddamento contribuisce infatti in modo determinante alla maggiore disponibilità della componente elettrica nel sistema ibrido. Con il suo sistema ibrido parallelo, la Audi Q5 hybrid quattro può funzionare in cinque modi diversi. Può muoversi solo con il motore a combustione, solo con quello elettrico o nella modalità ibrida; può inoltre recuperare energia e mettere in atto la funzione boost. A vettura ferma, vale a dire prima della partenza o a un semaforo, entrambe le fonti di trazione sono disattivate. Il sistema Start&stop comfort consente al climatizzatore automatico di rimanere attivo. Non appena il conducente rilascia il pedale del freno, la Audi Q5 hybrid quattro riparte elettricamente. Con la trazione esclusivamente elettrica, può raggiungere una velocità massima di 100 km/h, con una rumorosità pressoché impercettibile e zero emissioni. A una velocità costante di 60 km/h può percorrere circa 3 km. Questa elevata componente di marcia elettrica è sufficiente per la maggior parte delle zone abitative e molti centri storici. Il conducente ha la possibilità di scegliere fra tre programmi diversi. La mappatura Ev per la città predilige la trazione elettrica, il programma D utilizza entrambi i propulsori mirando a ottimizzare i consumi, mentre la modalità S, così come la selezione manuale delle marce del tiptronic, punta a uno stile di guida sportivo. Quando il guidatore spinge a fondo l’acceleratore, è il motore a combustione a fornire la forza di trazione. Il funzionamento del motore elettrico viene regolato di conseguenza in base a una strategia di comando volta alla massima efficienza e al minimo consumo. Premendo l’acceleratore vigorosamente subentra la funzione boost e il motore elettrico interviene a supporto del Tfsi. A tutto gas nella modalità S, per brevi momenti è messa a disposizione tutta la potenza del sistema. La propulsione ibrida presenta pertanto la capacità di ripresa di un potente motore aspirato, ma con un’efficienza energetica di ben altra portata. Al rilascio del pedale dell’acceleratore, il motore elettrico funziona da alternatore e recupera energia. Il Tfsi in questo caso è disaccoppiato nella maggior parte delle situazioni dalla trasmissione per non generare perdite da slittamento. La corrente elettrica che il motore elettrico recupera in questa fase e durante le frenate viene immagazzinata temporaneamente nella batteria agli ioni di litio. Quando il conducente frena solo leggermente, la decelerazione è effettuata unicamente dal motore elettrico; quando le frenate sono più energiche, invece, interviene parallelamente anche l’impianto frenante idraulico. Con la Audi Q5 hybrid nella strumentazione di bordo viene introdotto un sistema di visualizzazione completamente nuovo, che rende chiari e percettibili i singoli stati di funzionamento del sistema di propulsione ibrida. Sulla plancia portastrumenti, al posto del contagiri, è collocato il cosiddetto “powermetr”, il cui ago indica la potenza complessiva del sistema su una scala in percentuale da 0 a 100. Una seconda scala suddivisa in segmenti colorati verdi e arancioni ha il compito di informare in modo chiaro e immediato su come la Q5 hybrid quattro stia procedendo, ovvero in che misura siano attive la propulsione elettrica e quella a combustione. Il livello di carica della batteria è visualizzato da uno strumento aggiuntivo. Contemporaneamente, il display del sistema d’informazione per il conducente e l’ampio monitor del sistema di navigazione Mmi plus visualizzano gli stati di esercizio e i flussi di forze del sistema ibrido utilizzando eleganti grafici tridimensionali. Il monitor del sistema Mmi indica inoltre una statistica differenziata del consumo e del recupero, in una rappresentazione con diagrammi a barre di facile comprensione. Il sistema di navigazione Mmi plus è montato di serie sulla Audi Q5 hybrid quattro e precisamente nella versione più aggiornata. La capacità di memoria del disco rigido è di 60 Gb, i menu sono selezionati mediante una moderna interfaccia wizard e i titoli degli album sono visualizzati con le copertine dei Cd. Un apparecchio esterno come un telefono cellulare o un lettore può essere connesso via Bluetooth, mentre il sistema di comando vocale è in grado di comprendere i nomi delle città e delle strade pronunciati in modo naturale, senza pause. Anche l’“Audi sound system” dalle sonorità piene e intense è compreso nella dotazione di serie. La trazione integrale permanente quattro trasferisce sulla strada le forze di entrambi i motori in modo sicuro in ogni situazione. In condizioni normali essa presenta caratteristiche sportive che privilegiano il retrotreno, ma all’occorrenza trasferisce il grosso delle forze sull’asse con la trazione migliore. L’autotelaio elaborato consta di molti componenti in alluminio che ne riducono il peso. La Audi Q5 hybrid quattro può essere sollecitata sul gancio con un carico massimo trainabile di 2.000 kg. Lo sterzo è di tipo elettromeccanico: è un motorino elettrico a creare la forza necessaria alla servoassistenza. Esso opera in modo molto efficiente poiché nella marcia in rettilineo non assorbe energia. L’unità servofreno è inoltre alimentata da un pompa a vuoto elettrica. Una complessa strategia d’intervento modula il processo di frenata adattandolo alle particolari esigenze dettate dalla trazione elettrica e dalla funzione di recupero di energia. La Audi Q5 hybrid quattro è riconoscibile da diverse scelte estetiche presenti sulla carrozzeria. Sul portellone posteriore, sui parafanghi e sui listelli di accesso in alluminio è applicata la scritta “hybrid”. La griglia del radiatore è in smalto nero lucido e i terminali di scarico sono adornati da mascherine cromate. Come verniciatura esclusiva è disponibile la tonalità argento polare metallico. I cerchi in lega di alluminio da 19” si presentano in uno speciale design hybrid, con dieci razze che ricordano le pale di una turbina. Gli pneumatici sono del tipo 235/55. A richiesta la Audi fornisce altri cerchi con diametri da 19” e 20”. La quattro Gmbh mette a disposizione un