Audi future performance days 2015 – Plateforme modulaire d’électrification: nouvelles technologies 12 et 48 volts

Audi future performance days 2015 – Plateforme modulaire d’électrification: nouvelles technologies 12 et 48 volts

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Audi poursuit son avancée sur l’électrification de ses voitures – y compris les nouveaux modèles à haute tension présentés ci-dessous. Les nouveaux hybrides légers sont prêts à faire leur apparition dans la gamme de modèles – dans un délai de dix ans, Audi vise à proposer tous ses nouveaux modèles avec cette technologie, à l’exception de la gamme e-tron. Le système électrique actuel 12 volts et surtout, le nouveau système 48 volts offrent de nombreuses opportunités pour rendre la conduite encore plus sportive, plus confortable et plus efficace.

Hybrides légers pour débutants: une efficacité de conduite élevée, basée sur 12 volts Audi offre une solution sur mesure pour chaque nouveau modèle électrique. Un hybride léger très efficace peut déjà être utilisé avec le système électrique 12 volts existant. Ses principaux composants sont une batterie lithium-ion d’une capacité de 11 Ah et un alterno-générateur à entraînement par courroie qui est en même temps utilisé comme démarreur.

L’alterno-démarreur à entraînement par courroie ouvre la voie à de nouvelles fonctions. La phase start-stop peut déjà commencer à une vitesse d’environ 15 km/h. Si le conducteur retire son pied de l’accélérateur, à vitesse élevée, la voiture roule sur sa lancée pendant un court instant avec le moteur coupé. Avec un maximum de 5 kW, la puissance de régénération est considérable – en plus, le générateur peut aider le moteur à combustion, à hauteur de 1 kW. En conséquence, le TDI ou le TFSI peuvent fonctionner à un point de charge proche du point idéal. L’alterno-générateur à entraînement par courroie basé sur 12 volts a globalement le potentiel pour réduire la consommation de carburant de 0,4 litre au 100 kilomètres.

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Plus de puissance, plus de récupération: le système électrique 48 volts
Cette technologie est encore plus fascinante avec le nouveau système électrique subsidiaire 48 volts, qui est sur le point d’entrée en production à grande échelle chez Audi. La batterie lithium-ion fournit une capacité électrique de 10 Ah; l’alterno-démarreur à entraînement par courroie produit 12 kW, ce qui se traduit par des économies de carburant allant jusqu’à 0,7 litre aux 100 kilomètres. Avec 48 volts, les mêmes fonctions peuvent être mises en place sur les hybrides légers qu’avec 12 volts, mais à ne plus grande mesure- la phase de roue libre avec le moteur à combustion coupé, par exemple, peut durer jusqu’à 30 secondes.

En dehors de l’hybridation, le système électrique 48 volts, qu’Audi développe en tant que pionnier au sein du Groupe Volkswagen, offre de nombreux autres avantages. Sa tension plus élevée permet des sections de câbles beaucoup plus petites, ce qui réduit aussi le poids des faisceaux de câbles avec la dissipation de puissance. Par-dessus tout cependant, il peut fournir quatre fois plus de puissance que le système électrique 12 volts, et, en tant que tel, ouvre des perspectives pour des technologies innovantes et fascinantes pour la transmission et la suspension.

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La technologie au plaisir de la conduite : le compresseur à entraînement électrique
L’une de ces nouvelles solutions est le compresseur à entraînement électrique. Audi a déjà présenté cette solution dans de nombreuses études technologiques. Ce compresseur est logé dans un by-pass dans la voie d’admission derrière l’intercooler et il est activé par le biais d’un volet. Il est placé derrière le turbocompresseur et assiste toujours ce dernier si l’échappement fournit une énergie insuffisante pour l’augmentation instantanée du couple.

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Au lieu de la turbine, le compresseur à entraînement électrique intègre un petit moteur électrique, qui accélère la roue du compresseur à des vitesses très élevées en 250 millisecondes environ, à une puissance approximative de 7 kW. Le moteur développe toujours sa puissance sans retard perceptible, qu’il soit coupé ou en accélération à faible vitesse. Le compresseur à entraînement électrique élimine la nécessité de rétrograder constamment, maintenant la vitesse du moteur à un niveau bas. Les conducteurs sportifs apprécieront les reprises lors des dépassements et l’apport immédiat de puissance en sortie de virage.

Le compresseur à entraînement électrique est idéal pour de nombreux modèles Audi, tant pour les moteurs diesel que pour les moteurs à essence. Il fera bientôt partie de la production de série sur le segment TDI. Et sur les TFSI, Audi concentrera l’utilisation du compresseur à entraînement électrique sur les moteurs six et huit cylindres.

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Solutions entièrement nouvelles: technologie 48 volts pour la suspension
En matière de suspension également, la tension plus élevée facilite la mise en œuvre de technologies intéressantes. Audi lancera prochainement la première d’entre elles, dans le cadre de la production de série – le stabilisateur de roulis électromécanique (EAWS). Ici, un moteur électrique compact avec un engrenage planétaire à trois niveaux sépare les deux moitiés du stabilisateur.

