Știri Audi

Hardware-ul întâlnește soft-ul: de la sistemele mecanice clasice, la unitățile de comandă pe deplin interconectate

11.08.2020
  • Platforma electronică a șasiului interconectează componentele mecanice ale trenului de rulare
  • Funcția de recuperare a energiei de frânare ridică eficiența trenului de rulare la o nouă dimensiune
  • Unitatea de comandă a trenului de rulare va fuziona cu comenzile sistemului de propulsie, într-un computer integrat pentru dinamica automobilului
  • ·Noua unitate avansată de comandă este mult mai puternică și de aproximativ zece ori mai rapidă decât sistemele curente

În urmă cu exact 40 de ani, Audi a revoluționat lumea auto. Lansând în 1980 tracțiunea integrală permanentă quattro, marca a introdus o nouă abordare în tehnologia trenurilor de rulare, ce a consolidat decisiv sloganul mărcii: "Vorsprung durch Technik" (Avans prin tehnologie). Iar în ziua de azi, datorită interconectării inteligente în baza platformei electronice a șasiului (ECP), sistemele inovatoare ale trenului de rulare, ca de pildă sistemul electromecanic activ de stabilizare anti-ruliu eAWS, suspensiile active predictive și direcția integrală dinamică DAS își pot toate dezvolta întregul lor potențial. La Audi e-tron, de pildă, sistemul integrat de control al frânelor iBRS demonstrează faptul că eficiența va deveni a treia variabilă esențială în dezvoltarea șasiului, alături de confortul la rulare și de sportivitate. Computerul pentru dinamica automobilului la care ne putem aștepta în viitor va fi o unitate de comandă extrem de avansată tehnic, ce va putea procesa simultan până la 90 de componente.

 

Pe calea spre creierul integrat pentru dinamica automobilului

Audi lucrează deja de mai mult timp intens la dezvoltarea conceptului integrării tehnologiilor șasiului și ale propulsiei. Pe viitor, un procesor integrat pentru dinamica automobilului va prelua controlul dinamicii longitudinale și laterale, precum și managementul energiei și al propulsiei: recuperarea energiei la frânare, determinarea ratei de comprimare a amortizoarelor în doar câteva milisecunde și menținerea cu mare precizie a automobilului pe traiectorie, toate practic simultan. Obiectivul proiectelor de dezvoltare a generațiilor viitoare ale șasiurilor este evident: alături de marja și mai mare între sportivitate și confort, integrarea tehnologiilor de eficientizare va juca un rol central.

Procesorul pentru dinamica automobilului va controla centralizat aproape toate funcțiile ce influențează dinamica longitudinală, laterală și verticală: șasiul, sistemul de propulsie și funcțiile de recuperare. Totodată, acest procesor va fi și mult mai puternic decât platformele electronice ale șasiului (ECP) ce sunt utilizate în prezent. Viteza sa de operare va fi aproximativ de zece ori mai mare decât a sistemelor actuale și va permite controlul a până la 90 de participanți, în comparație cu 20 în cazul ECP-urilor actuale. Nouă va fi și posibilitatea de utilizare modulară a diferitelor tipuri de sisteme de propulsie, adică a celor cu motor cu ardere internă, hibride și pur electrice, dar și a sistemelor cu tracțiune față, integrală sau spate pentru modelele electrice de automobile. Drept rezultat, computerul central pentru dinamica automobilului va permite atât funcțiile car-to-x, cât și dotări on-demand. Capacitatea computerului de prelucrare precisă a datelor va satisface inclusiv cerințele necesare funcțiilor avansate de asistență a șoferului.

Proiectele Audi de dezvoltare a tehnologiilor pentru trenul de rulare se remarcă prin interconectarea tot mai aprofundată a componentelor individuale ale șasiului, precum și a funcțiilor automobilului, prin prisma unităților de control electronice inteligente. Platforma electronică a șasiului ECP a fost lansată de Audi în 2015 pentru modelul Q7. În prezent, această platformă interconectează componentele individuale ale sistemelor trenului de rulare la modelele de automobile Audi de talie medie, și mare și la cele din segmentul de lux. Datorită acestei interconectări smart prin intermediul unității ECP a tehnologiilor șasiului ce au fost continuu dezvoltate, ca de pildă tracțiunea integrală permanentă quattro, suspensiile pneumatice adaptive și direcția integrală dinamică, Audi a reușit să concilieze cu succes confortul excelent la rulare cu dinamica extraordinară a condusului.