paraurti in design S line. La carrozzeria con cofano bagagli e cofano motore in alluminio è straordinariamente leggera. La scocca è costituita da molti elementi in forgiato a caldo che uniscono un peso ridotto a una resistenza elevatissima. Nonostante disponga di un equipaggiamento di serie molto ricco, la Audi Q5 hybrid quattro con un peso a vuoto inferiore alle due tonnellate è il Suv ibrido più leggero al mondo. Il peso aggiuntivo provocato da tutti i componenti del sistema ibrido non supera i 130 kg. Il climatizzatore automatico della Audi Q5 hybrid è stato adattato ai requisiti specifici di un sistema di propulsione ibrido. L’azionamento del compressore del climatizzatore è di tipo elettrico ad alta tensione. Esso opera in funzione del fabbisogno reale in modo altamente efficiente e assicura il funzionamento del climatizzatore anche quando il motore a combustione è disinserito. Per supportare la funzione di riscaldamento dell’abitacolo viene impiegato un riscaldatore elettrico supplementare. La Audi Q5 hybrid quattro offre quasi gli stessi equipaggiamenti dei modelli di successo (la Q5 è leader di mercato in Europa nel segmento dei Suv di medie dimensioni) che l’hanno preceduta. Gli optional disponibili includono anche sistemi di assistenza alla guida altamente avanzati. Un nuovo optional è rappresentato dalla connessione Internet attraverso il telefono veicolare Bluetooth Online disponibile su richiesta. Un modulo Umts crea la connessione con servizi speciali di Google e con il World Wide Web, fornendo al conducente informazioni meteo e notizie in tempo reale. Il conducente può pianificare l’itinerario tranquillamente da casa, salvarlo in un’area di navigazione apposita della pagina Internet “www.Audi.it” e, prima di iniziare il viaggio, caricarlo sul sistema di navigazione via Umts. Tramite il collegamento rapido, il Suv ibrido scarica anche immagini tridimensionali satellitari da Google Earth e le visualizza con rappresentazione a volo d’uccello sul monitor; il computer traccia poi le strade. Un altro elemento al vertice della tecnologia è l’hotspot Wlan che consente di collegare a Internet fino a otto apparecchiature terminali. La comunicazione avviene mediante l’antenna del tetto, il collegamento è molto stabile e la qualità di ricezione eccellente. Grazie a un processo di modulazione speciale, lo scambio di dati Umts raggiunge una velocità massima di 7,2 Mb al secondo. La cifratura basata sullo standard Wpa 2 risulta molto sicura. L’uso dell’hotspot Wlan è estremamente facile; il conducente deve solo inserire una scheda Sim compatibile con la trasmissione dei dati. Contemporaneamente può collegare il proprio cellulare all’impianto via Bluetooth a condizione che il cellulare disponga della funzione Sim Access Profile. Nella maggior parte dei casi il contratto di telefonia con opzione dati è sufficiente per godere del servizio senza che siano necessarie ulteriori stipule di contratto e maggiorazioni. La Audi Q5 hybrid quattro sarà disponibile presso i Concessionari nel corso del 2011. La Audi A1 e-tron è un veicolo che utilizza per la trazione esclusivamente la corrente elettrica. È un’auto versatile a quattro posti, progettata specialmente per l’uso nelle grandi metropoli e nei conglomerati urbani. Sono molti i dettagli che rivelano, nel loro insieme, il nuovo percorso intrapreso dalla Casa dei quattro anelli con la A1 e-tron. I componenti in carbonio esibiscono la competenza della Audi nell’ambito della costruzione leggera. Soluzioni come la totale connettività a Internet, con navigazione su Google e uno hotspot Wlan, rendono perfetta questa piccola-grande autovettura per un pubblico giovane e moderno. La prima volta che si parte con una Audi A1 e-tron la sensazione è la stessa che si prova quando un aereo decolla, tanto imperiosa è l’accelerazione quando si preme sul pedale del gas. Ma la propulsione è assolutamente silenziosa; sono percepibili solo un leggero rollio e il fruscio aerodinamico. La guida procede fluida, non interrotta nemmeno dai cambi marcia o dalle pause d’innesto. Quando si viaggia in un modo così confortevole e sportivo, si scopre un nuovo piacere di guidare, che non distoglie l’attenzione dalla strada. Una potenza silenziosa che trasmette un fascino speciale. La coppia elevata del motore elettrico è pronta a manifestarsi con tutto il suo vigore praticamente già al momento della partenza. L’esperienza di guida nella A1 e-tron è completamente diversa rispetto ai veicoli con motore endotermico. La Audi A1 e-tron racchiude un concentrato di tecnologia intelligente e avanzata. Un gruppo batteria agli ioni di litio genera l’energia necessaria per la propulsione elettrica. Il conducente generalmente la carica collegandola alla presa elettrica di casa in tutta comodità. La batteria completamente carica consente di percorrere oltre 50 km, un’autonomia nella maggior parte dei casi più che sufficiente per gli spostamenti di lavoro quotidiani, come dimostrano numerosi studi. Per percorrenze maggiori il conducente di questo Mega City Vehicle della Audi potrà contare sul cosiddetto range extender, un piccolo motore a benzina integrato che ricarica la batteria. Con il suo ausilio, l’autonomia della vettura sale a oltre 250 km. La trazione della Audi A1 e-tron rimane comunque sempre elettrica in quanto il range extender e le ruote motrici anteriori non sono collegati meccanicamente. Anche i gruppi ausiliari della A1 e-tron sono elettrificati. Il climatizzatore è alimentato da un compressore ad alta tensione che opera in funzione del reale fabbisogno energetico; questo sistema è molto più efficiente delle tecnologie tradizionali. Anche il servosterzo è all’insegna dell’efficienza energetica con un funzionamento elettroidraulico, come nel modello di serie. Per produrre la depressione necessaria al servofreno integrato, l’impianto idraulico dei freni dispone di una pompa azionata elettricamente a seconda delle esigenze energetiche. La compatta due porte eredita tutti i punti forti della serie Audi A1 quali un diametro di sterzata ridotto, una buona