Detroit – A 2010-es esztendő első jelentős autókiállításán az Audi kompromisszumot nem ismerő, puritán stílusú, s tisztán elektromos hajtású kompakt sportautó koncepciójával jelent meg. A detroiti Audi e-tron tanulmány – amint a 3,93 méter hosszú és 1,78 méter széles, illetve csupán 1,22 méter alacsony kétüléses teljes neve szól – mindössze néhány hónappal az Audi e-tron Frankfurtban a 2009-es IAA alkalmával tartott világpremierjét követően, a négykarikás márka immár második elektromos koncepciómodelljeként mutatkozhatott be.
Nagyjából mindössze 1.350 kilogrammnyi saját tömege mellett, hátsó tengelyéhez csatlakozó, különösen nyomatékos elektromos erőforrások gondoskodnak a detroiti Audi e-tron tanulmány megjelenéséhez illő menetteljesítményeiről. Az ASF (Audi Space Frame) technológia szerint készült, könnyű alumíniumkarosszériával szerelt kupét két, együttesen 150 kW (204 LE) teljesítményt és 2.650 newtonméter maximális forgatónyomatékot produkáló elektromos motorja mindössze 5,9 másodperc alatt katapultálja álló helyzetből 100 kilométer/órás tempóra. A 60 és 120 kilométer/óra közötti sprinthez az Audi e-tron csupán 5,1 másodpercet igényel.
A detroiti Audi e-tron tanulmány elektromotorjainak tekintélyes forgatónyomatékát a pillanatnyi menethelyzet támasztotta igények szerint oszthatja el a kerekek között. Ez az úgynevezett "torque vectoring" koncepció mindenkor az aktív és nagypontosságú irányíthatóság, illetve a hatékony vonóerő-átadás kifejezetten magas fokával szolgál. Az Audi e-tron azonban csekély saját tömegének, rövid tengelytávjának, valamint első és hátsó tengelye közötti, menetdinamikai szempontból ideális tömegeloszlásának is köszönhetően valósággal a gokartok menettulajdonságait idézi – azaz rendkívül mozgékony, s egészen a messze húzó határtartományokig semleges viselkedésű, vérbeli "kanyarvadász".
A tömegközéppont elhelyezkedése szempontjából ideálisan az utastér mögé, de még a hátsó tengelyvonal elé épített lítiumion-akkumulátorok 45 kilowattóra felhasználható energiamennyiséggel állnak rendelkezésre. E technikával a háttérben akár a 250 kilométeres hatótáv elérése is reálisnak tűnik.
A márka első, Frankfurtban bemutatott e-tron tanulmányához hasonlóan az Audi ez esetben is az elektromos hajtást körülvevő összes komponensre kiterjedő egységes, átfogó, számos részletmegoldásában egyenesen forradalmi koncepciót alakított ki. Az utastér hatékony fűtéséről hőszivattyú-rendszer gondoskodik, a hajtás, a nagyteljesítményű elektronika és az akkumulátor szabályzását pedig innovatív termo-menedzsment rendszer végzi, egyaránt a kényelem kárára kötött kompromisszumok nélküli magas hatótáv kulcsfontosságú tényezőiként.
Design és kialakítás
A négykarikás márka a detroiti Audi e-tron tanulmány formájában az elektromos hajtású autó koncepciójának egy újabb változatával jelent meg. Az erőteljes és széles, kifejezetten robusztus benyomást keltő karosszéria – nem utolsósorban a sportkocsikra jellemző igen rövid, mindössze 2,43 méteres tengelytávja következtében – határozottan kompakt, már-már puritán stílusú, s az Audi R8 sportmodellénél 22 centiméterrel rövidebb.
Az orr és a laposan ívelő tetővonal egyetlen lendületes vonást idéz, amiről a kétüléses tanulmány már az első pillantásra azonnal vérbeli Audiként azonosítható. Az oldalnézetet ismerős vonalvezetés jellemzi: az autó elejét, oldalát és hátulját a küszöbök felett húzódó "Dynamic line" és az Audi R-modellekre oly jellemző, hangsúlyos kerékjáratok kapcsolják össze egyetlen monolitszerű testté, határozottan kiemelve a nagyméretű, 19-colos kerekek körüli sárvédő-ívek Audira jellemzően kör alakját. Az előrefelé erőteljesen vékonyodó orrkialakítás a teljes detroiti Audi e-tron tanulmány számára határozott és karakteres ékformát kölcsönöz.
