Audi e la piattaforma PPE, il massimo della tecnica
L’Audi Premium Platform Electric (PPE), sviluppata con Porsche, è uno dei pilastri per l’espansione del portfolio dei modelli full electric
La piattaforma PPE di Audi è costituita dai nuovi propulsori elettrici, più compatti rispetto ai motori BEV sviluppati sinora, come sottolineato da un alleggerimento medio del 20%, e nettamente più efficienti: considerando il solo upgrade dedicato ai powertrain, divengono fruibili 40 chilometri di autonomia in più rispetto alla prima generazione di Audi e-tron. Gli impatti positivi sono anche a livello produttivo: crescono infatti il grado di automazione delle linee e l’organizzazione verticale delle stazioni di lavoro in fabbrica, complice lo spazio d’installazione inferiore di circa il 30% rispetto allo standard.
I dettagli della piattaforma PPE
Nel dettaglio spicca come l’unità PSM (sincrona a magneti permanenti) in corrispondenza dell’assale posteriore di Audi Q6 e-tron, primo modello di serie del Brand basato sulla piattaforma PPE, sia caratterizzata da una lunghezza contenuta in 200 millimetri, mentre l’unità asincrona (ASM) all’avantreno, coassiale all’assale anteriore, si contraddistingua per una lunghezza di solo 100 millimetri. Motore asincrono che, quando non interessato nella trazione, è in grado di ruotare liberamente con minime perdite da trascinamento, a vantaggio dell’efficienza.
I nuovi avvolgimenti a spirale – le bobine dello statore sono costituite da filamenti rettangolari di rame e, sotto il profilo visivo, ricordano le ondulazioni delle forcine per capelli – permettono di abbassare la distanza tra gli elementi e utilizzare una quantità maggiore di rame, a vantaggio dei valori di potenza e coppia erogati e della resistenza alle sollecitazioni termiche. Così facendo, il fattore di riempimento delle “cave dello statore” raggiunge il 60% anziché il 45% appannaggio dei powertrain dedicati alle altre piattaforme della gamma BEV Audi. Parallelamente, il raffreddamento diretto a olio dello statore contribuisce ulteriormente all’efficienza del sistema e consente di rinunciare in ampia misura a elementi realizzati mediante l’impiego di terre rare. Soluzioni raffinate che, complessivamente, comportano un incremento del 20% della densità di potenza, ovvero del rapporto tra le dimensioni dei motori e la potenza effettivamente erogata.
Elettroniche di potenza affinate: efficienza superiore del 60%
Ogni motore elettrico è corredato di una specifica elettronica di potenza che ne monitora e gestisce le performance in stretta sinergia con il controllo di trazione. L’elettronica di potenza agisce quale inverter convertendo la corrente continua della batteria in corrente alternata. L’analisi degli input provenienti dal pedale dell’acceleratore, dai freni o dalla trazione integrale quattro elettrica e le conseguenti reazioni tanto del sistema di propulsione mediante le elettroniche di potenza quanto delle sospensioni pneumatiche adattive sono affidate alla piattaforma informatica HCP1.
Analizzando nel dettaglio le elettroniche di potenza, spicca come all’adozione di nuovi semiconduttori al carburo di silicio si affianchi il raffreddamento ad acqua: soluzioni che garantiscono sia un’efficienza superiore del 60% rispetto ai motori a elettroni sviluppati in passato, specie in condizioni di carico parziale, sia una maggiore affidabilità. Su strada, il vantaggio in termini di autonomia rispetto ai tradizionali semiconduttori al silicio è quantificabile in circa 20 chilometri.
Parallelamente, grazie all’architettura a 800 Volt è possibile utilizzare cavi più sottili per il cablaggio tanto della batteria quanto dei motori elettrici a vantaggio del contenimento degli ingombri, della leggerezza e della riduzione del fabbisogno di materie prime. Non solo, l’intero sistema è meno incline ai picchi termici, consentendo così di adottare un impianto di raffreddamento meno esigente sotto il profilo energetico.