visione complessiva e una grande agilità. Il telaio è particolarmente bilanciato e combina il piacere della comodità a un carattere sportivo. Per rispondere ai trend del futuro, la A1 e-tron vanta anche una grande abitabilità degli interni e uno spazioso vano bagagli, entrambi agli stessi livelli della A1. Grazie alla sua posizione di installazione, ribassata e trasversale nel frontale, il motore sincrono della Audi A1 e-tron contribuisce a ottimizzare il baricentro della vettura. La potenza costante è di 61 Cv (45 kW) e la coppia, disponibile fin da subito, è di 150 Nm. La potenza di picco si attesta a 102 Cv (75 kW) e la coppia massima a 240 Nm. Queste prestazioni consentono alla piccola-grande Audi di scattare in 10,2 secondi da 0 a 100 km/h e di raggiungere una velocità massima di oltre 130 km/h. Le coppie sono trasferite in modo fluido dal motore elettrico all’asse anteriore, mediante una trasmissione a rapporto singolo calettata direttamente sul motore. La leva del cambio deriva dal modello di serie ed è stata appositamente adattata. Le modalità di guida sono “D”, “R”, “N” e “Range”. Quest’ultima modalità prevede l’attivazione del range extender, inserito gradualmente dall’unità di controllo e gestito tenendo conto soprattutto della richiesta di carico e del livello energetico della batteria. Nel vano motore accanto al motore elettrico si trova l’impianto elettronico di potenza, adibito al controllo della trazione elettrica. Anche l’inverter di corrente continua, che connette la rete di bordo a 14 volt con quella dell’alta alta tensione, l’unità di protezione elettrica dei componenti ad alta tensione e l’unità di ricarica sono alloggiati nella parte anteriore della vettura. Il gruppo batteria della Audi A1 e-tron presenta una forma a T ed è collocato sotto il tunnel centrale e i sedili posteriori, una posizione ideale in termini di ripartizione equilibrata dei pesi. La batteria agli ioni di litio opera a una tensione di 270 V e dispone di un livello di energia nominale di 12 kWh. Essa è mantenuta in un range di temperatura ottimale da un impianto di raffreddamento ad acqua. Nella Audi A1 e-tron la presa dell’unità di ricarica si trova nel single-frame dietro i quattro anelli. La ricarica di una batteria completamente scarica richiede circa tre ore con la rete elettrica di 230 V, o anche meno di un’ora in condizioni ottimali utilizzando la rete elettrica trifase di 380 V. Un display presente accanto alla presa del veicolo indica il tempo di ricarica rimanente e il livello di carica momentaneo. Tale valore e l’autonomia disponibile sono rilevabili anche nel display di informazione per il conducente sulla plancia. Durante la marcia, il potente motore elettrico della A1 e-tron è in grado di trasformare l’energia dissipata in fase di frenata in corrente elettrica da immettere nella rete di bordo, svolgendo quindi la funzione di un alternatore. Il recupero di energia inizia non appena il conducente rilascia il piede dal pedale dell’acceleratore. Tale recuperò è regolabile in cinque livelli tramite dei bilancieri al volante. Al livello 1 la decelerazione è leggera, al livello 5 molto intensa. Nel traffico cittadino la A1 e-tron è in grado di recuperare circa un terzo dell’energia di cui ha bisogno per spostarsi. Quando il conducente non accelera e non attiva i bilancieri, questo Mega City Vehicle non consuma alcuna energia, avanzando per inerzia come una barca a vela trasportata dal vento. La funzione del range extender integrata nella Audi A1 e-tron è svolta da un piccolo motore Wankel con pistone rotante singolo. Esso dispone di una camera di lavoro di 254 cm3 e ruota a 5000 giri al minuto in maniera costante, sempre nel suo range ottimale di rendimento. Il motore a pistone rotante aziona un alternatore che genera fino a 20 Cv (15 kW) di potenza di carica. I maggiori pregi del motore Wankel sono il funzionamento privo di rumorosità e vibrazioni, le dimensioni ridotte e il peso estremamente contenuto. Insieme all’alternatore, l’intero gruppo pesa circa 65 kg. Questo valore comprende anche lo speciale impianto elettronico di potenza, i sistemi di aspirazione, di scarico e di raffreddamento, la capsula fonoassorbente e il telaietto di supporto. Il consumo di benzina del range extender, secondo le proiezioni per la misurazione dei consumi dei veicoli con tale dispositivo, corrisponde a circa 1,9 litri ogni 100 km. Le emissioni di Co2 si attestano a soli 45 grammi per km. Per alimentarlo è necessario un serbatoio di carburante da 12 litri. La Audi A1 e-tron ha una verniciatura speciale color Aquamint perla con tonalità di contrasto High gloss steel scuro per l’arco del tetto. Il tetto stesso, lo spoiler posteriore e altri componenti sono realizzati in vetroresina rinforzata con fibre di carbonio e dimostrano con chiarezza la competenza della Audi nell’ambito della costruzione leggera. L’elemento diffusore posteriore è privo di terminali di scarico; una soluzione che mette in risalto la larghezza della vettura e il suo carattere ecologico. Sui parafanghi anteriori è applicata la scritta “e-tron”. Nell’ampio abitacolo della A1 e-tron gli inserti sulle porte e sulla consolle centrale sono rivestiti in pelle Milano griglio titanio. I comandi e i sistemi di visualizzazione sono di utilizzo molto semplice, come si conviene a una Audi. Gli equipaggiamenti soddisfano tutti i desideri dei Clienti. Gli interni dalle linee leggere e sportive sono spaziosi e offrono diverse possibilità di connessione con sistemi quali l’iPod. Come ogni A1, anche la Audi A1 e-tron è sinonimo di spazio, musica, comunicazione, intelligenza e qualità. È una vettura per chi ha uno stile di vita moderno, ama i colori e le forme, la libertà e l’avventura. Tra gli equipaggiamenti del Mega City Vehicle della Audi figurano anche il pacchetto luci interne a tecnologia Led e la più innovativa tra le soluzioni di infotainment: il potente sistema di navigazione Mmi plus con disco fisso di 20 Gb, monitor di 6,5’’ e rappresentazione cartografica tridimensionale. La Audi A1 e-tron è connessa a Internet tramite un