Szélessége 1,78 méter, miközben hosszúsága csupán 3,93, magassága pedig 1,22 méter – ezek kétségkívül egy klasszikus sportkocsi adatai. A hátsó tengely előtt elegendő hely marad a mintegy 399 kilogrammos akkumulátoregység, a feszültség-átalakító, valamint a nagyteljesítményű elektronika számára is.
A saját hűtőrendszerrel felszerelt két elektromotor a hátsó tengelyen helyezkedik el. E speciális elrendezés az első és a hátsó tengely közötti 40:60 arányú tömegeloszlással tökéletes kiegyensúlyozottságot biztosít, ami egyértelműen az Audi e-tron menetdinamikai adottságainak javára válik.
Az orr vonalait a "singleframe" hűtőrács trapéza határozza meg, amelyet nagyméretű légbeömlő nyílások szegélyeznek. Felső felén a sima burával fedett, adaptív mátrixsugaras (adaptive-matrix-beam) fényszórók keskeny csíkja kapcsolódik hozzá. Minden világítóegységet nagyhatékonyságú LED-technika alkot.
E fényszórók teljesen automatikus világítási segédrendszer alapegységei, amelyek minden szituációra rugalmasan reagálnak. Az új technika a különböző időjárási körülmények között is különbséget tud tenni, s a jármű világítását adott esetben az esős vagy ködös látási viszonyokhoz igazítja. A rendszer szíveként egy kamera szolgál, amely a gyors számítógéppel összeköttetésben érzékeli a szembejövő forgalmat, felismeri az egyes forgalmi sávokat, valamint – például ködben – a látótávolságot is mérni tudja.
Szembejövő forgalom esetén például a rendszer az érintett tartományon tompítja a távolsági fényt, a kanyarvilágítás pedig a navigációs rendszer adatait folyamatosan kiértékelve már a bekormányzást megelőzően a kanyarív felé fordul. A detroiti Audi e-tron tanulmány immár hagyományos ködfényszórókkal sem rendelkezik, hanem tompított világítását változtatja intelligens módon: a fényszóró ködben, vízszintes irányban szélesebb kévét vetítve mérsékli a sajátvakítás jelenségét.
A fényszórók sokoldalúsága már formavilágukban is megjelenik. A LED-elemek a jármű sebességétől és a pillanatnyi menethelyzettől függően változtatják a világítási képet, s ezzel az autó elejének karakterét is. Az Audi formatervezői számára ez az innovatív világítástechnika így már a karosszériához hasonlóan tág lehetőségeket kínált.
Az e-tronhoz hasonlóan az Audi által kifejlesztett elektromos modellek immár karakteres elemének tekinthetők a "singleframe" hűtőrács és a C-oszlopok oldalablakai mögött kialakított légbeömlő nyílások. Alapállásukban teljesen zártak, ám fokozott hűtőlevegő-igény esetén nyílásukat speciális, hátrafelé mozduló lamellázatuk révén teszik szabaddá. Az optimális levegőáramoltatás szolgálatában ezt követően a motor feletti lamellák is nyitnak. E megoldás szintén a lehető legmagasabb fokú gazdaságosságot szolgálja, a tanulmánymodellt ugyanis már eleve igen alacsony légellenállási együttható (cw) jellemzi, ami a lamellázat zárását követően még tovább javulhat.
Az ASF-karosszéria
A könnyűszerkezetes építés következetes alkalmazása az elektromos autók esetében a gazdaságosság és a hatótáv tekintetében még inkább döntő fontosságú követelményként jelenik meg, mint a hagyományos hajtású járművek esetében. A könnyű konstrukciók emellett a kellő színvonalú menetdinamika alapjait is jelentik. Az Audi fejlesztői a detroiti e-tron megalkotásakor a márka immár hagyományos szakterületére nyúltak vissza, karosszéria szerkezete ugyanis az Audi Space Frame (ASF) koncepció alapjain született meg. Tervezésekor különleges hibridmódszert alkalmaztak, így a külső karosszériaelemek – mint az ajtók, a fedelek, a sárvédők és a tető – szénszál-erősítésű műanyagból készültek.