 

Interconectarea deschide calea spre o flexibilitate nemaiîntâlnită până acum: de la setări foarte confortabile, la setări extrem de sportive

Un exemplu perfect, ce ilustrează eforturile enorme depuse de Audi în domeniul designului tehnic al șasiului este sistemul electric de stabilizare anti-ruliu, implementat pentru Audi SQ7 și SQ8. Sistemul își poate dezvolta potențialul integral datorită interconectării inteligente. Astfel, ruliul caroseriei SUV-ului de talie mare este redus la minimum în viraje și la modificările de sarcină. Totodată, sistemul îi asigură SUV-ului de talie mare o dinamică laterală uluitoare, ceea ce va fi resimțit în manieră impresionantă de către cel de la volan.

La abordarea cu viteză mare a virajelor, ajustarea electronică a barei stabilizatoare reduce ruliul caroseriei, pentru că, în doar câteva milisecunde, bara ridică ușor partea automobilului aflată pe exteriorul virajului, contrar forțelor centrifuge și cu până  la 1.200 Nm. Astfel automobilul poate aborda virajele cu viteze mai mari și totodată sunt reduse considerabil și reacțiile la schimbările de sarcină. La condusul în linie dreaptă, ca de pildă pe suprafețe denivelate, sistemul de planetare desface cele două jumătăți ale barei stabilizatoare, pentru a optimiza confortul la rulare. Platforma electronică a șasiului, în calitate de unitate centrală de comandă, coordonează la rândul său informațiile altor tehnologii ale șasiului modelor SQ7 și SQ8, ca de exemplu ale sistemului de direcție integrală, suspensiei pneumatice și diferențialului quattro sport. Șoferul resimte această strânsă colaborare a sistemelor Audi sub forma unei precizii ridicate la manevrarea automobilului, precum și  prin prisma agilității crescute.

Audi A8 folosește pentru sporirea confortului suspensiile active. Este un sistem de suspensii pe deplin activ, operat electromecanic. Fiecare roată dispune de un motor electric antrenat de sistemul electric principal de 48 de volți. Semnalele de control ale suspensiilor active sunt trimise din cinci în cinci milisecunde de către platforma electronică a șasiului. Un sistem de antrenare cu curea și un angrenaj compact convertesc cuplul motorului electric în 1.100 Nm și îl transferă la tubul din oțel al arborelui cardanic. De la capătul barei de torsiune, forța ajunge la șasiu prin intermediul unui braț și al unei biele de cuplare. Pe puntea frontală, intervine asupra lonjeroanelor suspensiei pneumatice adaptive, iar pe puntea spate asupra brațului transversal de control (triunghiular).

Astfel, fiecare roată în parte a modelului Audi A8 poate fi supusă separat unei sarcini adiționale sau poate fi degrevată separat de sarcină, pentru adaptarea la condițiile impuse de drum. Drept urmare, sistemul controlează activ poziția caroseriei în toate situațiile. Datorită flexibilității suspensiilor active, caracteristicile dinamice sunt extinse la un nivel absolut nou. Când cel de la volan selectează modul dynamic în sistemul de manevrabilitate dinamică Audi drive select, automobilul devine mai dinamic: intră ferm în viraje, unghiurile de ruliu sunt reduse aproape la jumătate în comparație cu suspensiile normale, iar caroseria aproape că nu se înclină în față și în spate la frânare. În modul Confort, automobilul plutește lin peste denivelările de orice fel de pe suprafața de rulare. Pentru a "calma" caroseria, suspensiile active transmit energie spre caroserie sau preiau energie de la caroserie, în funcție de situația curentă de deplasare. Astfel, șoferul și pasagerii sunt practic "deconectați" de trenul mecanic de rulare și de efectele rulării automobilului.