modulo Umts. Offre pertanto le stesse innovative caratteristiche dell’ammiraglia Audi A8, quali il sistema di navigazione con cartografia Google Earth e uno hotspot Wlan al quale i passeggeri possono connettere i loro dispositivi mobili, per esempio un iPad. Il collegamento Umts è veloce, sicuro e senza costi aggiuntivi. La Audi R8 e-tron è un’auto supersportiva a trazione puramente elettrica. I suoi quattro motori elettrici con potenza complessiva di 313 Cv (230 kW) garantiscono prestazioni di guida brillanti. I motori possono essere comandati individualmente, un fatto che apre nuovi orizzonti nello sviluppo della trazione integrale permanente quattro. I quattro motori elettrici asincroni ripartiti tra l’asse anteriore e quello posteriore (2+2) fanno della R8 e-tron una vettura quattro. Il trasferimento della coppia motrice alle ruote ha luogo attraverso delle trasmissioni a un solo rapporto e alberi di lunghezza ridotta. Con una potenza di picco di 313 Cv (230 kW) e una coppia massima di 4500 Nm disponibili già a vettura ferma la R8 e-tron fornisce prestazioni mozzafiato. Balza in 4,8 secondi da 0 a 100 km/h. Questa R8 - un autentico concentrato di tecnologia - rientra nel top di gamma delle sportive elettriche. La sua conformazione risponde pienamente alle necessità strutturali dettate dall’impiego delle nuove tecnologie. La batteria agli ioni di litio di grandi dimensioni e raffreddata a liquido e l’impianto elettronico di potenza sono ad esempio collocati immediatamente dietro l’abitacolo. La scelta di questa posizione ottimizza il baricentro della vettura e la ripartizione dei pesi in un rapporto di 42:58 tra l’asse anteriore e quello posteriore, in maniera simile a quanto avviene per la R8 di serie con il suo motore Fsi di 5,2 litri di cilindrata. La R8 e-tron consente di comprendere quale sia la filosofia Audi in fatto di mobilità elettrica: è il risultato di una progettazione a tutto campo, che va al di là della pura sperimentazione della tecnologia delle batterie, o la semplice sostituzione di un motore endotermico con uno elettrico. La complessa interazione tra tutti i componenti svolge un ruolo decisivo in termini di efficienza energetica, autonomia di percorrenza e idoneità all’uso pratico. La batteria agli ioni di litio montata sulla Audi R8 e-tron è composta da celle singole di elevata densità energetica collegate in serie e in parallelo e garantisce un elevato trasferimento di potenza. Un sistema di gestione della batteria intelligente regola in maniera ottimale la disponibilità di energia in tutte le situazioni possibili. La batteria pesa 550 chili e accumula, 53 Kwh di energia. La frazione realmente utilizzabile corrisponde a 42,4 kWh. Nella versione definitiva della Audi R8 e-tron essa consentirà di coprire una distanza di 250 km nelle condizioni di marcia definite nel ciclo di guida standard europeo Nedc. La ricarica della batteria ha luogo mediante la presa domestica di 230 V e richiede, se completamente scarica, dalle 6 alle 8 ore. Utilizzando corrente trifase la ricarica dura attorno alle 2 ore e mezza. La batteria viene ricaricata anche quando la Audi R8 e-tron è in marcia grazie alla funzione di recupero che entra in azione nelle fasi di decelerazione e di frenata. I quattro motori elettrici sono in condizione di recuperare una notevole porzione di energia. La ripartizione delle coppie di trazione elettrica della R8 e-tron privilegia senza dubbio il retrotreno. Analogamente alla Audi R8 di serie, in condizioni di marcia normali circa il 70% della coppia di trazione è trasferita alle ruote posteriori e il rimanente 30% a quelle anteriori. Quando le ruote di un asse tendono a perdere aderenza, la distribuzione della coppia varia di conseguenza nel giro di poche frazioni di secondo. La supersportiva a trazione elettrica offre pertanto tutti i maggiori vantaggi della tecnologia quattro. La R8 e-tron gestisce anche la dinamica trasversale alla vettura mediante i suoi quattro motori. Essi consentono di controllare e modulare l’imbardata, accelerando solo specifiche ruote e ripartendo attivamente le coppie di trazione. Le tendenze al sovrasterzo o al sottosterzo sono compensate con precisione mediante opportune spinte e frenate di lieve entità. Anche in presenza di accelerazioni trasversali elevate, la supersportiva elettrica della Audi mantiene un comportamento esemplare e percorre le curve come se viaggiasse su un binario. Anteriormente sono impiegati bracci triangolari doppi e al posteriore bracci trapezoidali in alluminio forgiato. Questa configurazione ha dimostrato ampiamente la sua validità nelle competizioni sportive, dove contano elevata dinamicità, massima precisione e un comportamento in curva esattamente prevedibile. La taratura di sospensioni e ammortizzatori è rigida, pur offrendo sufficiente comfort. La risposta dello sterzo a cremagliera con rapporto diretto è finemente differenziata. Il servosterzo è di tipo elettromeccanico e opera in funzione della velocità della vettura. Sulla Audi R8 e-tron sono montate ruote da 19". In strada la Audi R8 e-tron appare larga e muscolosa. Il frontale è dominato dalla griglia single-frame, affiancato da prese d’aria voluminose. Le proporzioni sono da supersportiva: 1,90 metri in larghezza, 4,43 metri in lunghezza e 1,25 metri in altezza. Il passo di 2,65 metri lascia spazio in abbondanza al guidatore e al passeggero. Le strutture leggere rappresentano il presupposto fondamentale per l’efficienza e l’autonomia dei veicoli a trazione elettrica. Per questa ragione gli ingegneri Audi hanno attinto a piene mani a una delle competenze centrali della Casa. La carrozzeria è realizzata in alluminio nella tecnologia Audi Space Frame Asf e pesa meno di 200 chilogrammi. Essa contribuisce in maniera determinante a far sì che la Audi R8 e-tron pesi solo 1.600 chilogrammi. A differenza del modello di serie, la Audi R8 e-tron possiede un display grafico per la visualizzazione della modalità di marcia. È collocato tra i due grandi strumenti circolari, dei quali quello sinistro indica il livello di recupero e