Műszaki fogalomtár az energia-visszatáplálásról (rekuperáció) és a hajtásrendszerről

Energia-visszatáplálás (rekuperáció)

Az energia-visszatáplálás (rekuperáció) a lassulási fázisok során felszabaduló mozgási energia részleges felhasználása. Az autó hajtásáról gondoskodó elektromos motor tolóüzemben generátorüzemre vált, forgórésze (rotor) ekkor gyorsabban forog az állórész forgó mágneses mezejénél. Megkülönböztetendő a vezető gázelvételére aktiválódó tolóüzemi, valamint a fékpedál lenyomására működésbe lépő fékezési rekuperáció. Előbbi az előretekintő gazdaságossági asszisztens révén automatikusan is bekapcsolhat. Ez esetben az előretekintő gazdaságossági asszisztens előrelátó módon szabályozza a pillanatnyi igénynek megfelelően a lassulást, az adott útvonalnak vagy az elöl haladó járművek mozgásának megfelelően. Ennek alternatívájaként a vezető manuálisan, a kormánykerék kapcsolóbillentyűivel is változtathatja a lassulást. Tolóüzemben, valamint a fékezési rekuperáció során az elektromos motorok generátorüzemre váltva a mozgási energia egy részét elektromos energiává alakítják, amit az akkumulátor tárol. Összességében az Audi e-tron hatótávja akár 30 százalékát is energia-visszatáplálással biztosíthatja.

Elektrohidraulikus integrált fékrendszer

Elektrohidraulikus integrált fékrendszere formájában az Audi világújdonságot mutat be az elektromos hajtásrendszerű, sorozatgyártású gépkocsik körében. A kerékfékek működtetése itt hidraulikus, a fékrásegítés elektromos, míg a szabályzás elektronikus úton zajlik. A szabályzóegység pontosan érzékeli, milyen erősen nyomja a vezető a fékpedált és ezredmásodpercek alatt kiszámítja a szükséges fékezőnyomaték nagyságát. Amennyiben a rekuperáció fékezőnyomatéka nem elegendő, a hagyományos súrlódásos kerékfékek hidraulikarendszerében további nyomásnövekedés aktiválódik, amint az elektromos orsós hajtás által mozgatott terelődugattyú fékfolyadékot présel a fékcsövekbe. Az elektromos tolóüzemi és a súrlódásos fékezés közötti átmenet olyan lágy és folyamatos, hogy a vezető nem is érzékeli. A vezető talpa alatti, jól ismert pedál-visszajelzéseket egy összenyomásra rugalmas közvetítőelem segítségével egy másik dugattyú állítja elő. E „fékpedál-szimulátor” révén a vezető nem érzékeli a hidraulikarendszerben zajló folyamatokat és a blokkolásgátló berendezés (ABS) működésével járó fékezések során sem generál a fékrendszer nyomásának ciklikus felépülése, illetve csökkenése zavaróan kemény pulzálást a fékpedálon.

Az elektrohidraulikus fékrendszer akkor lép működésbe, ha a vezető a bal oldali pedál lenyomásával 0,3 g mértéket meghaladó lassulást generál, egyebekben az Audi e-tron rekuperatív úton, két elektromos gépe segítségével lassul. Alacsony tempónál, például lassú manőverezéskor, ugyancsak a kerékfékeket használja az autó, mivel ez esetben hatékonyabbak az elektromos fékezésnél, az elektromos motornak ugyanis az alacsony fordulatszám-tartományokban az akkumulátorból kellene értékes elektromos energiát felhasználnia.

Az elektrohidraulikus integrált fékrendszer elektronikus vezérlési (brake-by-wire) technikája következtében a kerékfékekben tágabb légrés, vagyis nagyobb távolság állítható be a fékbetétek és a féktárcsák között, minimálisra mérsékelve a kopást és a hőfejlődést, valamint aktívan járulva hozzá az autó hatótávjának növeléséhez.

Az elektrohidraulikus integrált fékrendszer vészhelyzetben mintegy kétszer olyan gyorsan építi fel a fékrendszer nyomását, mint a hagyományos fékberendezések, így mindössze 150 ezredmásodperc elteltével már maximális féknyomás állhat rendelkezésre. Ez alig több egy szempillantásnál és mély benyomást keltően rövid fékutakat tesz lehetővé.

Előretekintő gazdaságossági asszisztens

Az előretekintő gazdaságossági asszisztens az előrelátó és üzemanyagtakarékos vezetésben támogatja a sofőrt, amely során szorosan együttműködik az adaptív sebességszabályozás (adaptive cruise control; ACC) és az adaptív menetasszisztens technikáival. Ehhez a navigációs rendszer előretekintő útvonaladatait, illetve Car-to-X információkat is tekintetbe veszi, a közlekedési táblák és a többi jármű érzékeléséhez pedig az első kamerát, illetve az elöl és hátul elhelyezett radar érzékelők adatait használja fel a gazdaságossági asszisztens.