Pe de altă parte, în cazul riscului iminent al unui impact lateral la peste 25 km/h, suspensiile active ale modelului A8 ridică instantaneu caroseria cu până la 80 de milimetri. Drept rezultat, celălalt autovehicul implicat în impact va lovi limuzina într-o zonă și mai rezistentă. Deformarea celulei pasagerilor și impactul asupra ocupanților, mai ales în zona toracelui și a abdomenului, pot fi reduse cu până la 50% comparativ cu un impact lateral la care suspensiile nu ridică nivelul caroseriei. Și în acest caz, platforma ECP este sistemul responsabil de activarea suspensiilor active și de interconectarea sa cu alte componente ale șasiului, precum suspensiile pneumatice. Rezultatul: confort premium la rulare și siguranță maximă.

 

Cine frânează câștigă: sistemul integrat de control al frânelor de la Audi e-tron

Sistemul integrat de control al frânelor iBRS de la Audi e-tron ilustrează elocvent interconectarea tot mai amplă și profundă a tehnologiilor șasiului, cu cele ale propulsiei. Astfel eficiența devine al treilea obiectiv al dezvoltării șasiului, alături de confort și sportivitate.

Sistemul de recuperare, de pildă, contribuie cu până la 30% la autonomia SUV-ului electric. Sistemul iBRS include cele două motoare în acest proces, precum și sistemul hidraulic de frânare integrat și este primul care combină trei tipuri diferite de recuperare: recuperarea manuală la rularea liberă, folosind padelele, recuperarea automată la rularea liberă, folosind asistentul predictiv pentru eficiență și recuperarea la frânare cu trecerea lină de la decelerarea electrică la decelerarea hidraulică. Audi e-tron recuperează până la 0,3 g exclusiv prin intermediul motoarelor electrice, fără a folosi frânele clasice, iar aceasta se întâmplă la peste 90% dintre frânări. Drept rezultat, practic toate operațiunile normale de frânare sunt realimentate energetic în baterie.

Folosind padelele de la Audi e-tron, șoferii pot selecta trei niveluri de recuperare la rularea liberă. În nivelul cel mai redus, automobilul rulează liber fără un moment adițional de rotație, când șoferul eliberează pedala de frână. În cel mai ridicat nivel, SUV-ul electric reduce viteze sesizabil, iar șoferul poate frâna și accelera folosind doar pedala de accelerație. Astfel se creează senzația pedalei unice, așa-numitul one-pedal feeling. În acest caz, nu este necesară utilizarea pedalei de frână. Frânele de pe roți intră în joc doar sub 10 km/h, când pedala de frână este acționată cu peste 0,3 g sau când bateria este complet încărcată, astfel că nu este posibilă recuperarea energiei la frânare.

Audi este primul producător de automobile din lume care utilizează un nou concept de acționare electro-hidraulică, ce permite ca șoferul să nu mai simtă trecerea de la recuperarea la frânarea în baza motoarelor electrice de tracțiune, la frânarea mecanică cu frânele clasice acționate hidraulic. Datorită acestei treceri imperceptibile, șoferul simte pedala de frână la fel cum se simte și la automobilele ce au doar motor cu ardere și au frâne clasice pe roți. Astfel, șoferul poate să dozeze optim folosirea frânelor. Pedala de frână nu este conectată la sistemul hidraulic, iar trecerea de la frâna de motor asigurată de motoarele electrice la frânele clasice este lină și nu mai poate fi percepută la nivelul piciorului șoferului.

Aceste performanțe se datorează unui sistem electro-hidraulic complex, cu un piston hidraulic care generează presiune adițională în modulul compact de frânare și o forță de frânare ce completează cuplul recuperării. În cazul frânării de urgență, trec doar 150 de milisecunde de la momentul inițierii frânării până la momentul aplicării presiunii maxime de frânare între plăcuțele de frână și discurile de frână. În funcție de situația de mers, sistemul electro-hidraulic integrat de control al frânării decide separat pentru fiecare punte dacă Audi e-tron va fi încetinit de motoarele electrice, de frânele roților sau de o combinație a ambelor sisteme. Datorită acestui sistem, SUV-ul electric face uz de potențialul său maxim de recuperare.

Interconectarea este evidențiată și la acest sistem integrat de control al frânării iBRS, ce este susținut de asistentul pentru eficiență ce este inclus în dotarea standard. Sistemul recunoaște traficul din jurul automobilului și ruta de deplasare folosind senzorii săi radar, imaginile camerelor, datele de navigație și informațiile car-to-x. Imediat ce este avantajos ca șoferul să ridice piciorul de pe pedala din dreapta, informația aceasta îi va fi comunicată pe afișajul Audi virtual cockpit. Interacționând cu sistemul opțional adaptive cruise assist, asistentul pentru eficiență poate, de asemenea, încetini și accelera SUV-ul electric în manieră predictivă.