Gestione termica “intelligente”: sino a 625 chilometri di range e ricarica di 255 km in 10 minuti
L’architettura a 800 Volt, ideale per potenze di ricarica nell’ordine dei 270 kW, è uno dei fattori chiave per ottenere elevate prestazioni in sede di “rifornimento”. La chimica delle celle batteria, sviluppata appositamente, garantisce un equilibrio ottimale tra densità energetica e performance di ricarica, contenendo al contempo il ricorso a materiali critici quali il cobalto.
Il condizionamento continuo dell’accumulatore costituisce un’ulteriore novità appannaggio del sistema di gestione termica PPE. Tale funzione monitora la batteria durante l’intera vita utile, mantenendo la temperatura ideale anche quando il veicolo è fermo, ad esempio in presenza di condizioni climatiche torride. Il flusso del refrigerante viene ottimizzato implementando il ricircolo a U alla base dei moduli batteria, così da garantire l’omogeneità termica.
Grazie alla tensione a 800 Volt e alla potenza di ricarica in DC sino a 270 kW, un valore di riferimento per la categoria, Audi Q6 e-tron ripristina sino a 255 km di autonomia in dieci minuti presso una stazione HPC. Lo stato di carica (SoC) passa dal 10% all’80% in 21 minuti. L’unità di controllo denominata Smart Actuator Charging Interface Device (SACID) funge da collegamento tra la presa di ricarica e la stazione erogatrice, trasmettendo le informazioni alla piattaforma informatica HCP5.
Audi, lubrificazione a olio della trasmissione e pompa di calore evoluta
Quanto alla trasmissione, la lubrificazione a carter secco integra l’azione di una pompa dell’olio elettrica: gli ugelli irrorano direttamente gli ingranaggi minimizzando le perdite per attrito e consentendo di contenere gli ingombri. L’incremento dell’efficienza del sistema di trasmissione comporta la riduzione delle dissipazioni termiche. Un vantaggio che richiede un adeguamento della strategia d’azione della classica pompa di calore acqua-glicole, supportata nel caso della piattaforma PPE dall’intervento di una pompa di calore ad aria. Ciò significa che, al calore disperso mediante il liquido di raffreddamento del motore elettrico, le elettroniche di potenza e la batteria, si aggiunge il calore ambientale quale fonte di riscaldamento dell’abitacolo. In aggiunta, in condizioni eccezionali, è previsto un riscaldatore ausiliario elettrico PTC a 800 Volt che supporta la regolazione della temperatura interna direttamente nell’unità di condizionamento dell’aria. Una soluzione nel breve periodo sensibilmente più efficace rispetto ai circuiti ad acqua.
Audi, piattaforme informatiche HCP: il “sistema nervoso centrale” del pianale PPE
La nuova architettura elettronica E3 1.2 porta in dote vantaggi immediatamente percepibili: alla moltiplicazione in abitacolo del numero, delle dimensioni e della risoluzione dei display si affiancano l’aggiornamento wireless (Over-the-Air, OTA) di software e funzioni nonché l’adozione del sistema operativo Android Automotive OS. Non meno hi-tech l’applicazione dell’intelligenza artificiale al controllo vocale; quest’ultimo votato al machine learning e visualizzato per la prima volta attraverso un avatar sia nella plancia (Audi Assistant Dashboard) sia attraverso l’head-up display con realtà aumentata. Grazie all’App Store integrato in vettura è possibile accedere in modo diretto e intuitivo alle applicazioni più diffuse di terze parti mediante l’interfaccia multimediale MMI. Le citate app spaziano attraverso gli ambiti della musica – sono ad esempio disponibili Amazon Music e Spotify – della riproduzione video, del gaming, della navigazione, della ricarica e delle news.
L’architettura elettronica E3 1.2, scalabile e modulare, consente ad Audi di poter contare su di un ecosistema digitale standardizzato a livello produttivo ma al tempo stesso ampiamente personalizzabile in funzione dei modelli e delle esigenze dei Clienti, a vantaggio da un lato delle economie di scala e dall’altro della sartorialità delle vetture. Alla base del sistema spicca il collegamento in rete delle piattaforme informatiche HCP che, come accennato, sono cinque e costituiscono il “sistema nervoso centrale” dell’architettura elettronica E3 1.2: tutte le funzioni del veicolo sono infatti gestite mediante HCP.