Audi: comfort, sportività ed efficienza grazie al dialogo in rete tra meccanica ed elettronica

Dalla trazione quattro del 1980 alle centraline high-end di domani, Audi sviluppa l’integrazione dei sistemi di bordo per garantire comfort, sportività ed efficienza

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40 anni fa, Audi rivoluzionava il mondo dell’auto. Con il debutto nel 1980 della mitica Ur-quattro, prima vettura europea dotata delle 4WD, la trazione quattro diveniva una colonna portante del Marchio e il primo esempio di sviluppo integrato dei sistemi di bordo. Oggi, grazie alla piattaforma dell’assetto EFP che collega in rete i componenti meccanici ed elettronici dello chassis, è possibile gestire raffinate tecnologie quali la stabilizzazione antirollio attiva e le sospensioni attive predittive. La frenata elettroidraulica integrata di Audi e-tron è una finestra sul futuro: l’efficienza diviene il terzo pilastro – insieme a comfort e sportività – nel dialogo in rete di meccanica ed elettronica.

Sin dagli Anni ’80, Audi sviluppa l’integrazione in rete delle tecnologie dell’assetto e della propulsione. In un futuro prossimo, la centralina dedicata al controllo della marcia del veicolo monitorerà e parametrerà tanto le dinamiche longitudinali e trasversali della vettura quanto l’erogazione del powertrain e la gestione dell’energia. Recuperare energia durante la frenata, stabilire in pochi millesimi di secondo l’ottimale livello di smorzamento degli ammortizzatori, accelerare o frenare e mantenere l’auto all’interno della corsia di marcia diverranno operazioni simultanee e interconnesse. Lo sviluppo delle future generazioni di chassis mira ad abbinare sportività e comfort, portati a livelli ancora più elevati rispetto ad oggi, integrando al contempo le tecnologie votate alla massimizzazione dell’efficienza.

Entro alcuni anni, la centralina preposta alla gestione della dinamica dell’auto controllerà, come accennato, tutti gli aspetti connessi con la marcia del veicolo, spaziando dall’assetto alla trazione sino al recupero dell’energia. Si tratterà di una piattaforma elettronica più potente rispetto all’attuale EFP (in tedesco Elektronische Fahrwerkplattform). EFP che, nel caso dei modelli high-end della gamma Audi, già oggi permette l’interconnessione di sospensioni, sterzo integrale, trazione quattro e differenziale sportivo. La centralina del futuro lavorerà a una velocità dieci volte superiore e potrà gestire fino a 90 sistemi integrati contro i 20 dell’EFP. Un’ulteriore novità sarà rappresentata dalla modularità della piattaforma, adattabile a differenti tipologie di propulsione e trazione: dai motori a combustione ai powertrain ibridi ed elettrici, dalle 2WD anteriori alla soluzione integrale quattro sino alla trazione posteriore dei modelli BEV quali Audi Q4 e-tron, attesa al debutto nel corso del 2021. Non solo, la piattaforma dinamica di domani integrerà le funzioni Car-to-X e sarà compatibile con le functions on demand, ovvero le dotazioni opzionali attivabili, anche per un periodo limitato, successivamente alla configurazione originale della vettura.

Stabilizzazione antirollio attiva: gestione integrata dei componenti dell’assetto

Lo sviluppo telaistico Audi si basa su di una crescente interconnessione tra gli elementi meccatronici dello chassis e le funzioni del veicolo. Un obiettivo reso possibile da un controllo elettronico “intelligente”: la citata piattaforma dell’assetto EFP. Al debutto nel 2015 con Audi Q7 e oggi dedicata ai modelli di classe media e superiore dei quattro anelli, l’EFP dà vita a una rete d’interscambio tra i componenti del telaio. È così possibile la gestione integrata della trazione quattro, delle sospensioni pneumatiche adattive e dello sterzo integrale, garantendo a ciascuna vettura di spaziare da un eccellente comfort di marcia a un comportamento estremamente dinamico.