Az alumínium és a szénszálas erősítésű kompozit anyagfajták a csekély saját tömeg mellett a lehető legmagasabb fokú szilárdságot is garantálják. Az Audi hasonló formában nemsokára már a sorozatgyártásban is be kívánja vezetni e technológiáját. A detroiti Audi e-tron tanulmány saját tömege ennek megfelelően hajtásrendszere igényes, két elektromos motorral és nagyteljesítményű akkumulátorrendszerrel megoldott kialakítása ellenére is mindössze 1.350 kilogrammra adódik.
Belső tér és kezelési koncepció
Az utastér designját szintén a merőben új hajtásrendszer vizuális és funkcióbeli utalásai határozzák meg, amelyek a jól ismert Audi-gének és az új formai megközelítés avatott és harmonikus egységét fogalmazzák meg.
A határozottan karcsú műszeregységet határoló ív oldalt, az ajtókárpitokban folytatódik. A formatervezők itt éltek a "kardánalagút" és a középkonzol különösen könnyed kialakításának lehetőségével, hisz sem sebességváltóra, annak kapcsolási mechanizmusára, sem pedig kardántengelyre nem kellett tekintettel lenniük. A formákba szervesen integrált váltókar – amellyel a pilóta az előre- és a hátramenet, illetve az üres állások között választhat – a jármű indításakor önműködően emelkedik ki a középső alagútból.
Az Audi e-tron az elektromos autók fejlesztésének immár egy újabb fázisát képviselő "cockpitja" a márka modelljeinek további jellemző tulajdonságaként természetesen szintén alapvetően a vezetőre összpontosít. A tanulmánymodell az Audinál első alkalommal, a hagyományos műszeregység helyett az MMI-funkcióit megjelenítő nagyméretű, rögzített központi képernyőt tartalmaz, amely a két szélső körműszer között kapott helyet.
Az MMI rendszere a kormánykerék érintésre érzékeny felülete segítségével ("MMI touch") legördülő menü alapján vezérelhető, ami a korszerű smartphone készülékek kezelését idézi. A kormánykerék a versenysport világára emlékeztető stílusban alul és felül jól láthatóan lapított karimával készült.
A jármű, a vezető és a külső információforrások közötti kapcsolat feladatát a középkonzol első részében integrált smartphone látja el. Az autótelefon, a címjegyzék, a navigációs rendszer, illetve az audio- és video-berendezés céljaira a vezető saját, megfelelő funkciókkal rendelkező smartphone készülékét is igénybe veheti, de mindezeken túl az Audi e-tron számos specifikus rendszerének kezelőegységeként is használhatja. E feladatra már ma is több gyártó számos készüléke alkalmas.
A vezető így akár már otthonról is megtervezheti, illetve a jármű navigációs rendszerébe továbbíthatja majdani útvonalát, vagy az audio-berendezést is egyéni ízlése szerint állíthatja be. A smartphone és az autó közötti kommunikáció mobiltelefon-hálózaton keresztül nagyobb távolságokból is működhet.
A rendszer biztonsági funkciót is kínál a felhasználó számára: a WLAN-hatótávolságán belül folyamatosan ellenőrzi a járművet, például az ajtók és az ablakok zárt állapotát. Amikor a detroiti Audi e-tron tanulmány éppen egy elektromos töltőállomáson áll, a smartphone segítségével igény szerint akkumulátora pillanatnyi töltöttségi állapotáról is tájékoztatja a vezetőt.
Miközben a jobb oldalon analóg műszer tájékoztat a sebességről, bal oldalon a felhasznált teljesítmény pillanatnyi értékéről tájékozódhat a vezető. A központi kijelző egység állapotsorában a hatótávolság jelenik meg, de az infotainment- és a navigációs rendszer összes fontos adata is lehívható, s mindezeken túl járműve környezettel folytatott kommunikációjáról is tájékoztatja a vezetőt. Az újszerű és modern műszeregységben az analóg és a digitális világ alkot átgondolt, egységes koncepciót.
Jól jellemzi az Audi e-tron koncepcióját, s ezzel az elektromos autók fejlesztésének következő szintjét a kapcsolók, illetve az olyan kisebb elemek szinte teljes elhagyása, mint például a gyújtáskapcsoló. A légkondicionáló berendezés kezelőfelületét a kormány jobb oldalán alakították ki, a kijelző a hőmérsékletről és a szellőzés beállításairól egyaránt tájékoztat. A rendszer – szintén akár egy smartphone – érintésérzékelő tolószabályzóval irányítható.