l’emissione di potenza. Il conducente può selezionare tramite dei tasti sul volante l’intensità del recupero e quindi agire direttamente sul livello di riassorbimento energetico e sulla forza frenante dei motori elettrici, al fine di allungare l’autonomia della e-tron. La Audi R8 e-tron sarà in vendita in serie limitata verso la fine del 2012. La sua produzione è stata affidata alla quattro Gmbh di Neckarsulm (Germania), azienda di comprovata esperienza nella costruzione di vetture sportive esclusive. La mobilità elettrica: per ogni impiego, l’auto giusta Nell’ambito della mobilità elettrica, la Audi sviluppa un’intera famiglia di autovetture, ognuna delle quali, grazie a un insieme molto articolato di soluzioni modulari, risulta perfettamente rispondente alle necessità di impiego dei Clienti. La Audi suddivide i veicoli a trazione elettrica in due categorie. Una categoria è rappresentata dai veicoli full hybrid in grado di percorrere circa tre chilometri nella modalità puramente elettrica. Questi veicoli montano a bordo una batteria ad alte prestazioni. L’altra categoria comprende tutti i veicoli che montano invece una batteria ad alta densità energetica per coprire distanze più lunghe: i veicoli ibridi plug-in, i veicoli range-extender e i veicoli a trazione esclusivamente elettrica. La Casa dei quattro anelli con la sua gamma vetture ha già dato una risposta alle sfide della mobilità elettrica. Molti modelli già prodotti in serie possono essere definiti dei veicoli microibridi in quanto dispongono dei sistemi Start&stop e di recupero dell’energia in decelerazione. Il livello di elettrificazione immediatamente superiore è quello costituito dai veicoli ibridi leggeri, dotati di un piccolo motore elettrico con sola funzione di supporto al motore a combustione. Sulle vetture ibride integrali come la Audi Q5 hybrid quattro il motore elettrico presenta dimensioni notevolmente superiori. Esso è in grado di far avanzare il veicolo autonomamente per brevi tratti, per esempio nei centri cittadini o nelle aree urbane residenziali. I veicoli muniti di batteria ad alta densità energetica sono in condizione di percorrere distanze più lunghe utilizzando la forza elettrica. I veicoli ibridi plug-in vengono ricaricati utilizzando la normale rete elettrica e sono in grado di viaggiare elettricamente per decine di chilometri. I veicoli range-extender come la Audi A1 e-tron possono coprire distanze di circa 50 km. L’autonomia dei veicoli puramente elettrici o di quelli alimentati a celle di combustibile è ancora maggiore. La Audi progetta e produce veicoli che soddisfano e, addirittura, superano le aspettative dei Clienti. Per ogni ambito d’uso sarà a disposizione una soluzione perfettamente su misura. Quanto più piccole saranno le auto, tanto maggiore sarà il loro grado di elettrificazione. Le autovetture per l’uso in città si sposteranno in futuro esclusivamente utilizzando l’energia elettrica. Nella fase di transizione il fabbisogno in fatto di mobilità sarà coperto dalle soluzioni range-extender. Nella categoria superiore gli ibridi plug-in hanno dimostrato la loro validità anche come prima vettura. Gli ibridi integrali come la Audi Q5 hybrid quattro rappresentano generalmente delle scelte adeguate in tutte le categorie di vetture. I motori elettrici e il cosiddetto impianto elettronico di potenza fanno parte dei componenti più importanti in un sistema di trazione elettrica. Si tratta di componenti molto complessi con caratteristiche alquanto diverse. I motori elettrici sono dei campioni di versatilità: convincono per la loro affidabilità di funzionamento, pesano relativamente poco e si caratterizzano per rendimenti elevatissimi tra il 93 e il 97% in un range di rotazione molto ampio. Al contrario dei motori endotermici, i motori elettrici mettono a disposizione la loro coppia massima già a un numero di giri molto basso, de facto già al momento dell´avviamento. Per questo motivo sulla vetture a trazione completamente elettrica vengono in genere impiegate trasmissioni a un solo rapporto. I motori elettrici impiegati dalla Audi per la trazione di veicoli possono essere suddivisi in due categorie. Una categoria è costituita dai cosiddetti motori asincroni. Essi non dispongono di magneti permanenti, sono di semplice conformazione, robusti e durevoli e non necessitano di intensa manutenzione. Non sono tuttavia particolarmente adatti ad essere integrati in sistemi con motore a combustione e cambio. La seconda categoria è quella dei motori asincroni a eccitazione permanente. Grazie al loro elevato dispiego di potenza, qualora il tipo di impiego lo consenta, possono avere una struttura più compatta e leggera. Inoltre sono in grado di sviluppare coppie e rendimenti elevati a regimi bassi. Le prestazioni di un motore elettrico dipendono dalla sua conformazione strutturale. Le dimensioni del motore, quali il diametro e la lunghezza, influiscono direttamente sui livelli di coppia e di potenza generati. Sulle vetture a trazione ibrida della Audi come la Audi Q5 hybrid quattro sono impiegati motori asincroni permanentemente eccitati e progettati in particolare per generare coppie elevate. Dispongono di un diametro notevole, ma di una lunghezza di solo alcuni centimetri: una caratteristica che consente di inserirli facilmente tra il motore a combustione e il cambio. Il loro range ottimale di rotazione si aggira tra 500 e 5000 giri, armonizzandosi così al meglio con le caratteristiche di coppia del motore a combustione. Per i veicoli che invece sfruttano spesso o di continuo la sorgente di forza elettrica si scelgono invece motori asincroni permanentemente eccitati ottimizzati per generare potenza piuttosto che coppia, o motori asincroni veloci. Il loro diametro è inferiore a quello dei motori elettrici ottimizzati per l´erogazione di coppia. Sono tuttavia più lunghi e il loro range di rotazione utile è molto più ampio. Tutti i motori elettrici usati dalla Audi sono raffreddati a liquido affinché non superino la soglia di temperatura prescritta di 180 °C. Il fattore termico incide negativamente