Un esempio è rappresentato dalla stabilizzazione antirollio attiva appannaggio di Audi SQ7, Audi SQ8 e Audi RS Q8. Un compatto motore elettrico, collocato in corrispondenza di ciascuno degli assali, gestisce l’azione dei due segmenti della barra stabilizzatrice. Durante la guida in rettilineo, i segmenti della barra antirollio vengono separati, con una conseguente attenuazione delle sollecitazioni cui è sottoposto il corpo vettura in presenza di strade sconnesse e un sensibile incremento del comfort. Se, invece, il conducente adotta uno stile di guida sportivo, le semibarre vengono unite, così da ridurre al minimo il coricamento laterale. Un comportamento reso possibile proprio dalla piattaforma elettronica dell’assetto EFP che invia le informazioni necessarie all’azionamento del sistema antirollio in funzione dell’elaborazione degli input provenienti dallo sterzo integrale, dalle sospensioni pneumatiche adattive e dal differenziale sportivo.

Sospensioni attive predittive: sicurezza e performance grazie all’EFP

Nel caso di Audi A8, la condivisione dei dati attraverso la rete di bordo facente capo all’EFP raggiunge l’apice. L’ammiraglia dei quattro anelli è in grado di spaziare dal massimo comfort alla reattività di una berlina sportiva grazie alle innovative sospensioni attive predittive. Una soluzione hi-tech, abbinata alle molle pneumatiche adattive, in grado di caricare o scaricare ogni singola ruota a seconda delle esigenze del conducente e della situazione di guida. Gli attuatori elettromeccanici adottati a tal fine regolano il movimento della struttura e l’ammortizzazione in modo attivo, riducendo al minimo rollio e beccheggio. Grazie all’analisi dei dati raccolti dalla telecamera anteriore, che rileva l’andamento e le irregolarità del fondo stradale, le nuove sospensioni attive operano secondo una logica predittiva. Gli input per la gestione dell’assetto attivo raggiungono la piattaforma EFP con una frequenza di cinque millesimi di secondo.

A seconda del programma selezionato mediante il controllo della dinamica di marcia Audi drive select, Audi A8 equipaggiata con le sospensioni attive predittive può essere un’ammiraglia estremamente confortevole oppure una vettura dall’indole sportiveggiante. Il sistema prevede cinque profili, tra i quali la modalità comfort+. Una novità che garantisce il massimo relax, anche in curva, dove il corpo vettura si inclina sino a 3 gradi per compensare gli effetti dell’accelerazione laterale sui passeggeri. A vettura ferma, diversamente, azionando le maniglie delle portiere l’assetto si alza di 50 mm così da agevolare l’accesso all’abitacolo. Il programma dynamic, che porta in dote una taratura rigida delle sospensioni, limita a 2,5 gradi il rollio massimo nelle curve più veloci contro i 5 gradi appannaggio del setup standard.

In presenza dell’Audi pre sense 360° – la combinazione delle tecnologie di sicurezza che consentono il monitoraggio integrale dell’area circostante la vettura – qualora venga rilevato il rischio di un impatto laterale, il sistema opera congiuntamente alle sospensioni attive predittive sollevando immediatamente la carrozzeria di 80 millimetri. In tal modo, il veicolo coinvolto nell’eventuale impatto colpisce Audi A8 in una zona ancora più resistente. La deformazione della cellula abitacolo e le sollecitazioni a carico degli occupanti (soprattutto all’altezza del torace e del ventre) diminuiscono fino al 50% rispetto a un impatto laterale senza sollevamento del telaio. Anche in questo caso, l’EFP presiede al controllo dell’assetto attivo e all’interazione tra i dati di bordo.

Sistema di frenata elettroidraulico integrato: una finestra sul futuro

Che le tecnologie dell’assetto e della propulsione siano strettamente connesse è ulteriormente sottolineato dalla frenata elettroidraulica integrata appannaggio dei modelli della gamma Audi e-tron. Un’anticipazione del futuro. Il recupero dell’energia, e per estensione la massimizzazione dell’efficienza, diviene il terzo orizzonte – insieme al comfort e alla sportività – nello sviluppo telaistico delle vetture.

Complessivamente, il sistema di recupero dell’energia contribuisce sino al 30% dell’autonomia di Audi e-tron e Audi e-tron Sportback. Per la prima volta, vengono abbinate tre differenti modalità di recupero: manuale o automatica in fase di rilascio e in frenata. Nel primo caso, mediante i paddle al volante il guidatore seleziona l’intensità della decelerazione e, conseguentemente, il livello di recupero dell’energia in base a tre step. Con l’opzione più lieve, al rilascio del pedale dell’acceleratore Audi e-tron procede per inerzia, senza coppia frenante aggiuntiva. L’auto, pertanto, continua a veleggiare e dai motori elettrici non fluisce corrente né in entrata né in uscita. Con i livelli 1 (decelerazione minima – moderata) e 2 (decelerazione forte – elevata) i propulsori elettrici generano una coppia frenante rigenerativa e producono corrente. Il SUV elettrico vede così ridursi sensibilmente la velocità, al punto che il conducente può gestire la marcia e le decelerazioni grazie al solo pedale destro. Si crea il cosiddetto one pedal feeling. Una condizione grazie alla quale non è necessario ricorrere ai freni meccanici.