A versenysport ihlette könnyűszerkezetes kagylóülések a határozott oldaltartás és a magas fokú kényelem jól eltalált harmóniáját kínálják. Az utastér különböző részeit két kontrasztárnyalat osztja fel, s a rendkívül igényes anyagválasztáshoz hasonlóan a sportosság és az elegancia egyéni ötvözeteként jelennek meg.
Hajtás és energiaellátás
Két elektromos aszinkronmotorjának 150 kilowatt (204 LE) összteljesítménye révén a detroiti Audi e-tron tanulmány kétségkívül a nagyteljesítményű sportautók menettulajdonságaival szolgálhat. A koncepciómodell ennek szellemében álló helyzetből mindössze 5,9 másodperc alatt gyorsul fel 100 kilométer/órás tempóra, a 60 és 120 kilométer/óra közötti sprintet pedig mindössze 5,1 másodperc alatt teljesíti. A pillanatnyi menethelyzettől és az útfelület adottságaitól függően a motorok forgatónyomatéka szelektív szabályzás szerint jut a kerekekre, kiemelkedő vonóerő-átadási és irányíthatósági tulajdonságokat kölcsönözve az Audi e-tron számára.
A végsebességet 200 kilométer/órára korlátozza az elektronika, mivel a motorok energiaigénye a tempó növekedésével fokozott mértékben emelkedik. Az Új Európai Menetciklus (Neuer Europäischer Fahrzyklus; NEFZ) vegyes üzeme során mérendő hatótávolság a mintegy 250 kilométert is elérheti.
Az energiatároló a megfelelő csatlakozóval ellátott kábelen keresztül, egyszerűen a háztartási elektromos hálózatról (230 Volt/16 Amper) tölthető fel, amelynek aljzata az autó hátulján kialakított fedél alatt kapott helyet. A teljesen lemerült akkumulátor töltési időszükséglete nagyjából 11 óra, ami megnövelt feszültség és áramerősség (400 Volt, 32 Amper) mellett akár mintegy két órára is mérsékelhető.
Az akkumulátor azonban nem csupán álló helyzetben, hanem menet közben is tölthető, amely során a varázsszó: rekuperáció. Az energia visszanyerésének, illetve az akkumulátorba történő visszatáplálásának e formája az Audi számos sorozatgyártású modelljében már ma is megtalálható. E rendszerekben a generátor a jármű mozgási energiájának egy részét alakítja felhasználható elektromos energiává, ami azután ismét a fedélzeti elektromos hálózatba táplálható.
A detroiti Audi e-tron tanulmány e tekintetben is döntő lépést tesz a jövő felé, ugyanis fejlett elektromechanikus fékrendszere az elektromotorok kiterjedt rekuperációs potenciáljának felhasználására is alkalmas. Az első kerekeknél hidraulikus rögzített nyergek, míg a hátsókon új, elektromos működtetésű úszónyergek dolgoznak. Utóbbiak minden mechanikus vagy hidraulikus közvetítő elem illetve közeg nélkül, tisztán elektromos úton, kábelen keresztül ("brake by wire") vezérelhetők. A megoldás további előnye, hogy teljes mértékben kiiktathatók a fék oldott állapotában jelentkező nem kívánt fékezőnyomatékok (maradvány-szlip) okozta súrlódási veszteségek.
A fékpedál e mechanikus leválasztása következtében az Audi e-tron elektromos motorjai szinte teljes egészében elektromos árammá alakítva, visszanyerhetik a lassulás során felszabaduló mozgási energiát. Az elektromechanikus fékberendezés csak a magasabb lassulási igények esetén aktiválódik. A vezető e szabályzási folyamatból mit sem vesz észre, csupán az igényes hidraulikus fékeket idéző, jól kiszámítható és állandó pedál-visszajelzéseket érzékel.