 

Glosar

Suspensia pneumatică adaptivă

Suspensia pneumatică adaptivă este un sistem de suspensie pneumatică la care sunt controlate amortizoarele și permite o gamă largă de setări ale suspensiilor automobilului, de la cele optime pentru călătoriile confortabile la drum lung, la cele optimizate pentru o manevrabilitate sportivă. În funcție de viteza de deplasare și de preferințele șoferului, suspensiile se adaptează automat la condițiile de mers și ajustează garda la sol în funcție de modul de condus și de viteză. Suspensia pneumatică oferă și controlul nivelului gărzii la sol în funcție de încărcarea automobilului.

Suspensia activă

Suspensia activă predictivă este un sistem de suspensie total activ și acționat electro-mecanic cu câte un motor per roată alimentat de sistemul electric principal de 48 de volți. Acesta poate crește sau reduce sarcina, individual pe fiecare roată în parte, pentru a se ajusta la drum în funcție de necesar.

Drept urmare, sistemul controlează activ poziția caroseriei în toate situațiile. Platforma electronică a șasiului ECP trimite semnale de control către suspensiile active din 5 în 5 milisecunde. Pentru detectarea predictivă a condițiilor impuse de drum, platforma este conectată la camera video frontală a modelului A8. Gama și plaja caracteristicilor dinamice capătă o dimensiune absolut nouă, datorită flexibilității suspensiei active: mișcările de tangaj la care este suspus A8 la accelerare și frânare, precum și ruliul caroseriei în viraje sau la schimbările de sarcină sunt reduse la minimum, ceea ce reduce considerabil efectele trenului de rulare asupra șoferului și pasagerilor. În modul confort+, la viteze între 80 și 130 km/h, caroseria este înclinată spre interiorul virajului cu până la trei grade, ceea ce reduce forțele de accelerație laterală ce intervin asupra șoferului și pasagerilor. Când șoferul selectează modul dynamic din sistemul de manevrabilitate dinamică Audi drive select, suspensia reduce considerabil unghiurile de ruliu ale caroseriei.

Audi drive select

Grație sistemului de manevrabilitate dinamică Audi drive select, șoferul poate beneficia de diferite reglaje ale automobilului său Audi. La selectarea unuia dintre modurile auto, confort, dynamic sau eficient, se schimbă caracteristicile unor componente importante ale trenului de rulare și ale suspensiilor, acestea modificându-și astfel reglajele, de la confortabil, la foarte dinamic sau eficient. În modul individual, șoferul poate configura setările în funcție de preferințele sale personale. Modelele gamelor Q și allroad includ adițional și modurile all-road și off-road, care, în combinație cu suspensia pneumatică adaptivă asigură reglaje optime pentru deplasarea pe drumurile grele.

Comunicarea car-to-x

Acesta este termenul generic pentru diferite tehnologii de comunicare (schimbul de informații și date) folosite în ingineria auto și în infrastructura transportului. Car-to-x însemnă comunicarea de la automobil la orice altceva. Cu alte cuvinte, este vorba de transmiterea informațiilor de către automobil către terți, adică către alte automobile ("car-to-car" sau "C2C") sau către infrastructura de circulație ("car-to-infrastructure" sau "C2I"). Printre altele, comunicarea car-to-x servește scopului de a utiliza informațiile și datele transmise de un autovehicul pentru a-i alerta pe ceilalți participanți la trafic cu privire la anumite probleme (precum polei, ambuteiaje, etc.), dar poate fi, de asemenea, folosită pentru a crea hărți mai detaliate.