sulla potenzialità dei motori all´interno del sistema, tuttavia dei superamenti dei limiti di breve durata sono ammessi. Il motore elettrico della Audi A1 e-tron per esempio raggiunge una potenza costante di 61 Cv (45 kW) e, per qualche istante, una potenza di soglia di 102 Cv (75 kW). L´impianto elettronico di potenza rappresenta l´unità più complessa e anche più costosa di tutta la linea di trasmissione di natura elettrica. Si tratta di un inverter a pulsazioni che svolge la funzione di convertire la corrente continua generata dalla batteria in corrente alternata necessaria per il funzionamento del motore elettrico. Per esempio sulla Audi Q5 hybrid quattro l´inverter a pulsazioni deve saper gestire fino a 54 Cv (40 kW) di potenza a una tensione nominale di 264 V. Ciò equivale ad accendere e spegnere 666 lampadine di 60 W ciascuna, variandone in continuazione la luminosità, a una frequenza di pochi centesimi di secondo. Il cuore del sistema è costituito da un modulo composto da diversi elementi a semiconduttore collegati reciprocamente, i cosiddetti Igbt (insulated-gate-bipolar transistor). All´interno del sistema la temperatura raggiunge valori oltre i 100 C: il calore è dissipato da un liquido fatto fluire attraverso la scatola di metallo. L´ultima generazione dell´inverter a pulsazioni montato sulla Audi Q5 hybrid quattro è particolarmente compatto nelle dimensioni e occupa un volume di soli 6 litri. Esso accoglie anche il trasformatore dell´alta tensione continua per l´alimentazione a 12 V della rete di bordo della vettura. In un sistema di propulsione elettrica di qualsivoglia natura il ruolo più importante è sempre ricoperto dalla batteria. Essa è un sistema estremamente complesso, e molto più di una pila di singole celle collegate insieme. La Audi è impegnata nello sviluppo di batterie che soddisfino le esigenze più elevate. Già al momento del suo primo passo nella mobilità elettrica la Audi non concede spazio a compromessi: la batteria della Audi Q5 hybrid quattro è realizzata nella modernissima tecnologia agli ioni di litio (Li-ion). Si tratta di un espressione che abbraccia un vasto ambito tecnologico, ricco di opportunità e di sfide che riguardano tutti gli aspetti inerenti a una batteria, quali il peso, la capacità energetica, gli ingombri, la sicurezza, la durata di vita e, non ultimo, i costi. La Audi suddivide le batterie agli ioni di litio in due categorie distinte. Una categoria comprende le batterie ad alte prestazioni per l’impiego in veicoli ibridi come la Audi Q5 hybrid quattro, e l’altra le batterie ad alta energia per veicoli destinati a percorrere elettricamente distanze più lunghe, come la R8 e-tron. Il fattore decisivo per l’autonomia di percorrenza di un veicolo è rappresentato dal livello di energia che una batteria è in condizione di accumulare, e viene espresso in kilowattora (kWh). La densità energetica si ricava mettendo in relazione l’energia accumulabile dalla batteria con la sua massa. Attualmente le batterie agli ioni di litio per la trazione automobilistica raggiungono una densità di circa 0,14 kWh per chilogrammo. Superano pertanto le batterie al piombo del fattore 4, ma rimangono ancora del 40% al di sotto delle batterie Li-ion impiegate su telefoni cellulari, notebook ecc. La durata di vita di una batteria agli ioni di litio montata su un veicolo si aggira sui dieci anni, a condizione che essa sia stata sempre mantenuta a temperatura idonea. La durata di vita è influenzata dal genere di sollecitazione e dall’intensità delle azioni di prelievo e di apporto di carica. Una ricarica rapida effettuata abitualmente con correnti di potenza elevata, o frequenti scaricamenti completi provocano un invecchiamento precoce della batteria. Le batterie ad alte prestazioni vengono di regola scaricate fino a un livello Soc (state of charge) del 50% mentre le batterie ad alta energia possono essere scaricate anche dell’80%. Se si rispettano le limitazioni indicate, le batterie possono sopportare migliaia di cicli di carica e di scarica prima di perdere sensibilmente la loro funzionalità. È inoltre indispensabile evitare di scaricare la batteria completamente o di caricarla eccessivamente, pena il rischio di distruggerne le celle. Tale rischio è comunque controllato dall’adozione di numerose misure di sicurezza. La temperatura è monitorata con precisione da appositi sensori, mentre delle protezioni elettriche e delle valvole di sovrapressione impediscono la generazione di reazioni a catena all’interno del sistema. In linea di principio è compito del costruttore delle batterie scegliere materiali di alto grado di purezza, adottare un processo veloce e al contempo stabile e intraprendere le misure necessarie ad assicurare la qualità. Il flusso di corrente genera calore in quantità considerevoli, pertanto è determinante ricorrere a un impianto di raffreddamento che mantenga la temperatura della batteria entro i limiti dovuti di 25 e 45°C. Temperature più basse o più alte, quest’ultime anche quando la batteria non è in funzione, incidono negativamente sulla durata di vita. Un’ulteriore funzione svolta dall’impianto di raffreddamento è compensare la differenza di temperatura che si manifesta tra le singole celle. Il fenomeno di invecchiamento precoce non progredisce quando questa differenza rimane al di sotto di 5°C. Il raffreddamento può aver luogo con aria o con liquido. Anche in questo contesto devono essere valutati diversi fattori. Per esempio la rumorosità della ventola di raffreddamento deve essere tale da non infastidire gli occupanti della vettura. Al contempo deve indirizzare l’aria verso la batteria con un flusso omogeneo e diretto senza dispersioni; la batteria non deve essere inoltre troppo grossa o troppo pesante. L’associazione dell’industria automobilistica tedesca Vda lavora in collaborazione con le case costruttrici alla definizione di standard di unificazione per celle di batteria. Le celle prismatiche al centro dell’interesse attuale generano una potenza compresa tra 500 Watt (per veicoli ibridi) e oltre 1.500 Watt (per