Amint a vezetőnek előnyösebb lenne levennie lábát a jobb oldali pedálról, az Audi virtual cockpit kijelzőfelületén és az extrafelszerelésként rendelhető Head-up kijelzőn ennek megfelelő tájékoztatást kap. Az útvonaladatok alapján a sebességkorlátozások, kanyarok, körforgalmak, lakott területek és lejtős útszakaszok szimbólumai jelennek meg itt, a sebesség csökkentésére utalva a vezető számára.

Bekapcsolt menetasszisztens, illetve ACC esetén az előretekintő gazdaságossági asszisztens szabályzása is aktív, előrelátó módon lassítva és gyorsítva, valamint a jármű sebességét az útvonalhoz és a pillanatnyi közlekedési szituációhoz illesztve, amely során az elöl haladó járműveket is tekintetbe veszi. Az előretekintő rendszer folyamatos tekintettel az éppen kiválasztott menetprogramra – a hangsúlyosan gazdaságostól a kifejezetten sportosig – alkalmazza a rekuperáció különböző lehetőségeit. A vezető gázadással vagy fékezéssel bármikor felülbírálhatja a rendszert.

Aszinkronmotor

A háromfázisú aszinkronmotor két fő részből áll: a külső, rögzített állórészből (sztátor) és az abban mozgó forgórészből (rotor). Az állórész tulajdonképpen vékony mágneses lemezek együttese, benne vörösréz huzalból készült tekercsekkel, amelyek a teljesítményszabályzó elektronika három váltakozó feszültségű fázisához csatlakoznak. E feszültség hatására az állórész körül forgó mágneses mező keletkezik, amely a forgórészben feszültséget indukálva újabb mágneses mezőt és elektromos áramot hoz létre, a rotor így az állórész gerjesztőmezőjéhez viszonyított kismértékű fordulatszám-különbséggel – innen az aszinkron elnevezés – forogni kezd. Amikor a rotor lassabban forog, mint az állórész mágneses mezője, az elektromos gép motorként, ellentétes esetben pedig – a jármű mozgási energiáját részben elektromos energiává alakítva – generátorként üzemel. Feszültségmentes állapotban nem jellemzi elektromos veszteség, így különösen gazdaságos. Az alumínium forgórésznek köszönhető csekély tömege mellett e konstrukció további előnyöket is kínál: kis karbantartási igényű és különösen robusztus. Mindezeken túl ezen elektromos gépek gyártása nem igényel ritka földfémeket.

Csúcsteljesítmény

A csúcsteljesítmény az elektromos motor által előállítható legnagyobb teljesítményt jelenti, ami akár 60 másodpercen át és több egymást követő alkalommal is teljesítményveszteség nélkül hívható le. Az első tengely elektromos motorjának csúcsteljesítménye 125 kW (247 newtonméter maximális forgatónyomaték mellett), míg a hátsóé 140 kW (314 newtonméter).

Boost-teljesítmény

Az aszinkrongépek teljesítménye átmenetileg tovább is növelhető. A boost-üzemmód legfeljebb nyolc másodpercig áll rendelkezésre, s az első tengely elektromos motorjának teljesítményét 125-ről 135, míg a hátsóét 140-ről 165 kilowattra emeli. A rendszerteljesítmény ekkor 13 százalékkal 300 kilowattra nő, de a maximális forgatónyomaték is jelentősen, 18 százalékkal alakul magasabban, 561 helyett 664 newtonmétert eredményezve.

Teljesítményszabályzó elektronika

A nagyfeszültségű akkumulátorról egyenfeszültség vehető le, az elektromos motorok azonban háromfázisú váltakozófeszültséget igényelnek, így mindegyik elektromos motor a megfelelő átalakítóként is működő teljesítményszabályzó elektronikához csatlakozik. Mindössze 5,5 liter térfogatukkal és 8 kilogramm tömegükkel az Audi e-tron teljesítményszabályzó elektronikái igen kompaktnak számítanak. Az elektromos gép szabályzására mindkettő processzort is tartalmaz, s az elektromos gépek hőmenedzsment-rendszerének részeként működnek. Üzemük különösen dinamikus, ugyanis az érzékelők adatait másodpercenként tízezerszer beolvasva határozzák meg az elektromos gépek áramerősség-értékeit.

Hőszivattyú

A hőszivattyú – a környezetéből véve fel energiát – különösen magas hatásfokkal hűt, az Audi e-tron hőszivattyúja az elektromos komponensek maradékhőjét hasznosítva akár 3 kW hőteljesítményt is szállíthat. A hőszivattyú fizikailag nem önálló komponens, hanem a hűtőközeg-kör és az alacsony hőmérsékletű hűtőkör megfelelő kapcsolásával állítható elő.

http://egyszermarlattamautot.hu/2018/08/18/intelligens-energia-visszataplalas/