Direcția integrală dinamică DAS

Sistemul de direcție integrală (pentru toate roțile) combină sistemul de direcție de pe puntea spate cu un sistem uzual de direcție pe puntea față. La Audi, direcția integrală dinamică reprezintă o evoluție a acestui sistem și combină direcția progresivă cu un raport variabil al asistării direcției pe puntea față în funcție de viteză, cu un sistem de direcție pe puntea din spate. Platforma electronică a șasiului ECP coordonează sistemele de direcție de pe puntea spate și de pe puntea din față. Astfel, unghiurile direcției de pe puntea din față și din spate pot fi fiecare ajustate independent. De pildă, roțile de pe puntea din spate virează la viteze de sub 60 km/h cu până la 5 grade în direcția opusă, ceea ce crește considerabil agilitatea și optimizează manevrabilitatea în traficul urban, diametrul de bracaj al modelelor Audi premium fiind reduse cu între 1,0 și 1,1 metri, în funcție de tipul de automobil. La viteze de peste 60 km/h, sistemul DAS direcționează puntea spate cu până la 2 grade în paralel cu puntea față, ceea ce optimizează stabilitatea la condusul în linie dreaptă. Drept rezultat, DAS îmbină răspunsul direct și sportiv cu stabilitatea extraordinară, soluționând astfel un vechi conflict specific automobilelor cu direcția pe puntea spate. Direcția integrală dinamică este integrată în sistemul de manevrabilitate dinamică Audi drive select, care îi variază caracteristicile (rapoartele și forțele de auto-aliniere) în funcție de modul de condus selectat.

Suspensia cu reglare adaptivă DRC

Suspensia sport plus cu reglare adaptivă DRC (Dynamic Ride Control) este o tehnologie deosebit de dinamică de amortizare, rezervată anumitor modele Audi RS. Amortizoarele cu o singură cameră au caracteristici variabile, pe care șoferii le pot ajusta pe trei niveluri. Perechile de amortizoare diagonal opuse sunt legate între ele prin conducte hidraulice și o supapă centrală. La abordarea cu viteză a virajelor, supapele reglează fluxul de ulei din amortizorul roții frontale aflate pe exteriorul virajului. Acestea amplifică suportul și reduc mișcările de tangaj și ruliu, ceea ce permite automobilului să se apropie și mai strâns de șosea, optimizând totodată și mai mult manevrabilitatea.

Direcția dinamică

Direcția dinamică variază asistarea direcției în funcție de viteza de deplasare, de unghiul de virare și de modul ales pentru sistemul de manevrabilitate Audi drive select. Componenta sa centrală constă în angrenajul suprapus din coloana de direcție, ce este antrenat de un motor electric. Acest angrenaj are dimensiuni compacte, greutate redusă și rigiditate torsională mare. Totodată precizia sa este mare, jocul inexistent și fricțiunea redusă. Angrenajul are capacitatea de a transmite cupluri enorme cu o viteză extrem de mare și atinge niveluri ridicate de eficiență. La viteze mici de deplasare (în traficul urban sau la manevrele strânse), direcția dinamică operează extrem de direct. Este nevoie de doar două rotiri complete de volan pentru a întoarce complet volanul de la un capăt la celălalt. Asistarea direcției este, de asemenea, foarte accentuată, simplificând considerabil manevrele de parcare. Pe drumurile interurbane, este estompat răspunsul direct al direcției, iar asistarea direcției este redusă progresiv. Pe șoselele rapide și pe autostrăzi, sunt aplicate rapoarte mai directe și asistarea direcției este mai slabă, pentru ca bruscările volanului să nu se simtă puternic și pentru ca automobilul să își mențină traiectoria dreaptă.

Sistemul electromecanic activ de stabilizare anti-ruliu eAWS

Sistemul electromecanic activ de stabilizare anti-ruliu eAWS asigură o plajă foarte largă între evoluția foarte echilibrată și manevrabilitatea sportivă. Pe punțile din față și din spate, între cele două jumătăți ale stabilizatoarelor, se găsește un motor electric compact, cu un set de planetare cu trei trepte. Când automobilul se deplasează înainte în linie dreaptă, controlul suspensiilor are grijă ca ambele jumătăți ale brațelor stabilizatoare să acționeze în cea mai mare parte independent una de cealaltă. Astfel sunt reduse vibrațiile maselor suspendate pe drumurile denivelate, ceea ce crește confortul la rulare. La condusul dinamic însă, accentul este pus în principal pe compensarea optimă a ruliului. Jumătățile brațelor stabilizatoare acționează împreună ca unul și sunt rotite în direcții opuse de motorul electric. Ruliul este astfel semnificativ redus în viraje, iar manevrabilitatea automobilului devine și mai fermă și mai dinamică.