veicoli elettrici potenti). Il loro volume va da circa 130 cm3 a 900 cm3. Rispetto alle celle cilindriche, le celle piatte possono dissipare più facilmente il calore grazie a un migliore rapporto tra superficie e volume. Inoltre presentano ingombri ridotti, essendo possibile montarle una accanto all’atra. Oltre alle celle e all’impianto di raffreddamento, il tema delle batterie contempla anche altri componenti. Essi sono gli attacchi di alta tensione e di servizio, il sistema elettronico di controllo, le parti elettromeccaniche, l’involucro e, infine, i sensori e gli attuatori. I costi attualmente molto alti dei sistemi batteria sono da ricondurre proprio all’insieme di tutti questi componenti e alla loro integrazione reciproca. Una batteria agli ioni di litio costa infatti diverse centinaia di euro per ogni chilowattora prodotto. I primi smorzamenti derivanti dalla produzione in larga scala stanno già subentrando e la Audi prevede un dimezzamento dei costi nel giro dei prossimi 10 anni. L’autonomia di una vettura a trazione elettrica è un fattore di fondamentale importanza per la mobilità elettrica, così come anche la ricarica della batteria adibita alla trazione. Sono state messe a punto molteplici soluzioni, ognuna adatta a specifiche esigenze. La Audi individua tre tipi di ricarica: standard, senza contatti e rapida. La situazione può essere esemplificata ricorrendo a dei calcoli di riferimento. Una vettura a trazione elettrica classica con una batteria di 20 kWh di energia e un consumo di 15 kWh ogni 100 km è in condizione, in linea teorica, di percorrere una distanza di 133 km. Integrando nella proiezione di calcolo un margine di sicurezza di ca. Il 25%, l’autonomia si attesta su un valore di 100 km. L’energia consumata di 15 kWh deve essere nuovamente immessa nella batteria. Il metodo standard è innanzitutto quello di usare un cavo. La potenza di trasferimento dipende soprattutto dalla potenza disponibile fornita dalla presa di corrente. Utilizzando la rete elettrica domestica monofase di 230 V, la potenza di carica ammonta a 3,6 kW. Utilizzando invece una corrente di rete trifase di 400 V, la potenza di carica raggiunge un valore di 11 kW, o di 22 kW, a seconda del livello di protezione per ogni fase (16 o 32 Ampere). La Audi si dedica pertanto allo sviluppo di caricabatteria di bordo con potenze comprese tra 3,6 kW e 22 kW. I caricabatteria di bordo hanno la funzione di convertire la corrente alternata Ac in corrente continua Cc necessaria alla batteria di trazione. Collegandosi a una presa elettrica comune monofase di 230 V, la ricarica della batteria richiederebbe in base alle proiezioni di calcolo circa sei ore, a condizione che i 2,5 kW siano utilizzati interamente per la ricarica diretta della batteria. Collegando invece il veicolo con un caricabatteria di 22 kW a una apposita stazione di ricarica o a una presa di corrente trifase, la durata della ricarica si ridurrebbe a 45 minuti. In contemporanea la Audi, in cooperazione con un partner di progetto, è dedita a degli studi su un sistema di ricarica innovativo e promettente, ovvero su punti di ricarica privi di contatti in cui l’operazione di carica abbia luogo per induzione mentre il veicolo è fermo in parcheggio. Un circuito elettrico integrato a terra genera un campo elettromagnetico che interagisce con un circuito secondario complementare montato sul veicolo. Mediante il fenomeno dell’induzione, nel circuito secondario del veicolo viene generata corrente elettrica alternata, la quale, dopo essere stata assorbita e convertita, viene usata per alimentare la batteria. L’aspetto interessante di questa soluzione è rappresentato dall’elevato comfort per il Cliente, essendo le operazioni di avvio e di arresto della ricarica completamente automatiche. Sulla base degli studi attuali, il trasferimento energetico può raggiungere un rendimento del 90%. I calcoli assumono un significato diverso qualora il conducente di una vettura elettrica desideri percorrere un percorso più lungo in giornata. Secondo le proiezioni di calcolo, per coprire una distanza di 230 km sono richiesti circa 35 kWh. In questo caso quindi è necessario effettuare una sosta per caricare i 15-20 kWh mancanti. Siccome il conducente è obbligato ad attendere la fine dell’operazione di ricarica, è auspicabile abbreviare quest’ultima il più possibile. Per raggiungere questo risultato si perseguono attualmente due strade. La prima ipotesi è di installare depositi di ricambio per batterie, ma la Audi non guarda con favore a questa soluzione per via dei problemi inerenti alla strutturazione della vettura e alla maneggevolezza. La seconda ipotesi, più interessante, è quella di servirsi di stazioni di ricarica a corrente continua. I veicoli potrebbero rinunciare all’installazione dei caricabatteria poiché essi sarebbero già in dotazione alle stazioni di ricarica stesse. Dalle proiezioni di calcolo emerge che il veicolo dovrebbe sostare a una stazione di questo tipo - con una potenza emessa di 50 kW - per soli venti minuti prima di poter ripartire con la batteria carica. Per concretizzare l’idea di una ricarica a corrente continua, la Audi supporta lo sviluppo di un sistema di connettori modulare costituito dai connettori Ac Iec 62196-2 Tipo 1 e Tipo 2 e da un connettore aggiuntivo Cc. Anche la conformazione delle stazioni di ricarica a corrente continua presenta aspetti differenti. Esse possono mettere a disposizione tramite wallbox (caricabatteria esterni) 11 o 22 kW per la ricarica oppure offrire una potenza massima di 50 kW come già sta avvenendo con successo sul mercato asiatico. In linea di principio sono plausibili anche stazioni di ricarica con potenze fino a 150 kW. Il peso e le dimensioni non risultano problematici, poiché esse possono essere integrate nell’attuale infrastruttura dei distributori di carburante. Tuttavia è opportuno tenere in considerazione che più bassa è la potenza di carica, migliore è l’effetto di ricarica conseguito per quanto riguarda la durata di vita e l’efficienza della batteria. Sarebbe opportuno optare per una