Audi продовжує вдосконалювати електричні силові установки, приділяючи увагу не лише ємності батареї та аеродинаміці, а й кожному елементу привода.
У новому компактному електромобілі A2 e-tron ключову роль у підвищенні ефективності відіграє модернізований електропривод APP350, розроблений у межах модульної платформи MEB.
Інженери переглянули конструкцію силової електроніки, електродвигуна та трансмісії. Ці зміни мають працювати разом: зменшувати втрати енергії, підтримувати запас ходу та забезпечувати комфортніший акустичний фон у салоні. За задумом розробників, саме комплексне вдосконалення компонентів допомогло зробити A2 e-tron найефективнішим автомобілем Audi.
Силова електроніка: менше втрат під час перетворення енергії
На задній осі Audi A2 e-tron встановлений синхронний електродвигун із постійними магнітами, розташований паралельно до осі. Він працює під напругою 400 В і належить до сімейства APP350 концерну Volkswagen Group. Максимальний крутний момент установки становить 350 Нм.
Одним із важливих елементів системи є імпульсний інвертор. Він перетворює постійний струм від високовольтної батареї на змінний, необхідний для роботи електродвигуна, а також регулює подачу енергії відповідно до поточних умов руху.
На ілюстрації показано розріз приводного агрегату APP350 та його місце установки на задній осі
У новому інверторі замість традиційних напівпровідників на основі кремнію застосували транзистори MOSFET із карбіду кремнію (SiC). Цей матеріал має особливі фізичні властивості, які дають змогу зменшити втрати під час перемикання. За даними Audi, завдяки такому рішенню ефективність силової електроніки перевищує 97%.
Додатковий резерв економії забезпечує програмне забезпечення. Адаптивна стратегія керування змінює частоту перемикання напівпровідників залежно від режиму роботи привода. За нижчої частоти перемикання зменшуються втрати енергії. Особливо відчутною ця перевага має бути в типових для щоденного використання умовах — під час руху містом і заміськими дорогами на середніх швидкостях та навантаженнях.
Ще одна особливість інвертора стосується акустичного комфорту. Система може вибірково додавати до струму електродвигуна високочастотні гармонічні складові, компенсуючи небажані звуки залежно від режиму роботи. Крім того, вдосконалена система керування дає змогу забезпечувати повну потужність привода навіть за низького рівня заряду батареї.
Електродвигун APP350: конструкція, що працює на ефективність і тишу
Синхронний двигун APP350 став подальшим розвитком силової установки APP310, яка раніше використовувалася на платформі MEB. Під час модернізації інженери змінили низку конструктивних рішень у роторі та статорі, прагнучи знизити втрати без погіршення характеристик потужності й крутного моменту.
Зокрема, товщину осердя ротора зменшили більш ніж на 30%. Це допомагає скоротити втрати в сталі, які виникають через постійне перемагнічування матеріалу під впливом магнітних полів.
Зміни торкнулися й розташування сегментів ротора. Замість лінійного компонування їх розмістили зі зміщенням. Така конструкція дає змогу уникати певних вібраційних режимів і майже повністю усувати виражені тональні шуми. Найбільше це має значення під час рушання з місця, коли характерні звуки електропривода можуть бути особливо помітними.
На прозорій ілюстрації моделі APP 350 показано загальний огляд її основних компонентів та особливостей.
Іншим напрямом модернізації стала схема обмоток статора. Перехід із з’єднання «зірка» на «трикутник» разом зі зменшенням кількості паралельних гілок підвищує ефективність електродвигуна. Найбільшу користь це має приносити в режимах часткового навантаження, характерних для звичайних міських поїздок і руху заміськими дорогами.
Трансмісія: точність обробки та менше тертя
Свою роль у зниженні енергоспоживання відіграє і компактна трансмісія. Для Audi A2 e-tron передбачено два передавальні числа, вибір яких залежить від потужності електродвигуна. У версіях на 125 і 140 кВт використовується передавальне число 10,21, тоді як модифікація потужністю 170 кВт отримує показник 11,53.
Підібрані передавальні числа дають змогу утримувати оберти електродвигуна в діапазонах, де він працює найефективніше. Це має позитивно впливати на витрату електроенергії в повсякденних умовах.
Зменшити механічні втрати допомагає і точніша обробка зубців шестерень. Завдяки їй поверхні зубців стають гладшими, а тертя в трансмісії знижується. Така технологія також дозволила застосувати спеціальну трансмісійну оливу з низькою в’язкістю та зменшеним опором руху. У поєднанні з оптимізованою системою її подачі це скорочує втрати на перемішування оливи всередині механізму.
Окремо Audi наводить показники для версії A2 e-tron потужністю 140 кВт. За даними компанії, у поєднанні з опційним пакетом ефективності та передавальним числом 10,2 її комбіноване споживання становить 12,8 кВт·год на 100 км за циклом WLTP.
Таким чином, робота над ефективністю Audi A2 e-tron не обмежилася одним технологічним рішенням. Нові напівпровідники, програмне керування, зміни в конструкції електродвигуна та оптимізована трансмісія доповнюють одне одного. Саме така комплексна модернізація має забезпечити нижче енергоспоживання, більший запас ходу та тихішу роботу електромобіля.