Oltre all’impostazione manuale del livello di recupero dell’energia in fase di rilascio, il conducente può selezionare la modalità automatica grazie all’MMI. In questo caso, il predictive efficiency assistant adatta la decelerazione in funzione del fabbisogno necessario, tenendo conto del percorso e dei veicoli che precedono. Quanto al recupero in frenata, Audi è il primo costruttore al mondo a dedicare un sistema di frenata elettroidraulico integrato a una vettura elettrica di serie. Con decelerazioni sino a 0,3 g, vale a dire nel 90% dei casi, Audi e-tron e Audi e-tron Sportback recuperano energia grazie ai soli motori elettrici che, in tal caso, agiscono da alternatori. L’energia generata dalle manovre ordinarie di decelerazione viene immagazzinata nella batteria. Il sistema di recupero si adatta alle diverse condizioni di guida ed è potente al punto da rendere residuale l’intervento dei freni meccanici.

I freni autoventilanti vengono chiamati in causa nei rari casi in cui la frenata richiesta dal conducente comporti una decelerazione superiore a 0,3 g. In caso contrario, Audi e-tron decelera grazie al sistema di recupero dell’energia, attraverso l’azione dei due motori elettrici. E qualora sia necessario un arresto d’emergenza, la centralina dedicata riconosce l’intensità della pressione del pedale e in pochi millisecondi calcola la coppia frenante necessaria. Se la coppia di recupero dell’energia non è sufficiente, un pistoncino genera una pressione extra destinata al sistema frenante idraulico, così da pompare olio nelle tubazioni e generare una forza decelerante supplementare. Tra l’attivazione del sistema e l’applicazione della massima forza frenante passano solo 150 millisecondi: poco più di un battito di ciglia. Gli spazi d’arresto risultano incredibilmente ridotti e inferiori del 20% rispetto alla tecnologia tradizionale.

Il passaggio dalla frenata elettrica a quella idraulica “tradizionale” avviene in modo fluido e omogeneo, senza che il conducente se ne accorga, mentre la forza frenante resta costante. Un secondo pistoncino garantisce il consueto feeling al pedale. Qualora l’ABS venga chiamato in causa, l’aumento e la riduzione della pressione si avvertono sotto forma di pulsazioni, senza fastidi. Il sistema meccanico interviene anche a batteria integralmente carica o a velocità particolarmente ridotte, ad esempio in manovra, dato che in questo frangente l’attivazione dei motori elettrici comporterebbe un saldo energetico negativo. In condizioni ordinarie, i SUV a elettroni dei quattro anelli decidono in base alla situazione se decelerare mediante i motori elettrici, i freni meccanici o la combinazione dei due.

Grazie all’innovativa soluzione elettroidraulica, l’impianto frenante dei modelli della gamma Audi e-tron può contare su di una ripartizione particolarmente efficiente della coppia decelerante e su tempi di reazione nettamente più rapidi rispetto a un sistema tradizionale. Caratteristiche che permettono di avere una maggiore distanza tra pastiglie e dischi, riducendo al minimo gli attriti e la trasmissione di calore, a tutto vantaggio dell’autonomia e della durata dei componenti.

Analogamente all’operato dell’EFP, il collegamento in rete dei diversi sistemi di gestione del veicolo è alla base del funzionamento della frenata elettroidraulica integrata. Alla gestione meccanica dell’impianto si affiancano l’azione dei motori e elettrici e uno straordinario apporto dell’elettronica: l’efficiency assistant riconosce il traffico e l’andamento del percorso mediante i sensori radar, le immagini della telecamera, i dati di navigazione e le informazioni Car-to-X, mentre il sistema di assistenza alla guida adattivo – incluso nel pacchetto assistenza Tour – è in grado di regolare le dinamiche longitudinali e trasversali dell’auto nell’intero range di velocità, anche in modo predittivo. Un’anticipazione del futuro.

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