ricarica veloce quando il fattore tempo ha una maggiore priorità per il Cliente. La Audi presume che si affermeranno contemporaneamente diverse modalità di ricarica a seconda delle specifiche esigenze applicative. Operazioni di ricarica con potenze fino a 3,6 kW potranno essere tranquillamente effettuate dalla presa domestica o tramite sistemi a induzione. Per potenze di ricarica superiori si prospetta la probabilità di stazioni di ricarica a corrente continua o tramite rete elettrica trifase. Le batterie adibite alla trazione di veicoli necessitano di un impianto di raffreddamento molto complesso. Già oggi il Marchio dei quattro anelli è al lavoro per sviluppare un impianto di gestione del calore adeguato ai requisiti delle vetture del domani. Si tratta di una soluzione estremamente sofisticata che apre la strada ad applicazioni nuove e promettenti. La batteria agli ioni di litio della Audi Q5 hybrid quattro occupa un volume di 80 litri e pesa 38 kg. La batteria deve essere raffreddata per dissipare il calore generato dal flusso di corrente durante le fasi di carica e di scarica. Inoltre le batterie agli ioni di litio, sia a riposo sia in funzione, sono obbligate a operare entro un range di temperatura relativamente ristretto, oltre al quale subirebbero altrimenti un effetto di invecchiamento precoce. Gli ingegneri della Audi applicano in questo contesto il loro know-how tecnico acquisito in anni di studi e ricerche nell’ambito della climatizzazione. La soluzione di raffreddamento doppia da essi sviluppata per questo Suv dalle alte prestazioni si distingue da quella degli altri veicoli ibridi. A seconda della situazione contingente, è attivo infatti solo uno dei due circuiti di raffreddamento. Il circuito passivo sfrutta l’aria temperata proveniente dall’abitacolo. L’aria è aspirata da una ventola radiale posizionata di fronte alla batteria ed è convogliata verso il corpo di essa nel quale sono ricavati degli appositi canali. Questo accorgimento consente di mantenere in molte situazioni la temperatura della batteria al valore di 37 °C, ideale per il suo corretto funzionamento. L’andamento della temperatura è controllato da sei sensori integrati. La potenza di raffreddamento fornita da questo circuito passivo ammonta a 0,5 kW. Al superamento della soglia di 37 °C interviene il circuito di raffreddamento attivo, in grado di fornire una potenza di raffreddamento anche di 1,4 kW. Esso è accoppiato all’impianto di climatizzazione della vettura e utilizza un evaporatore proprio. L’aria, che attraversando la batteria si è surriscaldata, viene raffreddata dall’evaporatore e convogliata nuovamente verso la batteria. Quando la temperatura tende a salire, il sistema di gestione della batteria richiede in proporzione una potenza sempre maggiore, fino al raggiungimento di 55 gradi, superati i quali la funzione di trazione ibrida viene disattivata. L’impianto di raffreddamento a circuito doppio, che nonostante il suo rendimento pesa solo 5 chili, presenta diversi vantaggi rispetto a un sistema di raffreddamento passivo semplice. Il maggiore punto di forza è rappresentato dal fatto che il conducente può sollecitare intensamente la batteria richiedendole elevate correnti di carica e di scarica sia in inverno sia in estate. In tal caso la dispersione di calore può anche raddoppiare rispetto a una condotta di guida rilassata, ma per il conducente non cambia nulla. Nella modalità di trazione elettrica, la Audi Q5 hybrid raggiunge la velocità massima di 100 km/h, e mantenendo una velocità di crociera costante di 60 km/h è in grado di avanzare per 3 km. Questa componente di propulsione elettrica consente al Cliente di risparmiare carburante e costi. Nella bella stagione, quando l’autovettura è ferma all’aperto, la temperatura della batteria può surriscaldarsi anche oltre i 50 °C. In questo caso la Audi Q5 hybrid viene avviata con il motore a benzina Tfsi, ma dopo una breve fase iniziale in cui l’impianto di raffreddamento attivo comincia ad aver effetto, può passare alla modalità di trazione elettrica. Se montasse unicamente un impianto di raffreddamento passivo, quasta fase iniziale durerebbe tre volte tanto. L’impianto di raffreddamento attualmente montato sulla Audi Q5 hybrid quattro rappresenta solamente il primo passo del percorso che la Audi ha intrapreso in questo campo. Per applicazioni future gli ingegneri Audi prevedono l’utilizzo di altre soluzioni innovative, come per esempio un impianto di raffreddamento a liquido. Questa soluzione richiede una minore potenza di azionamento e minori ingombri, e permette di gestire il bilancio termico della batteria in maniera più efficiente e omogenea agendo sul livello di temperature delle singole celle. Questa tecnologia viene già sperimentata a bordo della Audi A1 e-tron. L’ambito tecnico della gestione del calore non interessa solo il metodo di raffreddamento della batteria ma si estende a tutto il veicolo. Nella Audi Q5 hybrid quattro la strategia di raffreddamento complessiva coinvolge già ora sia il motore per la trazione elettrica sia l’impianto elettronico di potenza. Il motore elettrico è infatti collegato con il circuito di raffreddamento del motore a combustione e l’inverter a pulsazioni è alimentato da un impianto a bassa temperatura dedicato. Un successivo passo in avanti verso un maggior comfort per il Cliente riguarda il climatizzatore generale. Esso non è soggetto a limitazioni di funzionamento e svolge la sua normale funzione anche quando il motore a benzina Tfsi 2.0 della Audi Q5 è disinserito. L’unità preposta alla compressione del fluido refrigerante funziona elettricamente e non presenta la classica conformazione a pistone alternativo azionata dal motore a combustione mediante una trasmissione a cinghia. La regolazione variabile in funzione del fabbisogno reale di questo cosiddetto compressore scroll è garante di un rendimento energetico particolarmente efficiente. Per le vetture puramente elettriche come la Audi R8 e-tron la Audi è alla ricerca di soluzion |
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