Platforma electronică a șasiului ECP

Platforma electronică a șasiului (electronic chassis platform - ECP) este unitatea centrală de comandă pentru șasiu. Aceasta înregistrează altitudinea, mișcarea verticală, ruliul și tangajul automobilului, coeficientul de frecare cu șoseaua, statusul dinamic curent (de ex. supravirare sau subvirare) și datele sistemelor de suspensie implicate. Pornind de la aceste informații, sistemul calculează rapid și precis coordonatele optime ale acestor componente. Datorită controlului centralizat, clientul resimte caracteristicile dinamice mai distinctiv, virajele find precise, caracteristicile dinamice optimizate și nivelul de confort ridicat la rulare.

Sistemul integrat de control pentru frânare iBRS

Audi e-tron este primul automobil electric din producția de serie ce a folosit un sistem electro-hidraulic integrat de control pentru frânare. Frânele de pe roți sunt acționate hidraulic, asistarea este acționată electric, iar activarea este acționată electronic. Unitatea de comandă detectează forța cu care șoferul apasă pedala de frână și calculează, în câteva milisecunde, de câtă forță de frânare este nevoie. Dacă cuplul sistemului de recuperare nu este suficient, este generată adițional presiune hidraulică pentru frâna obișnuită de fricțiune. Un al doilea piston generează senzația familiară pe care ne-am obișnuit să o simțim la apăsare pedalei, cu un element elastic la presiune. Datorită acestui simulator de pedală de frână, șoferul nu este afectat de ceea ce se petrece în sistemul hidraulic. În cazul intervenției sistemului ABS la frânare, creșterea și reducerea presiunii nu sunt sesizabile în pedală sub forma acelor pulsații puternice deranjante. Sistemul electro-hidraulic de frânare este activat când șoferul apasă pedala din stânga atât de tare că accelerația depășește 0,3 g. În celelalte situații, Audi e-tron este încetinit prinn recuperare, cu ajutorul celor două motoare electrice. Sistemul de control al frânelor generează cu mare precizie presiunea necesară frânelor roților și la o viteză aproximativ de două ori mai mare decât este posibil la sistemele obișnuite. La frânarea automată de urgență, între inițierea frânării și prezența presiunii maxime de frânare între plăcuțe și discuri trec doar 150 de milisecunde.

Tracțiunea integrală permanentă quattro

Principiul tracțiunii integrale este de 40 de ani o piatră de temelie esențială a mărcii Audi. Când Audi quattro a apărut pentru prima dată, în 1980, la Salonul Auto de la Geneva, marca a prezentat o soluție de transfer a cuplului absolut inedită pentru sectorul automobilelor destinate pasagerilor. A fost vorba de un sistem de tracțiune integrală ușor, compact, eficient și lipsit de tensiuni. Iată de ce, conceptul quattro a fost încă de la început soluția optimă și pentru automobilele sport, dar și pentru producția de volum. De la lansarea acestei tehnologii și până la finele anului 2019, Audi a produs aproximativ 10,5 milioane de automobile cu sistem quattro. Tehnologia Audi quattro este flexibilă și adaptabilă, fiind ajustată de fiecare dată corespunzător conceptului automobilului pentru care este folosită. quattro este un sistem legendar, sinonim cu siguranța și sportivitatea, cu expertiza tehnică și superioritatea competițională, conform motto-ului mărcii: Vorsprung durch Technik (Avans prin tehnologie).

Diferențialul sport

Diferențialul sport optimizează caracteristicile dinamice, tracțiunea și stabilitatea la condus. Sistemul distribuie activ cuplul între roțile din spate, adăugând un diferențial central autoblocant tracțiunii integrale permanente quattro. Suplimentar față de funcțiile clasice de diferențial, diferențialul sport integrează și un angrenaj intern și un cuplaj multi-disc controlat electro-hidraulic în stânga și în dreapta. În funcție de situație, sistemul forțează niveluri ușor diferite de cuplu pe roțile din spate, ceea ce rezultă într-o deplasare a cuplului propulsiei spre stânga și respectiv dreapta.

La multe modele Audi, diferențialul sport este controlat centralizat de platforma electronică a șasiului. Softul diferențialului sport calculează în mod constant distribuția optimă a cuplului pe puntea din spate.