Silnik elektryczny nie zawsze pracuje w obszarze najwyższej sprawności. W ruchu miejskim i na drogach poza miastem często wykorzystuje tylko część swoich możliwości. Właśnie na te zakresy pracy ukierunkowano zmiany w napędzie Audi A2 e-tron. Znaczenie mają zarówno elementy mechaniczne, jak i sposób sterowania przepływem energii. Konstrukcja pokazuje, jak wiele można zmienić bez rezygnacji z silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PMSM) i jednobiegowej przekładni.

Napęd APP350 w Audi A2 e-tron: zespół przy tylnej osi

Zespół napędowy Audi A2 e-tron umieszczono przy tylnej osi. Silnik, przekładnia i elektronika mocy tworzą jeden zintegrowany moduł. Zależnie od wersji mocy Audi stosuje w tym modelu jednostki APP350 oraz APP550. Pierwsza z nich rozwija maksymalnie 350 Nm momentu obrotowego, a mocniejsza APP550 – 545 Nm.

źródło: Audi AG

Napęd na tylne koła pozwala wykorzystać dociążenie tylnej osi podczas przyspieszania. Przednie koła, które nie przenoszą momentu napędowego, odpowiadają wyłącznie za kierowanie. W gamie A2 e-tron przewidziano wersje o mocy od 125 do 240 kW. Dla konstruktorów istotna była jednak nie tylko moc maksymalna, lecz także ograniczenie strat w codziennej eksploatacji.

Falownik SiC: tranzystory MOSFET z węglika krzemu

W falowniku zastosowano tranzystory MOSFET z węglika krzemu (SiC), które zastąpiły dotychczasowe rozwiązania krzemowe. Według Audi sprawność tego podzespołu przekracza 97%. Wartość ta dotyczy samej elektroniki mocy, a nie całego napędu.

Oprogramowanie dostosowuje częstotliwość przełączania do punktu pracy silnika. Obniżenie częstotliwości zmniejsza straty, szczególnie przy średniej prędkości i częściowym obciążeniu. Falownik ma też udział w redukcji hałasu: odpowiednio ukształtowane składowe harmoniczne prądu silnika kompensują niepożądane dźwięki.

Silnik: cieńsze blachy wirnika i uzwojenie stojana w trójkąt

W porównaniu z poprzednim napędem APP310 grubość blach pakietu wirnika zmniejszono o ponad 30%. Ogranicza to straty w żelazie związane z przemagnesowywaniem materiału. Segmenty wirnika przesunięto względem siebie, aby zmniejszyć drgania skrętne i wyraźne dźwięki tonalne podczas ruszania.

źródło: Audi  AG

Uzwojenie stojana połączono w trójkąt zamiast w gwiazdę, a zarazem zmniejszono liczbę gałęzi równoległych. Obie zmiany mają poprawiać sprawność w zakresach obciążenia typowych dla jazdy na co dzień.

Przekładnia jednobiegowa: przełożenie i mniejsze tarcie

APP350 współpracuje z przekładnią o przełożeniu 10,21:1 w wersjach 125 i 140 kW oraz 11,53:1 w wersji 170 kW. Dobór przełożenia pozwala dopasować prędkość obrotową silnika do korzystnych obszarów jego charakterystyki.

Precyzyjna obróbka boków zębów ogranicza tarcie. Olej o bardzo małej lepkości oraz zmieniony sposób jego prowadzenia zmniejszają z kolei straty związane z mieszaniem i rozbryzgiwaniem środka smarnego.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Silnik i układ napędowy

Podwozie pod presją: trwałość, komfort i nowe technologie w erze starzejącej się floty

Średni wiek samochodu osobowego w Polsce zbliża się do 15 lat, a w całej Unii Europejskiej przekracza 12. Za tymi liczbami kryje się fundamentalna zmiana, którą codziennie odczuwają mechanicy. 

Zużycie energii Audi A2 e-tron: efekt kilku rozwiązań

Według wcześniejszego materiału technicznego Audi efektywność zmodernizowanego napędu poprawiła się maksymalnie o 10%. Producent podkreślał przy tym łączny wpływ zmian w elektronice, silniku i przekładni. Efekt ten nie wynika zatem z zastosowania jednego nowego podzespołu.

W elektronice mocy znaczenie ma również sposób modulacji. Audi podawało, że alternatywne metody mogą zmniejszać straty przełączania nawet o 33% w porównaniu z rozwiązaniami konwencjonalnymi. Opisana wcześniej zmienna częstotliwość przełączania pozwala natomiast ograniczyć straty maksymalnie o 20 W. Wartości te dotyczą konkretnych mechanizmów strat i nie przekładają się wprost na proporcjonalny spadek zużycia energii przez samochód.

Dla wersji 140 kW z opcjonalnym pakietem efektywności Audi podaje zużycie energii od 12,8 kWh/100 km (WLTP). Wartość ta odzwierciedla jednak właściwości całego pojazdu, w tym jego aerodynamikę. Same rozwiązania aerodynamiczne mają zmniejszać zużycie nawet o 0,9 kWh/100 km względem porównywalnego samochodu bez tych modyfikacji.

Z technicznego punktu widzenia APP350 dowodzi, jak duże znaczenie ma dopracowanie całego układu. O jego właściwościach decydują wspólnie sterowanie falownikiem, budowa obwodu magnetycznego, sposób połączenia uzwojeń, przełożenie i smarowanie. Również wyciszanie napędu odbywa się równolegle na poziomie elektroniki i mechaniki.

Źródło informacji: Audi AG