Újdonság az autótechnikában: a hőszivattyú
A személyautóban a Frankfurtban debütált Audi e-tron esetében első ízben alkalmazott hőszivattyú-rendszer szintén a gazdaságosság fokozását, illetve a hatótáv bővítését szolgálja. Az elektromos hajtás ugyanis a belsőégésű motoroktól eltérően nem produkál kellő mértékű hőveszteséget ahhoz, hogy az utastér hatékony fűtését is biztosítsa. Más elektromos járművek szintén elektromos üzemű, kiegészítő fűtést tartalmaznak, amelyek azonban viszonylag magas energiafelhasználás mellett üzemeltethetők. Az Audi által alkalmazott hőszivattyú rendszere az épületgépészet területéről lehet ismerős, s magas hatásfokú hőtani gépként minimális energia-bevezetés mellett biztosít intenzív fűtést.
Az utastér hűtéséről magas hatásfokú légkondicionáló berendezés gondoskodik, amely a fejlett hőmérsékletszabályzás mellett a magasfeszültségű akkumulátor megfelelő temperálásának feladatát is ellátja. Az akkumulátort, a nagyteljesítményű szabályozóelektronikát és az elektromos motorokat ugyanis optimális teljesítmény- és hatótáv-értékeik eléréséhez egyaránt folyamatosan ideális üzemi hőfok-tartományukon belül kell üzemeltetni.
Amíg a jármű az elektromos töltőállomáshoz csatlakoztatva áll, a termo-menedzsment és az ahhoz kapcsolódó rendszerek révén az autó megfelelő előkondicionálása is megtörténik: alacsony külső hőmérsékletek esetén előmelegíti, míg hőségben lehűti a hajtásrendszert. E folyamat igény esetén az utastérre is kiterjeszthető, így az utasok induláskor már kényelmi igényeiknek tökéletesen megfelelő járműbe szállhatnak be.
Menetdinamika
Az Audi e-tron első és hátsó tengelye közötti 40:60 arányú tömegeloszlásának megfelelően a motorok a hátsó kerekeket hajtják.
A két különálló elektromos motor – a kedvezőbb vonóerő-átadási tulajdonságok érdekében is – kompakt hajtási egységeket alkotva a kerekek között helyezkedik el, s a detroiti Audi e-tron tanulmány keresztirányú menetdinamikájának szabályzására is kiváló lehetőséget kínál. A számos sorozatgyártású Audi-modellhez kínált sport-differenciálműhöz hasonlóan itt is lehetővé vált a "torque vectoring", vagyis a kerekeket gyorsító forgatónyomaték egyenkénti kifinomult szabályzása. Ennek révén a detroiti Audi e-tron tanulmány még dinamikusabbá vált, miközben menetbiztonsága is jelentősen növekedett.
Az alul- és túlkormányozottsági hajlam ennek megfelelően nemcsak a kerekek célzott befékezésével, hanem a mindössze ezredmásodpercek alatt zajló "teljesítménylöketekkel" is kiegyenlíthető. A tanulmánymodell így még magasabb oldalgyorsulások mellett is példamutatóan semleges tulajdonságokat mutat, s a kanyarokban valóban mintha "síneken futna".
A felfüggesztéseket elöl és hátul kettős háromszög-lengőkaros konstrukció alkotja, egyaránt kovácsolt alumínium elemekkel. E megoldások a versenysportban már sokszorosan bizonyítottak, mégpedig a magas fokú mozgékonyság, a kompromisszumot nem ismerően pontos irányíthatósági tulajdonságok, valamint a pontos sajátkormányzási adottságok optimális feltételeiként. A rugók és lengéscsillapítók hangolása egyaránt viszonylag feszes, ám emellett magas fokú kényelmet biztosít.
A hangsúlyosan közvetlenre áttételezett fogasléces szervokormány kifinomult visszajelzéseket közvetít. Rásegítése a sebesség függvényében alakul, s mivel elektromechanikus alapú, a detroiti Audi e-tron tanulmány rendszere egyenes menetben nem, csupán kormányzás közben vesz fel energiát.
Az Audi legújabb tanulmánymodellje számára karakteréhez illően 19-colos, 35-küllős keréktárcsákra szerelt, elöl 235/35, hátul 255/35 méretű gumiabroncsok gondoskodnak a lehető legintenzívebb tapadásról. A gumiabroncsok különlegessége, hogy mintázatukat az Audi formatervezői kifejezetten a detroiti Audi e-tron tanulmány számára készítették.