Avec un style de conduite orienté confort, les deux moitiés sont découplées l’une de l’autre, ce qui donne une excellente souplesse de conduite. En réaction aux changements de vitesse plus sportifs, les barres sont interconnectées et tordues l’une contre l’autre. Avec chaque moteur électrique développant une puissance maximale de 1,5 kW, elles développent un couple allant jusqu’à 1.200 Nm.

L’effet est une tenue de route sport et dynamique: le roulis est moindre en virage, la tendance au sous-virage est réduite et l’accélération latérale augmentée. Les stabilisateurs avant et arrière peuvent être ajustés indépendamment l’un de l’autre. En tant que telle, l’unité de commande peut offrir, à la demande, une tenue de route encore plus sportive.

Un autre avantage du système est la récupération d’énergie. Si les roues d’un même essieu subissent des pressions très différentes en raison des irrégularités de la route, elles sollicitent la barre stabilisatrice dont le moteur électrique se comporte alors comme un générateur, en convertissant chaque impulsion en électricité. Grâce à ce système, le stabilisateur de roulis électromécanique développe une puissance minime pour l’ensemble. Avec des changements de vitesse modérés sur des routes irrégulières, les exigences de puissance peuvent même être pratiquement nulles.

Par comparaison aux stabilisateurs hydrauliques conventionnels, le système Audi basé sur la technologie 48 volts offre des avantages importants. Il peut développer plus de puissance, il fonctionne plus rapidement et plus efficacement, et il est actif même à des vitesses réduites. L’absence d’huile signifie aussi que le stabilisateur de roulis électromécanique ne nécessite aucun entretien et est respectueux de l’environnement.

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eROT: des amortisseurs électromécaniques qui récupèrent l’énergie
Un deuxième projet 48 volts que Audi utilise pour récupérer l’énergie au niveau de la suspension est toujours à l’état de prototype. Il est connu sous le nom de code eROT – un amortisseur électromécanique remplace l’amortisseur hydraulique d’aujourd’hui.

En termes de principe, l’eROT n’est pas différent du stabilisateur de roulis électromécanique: lors d’un style de conduite sport sur route irrégulière, un long bras de levier absorbe les forces qui sont induites sur le support de roue. Via une série d’engrenages, il transmet cette force à un moteur électrique, qui la convertit en électricité.

La puissance récupérée est en moyenne de 150 watts sur les routes allemandes – de 3 watts sur une autoroute récemment goudronnée, à 613 watts sur une route de campagne peu entretenue. Cela correspond à une économie de C02 de trois grammes par kilomètre, dans des conditions de conduite normales.

Le système eROT réagit rapidement et avec une inertie minimale. Il est utilisé pour récupérer l’énergie et agit comme un amortisseur actif contrôlable. Ce faisant, il supprime l’inter dépendance de la phase de rebond et de compression, qui limite l’efficacité des amortisseurs hydrauliques modernes. Grâce à l’eROT, Audi est en mesure d’adapter la phase de compression à des caractéristiques de confort et de souplesse, sans devoir faire de compromis avec le réglage de l’amortissement. La position horizontale du système constitue un autre avantage – l’élimination des amortisseurs verticaux libère de l’espace supplémentaire.

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Déploiement progressif: plateforme Audi d’électrification modulaire
Dans une dizaine d’années, Audi équipera tous ses nouveaux modèles – à l’exception de la gamme e-tron basée sur la haute tension – avec les nouvelles caractéristiques d’hybridation légère. Un plan de déploiement expose la voie souhaitée. En 2016, le système électrique secondaire de technologie 48 volts sera lancé sur un nouveau modèle qui intègrera également à bord le compresseur à entraînement électrique et le stabilisateur de roulis électromécanique. Une tension plus importante favorise le dynamisme et le plaisir de conduire. Le générateur fonctionne toujours sur la base du système 12 volts, un convertisseur DC/DC interconnecte le système électrique 12 volts et le système électrique subsidiaire 48 volts.

La prochaine étape d’extension est prévue pour 2017, lorsque l’hybride léger sera déployé sur la base de la technologie 48 volts. Le système 12 volts est actuellement relié via un convertisseur DC/DC au système 48 Volts, qui sera alors promu pour devenir le principal système électrique et sera actionné par un alterno-générateur à entraînement par courroie de 48 volts. La batterie lithium-ion requise est à peu près aussi volumineuse qu’une grande batterie au plomb. Le refroidissement de l’air est suffisant pour la gestion thermique. L’hybride léger basé sur la technologie 12 volts devrait suivre au même moment.

A moyen terme, Audi tend à convertir en technologie 48 volts les systèmes auxiliaires tels que pompes et super compresseurs pour le moteur, la transmission et la climatisation. Aujourd’hui ils sont entraînés hydrauliquement ou par le moteur thermique – cependant, s’ils fonctionnent électriquement, ils peuvent être contrôlés encore plus efficacement selon la demande. Ils devraient aussi être plus légers et plus compacts. Le même principe s’applique aussi aux systèmes grands utilisateurs d’énergie, tels que le chauffage des vitres ou les systèmes audio. Les systèmes qui consomment le moins, tels que les unités de commande ou l’éclairage resteront cependant en 12 volts à l’avenir.

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