对电能驱动前景的大力看好,奥迪公司一直对电动车投入了相当大的研发力度,而每一款“e-tron”车型的诞生都意味着里程碑式的可喜收获。“e-tron”已不仅仅是一款车的名称,而将同已经成为全时四驱技术代名词的quattro一样,成为奥迪品牌纯电动技术的标志性符号。
作为一款纯电动车型,A3 e-tron的行驶特征是三款车中最为平顺的,如果路面情况良好,会有悬行在半空中的错觉。电池组被分散开来安装,分别位于行李厢地板下、后排座椅下方和底盘中央通道内,让车身重心在降低高度和前后平衡两方面都得到好处,这也让它的动态表现更加稳健。
方向盘配备了换挡拨片,但配备单级变速装置的电动车是没有“换挡”这一说的,在A3 e-tron这里拨片用来调节能量回收系统的工作强度。能量回收系统可以在滑行和刹车时,将能量回收并给电池组充电,而这个回收强度可以用拨片来手动调节。
D挡下,默认状态是滑行不回收能量,仅制动回收能量,此时按下左侧的“减挡”拨片,系统会调节工作逻辑,开始在滑行时回收能量,并且加大制动回收能量的程度,具体表现是松油门滑行时车辆减速更快,类似“挫车”的顿挫感更明显,我是在用身体上的不适来换取更长的续航里程。当然也可以用右侧的“升挡”按键降低回收程度,直至回到默认状态。而B挡的意思就是回收最强的状态,跟D挡下连降四挡的效果相同。需要指出的是,不管哪个“挡位”,都是对能量回收系统的调节,动力表现不受任何影响。
由于还不是量产车,我没能在车内看到这几个回收级别的直观展示,也许未来会通过仪表盘来告诉我每个级别下能量回收的百分比、电池充电情况以及续航里程的变化,这样我就可以通过不同路况和剩余电量来选择挡位,在多一点舒适还是多一点节省之间掌握更多主动权。
动力足够日常使用,急加速中能有279N·m的短暂爆发,要知道1.8T的汽油版A3也只有250N·m。试驾时车内乘坐了四个成年男性,我没有感觉到有任何反馈上的迟疑,脚下的动作都能得到动力系统迅速的响应,提速过程并不突兀,给人很好驾驭的感觉。
● 法兰克福奥迪e-tron
电动车拥有悠久的历史,甚至早在汽油车发明之前的1881年,第一辆电动车便已诞生。虽然在之后的一百多年中未能经历如内燃机般的迅猛发展,但比起传统燃油驱动,电能驱动始终蕴藏着无限的潜在优势:摆脱了对原材料石油储量的依赖;能量运用更为高效,降低了使用成本;对环境完全无污染。此外,电动车还拥有更多的驾驶动感和乐趣:无论何时驾驶者踩动加速踏板,电驱系统都能够瞬间提供最大值的扭矩,带来令人窒息的加速感。
充满未来科技感的前脸造型
在2009年法兰克福车展上,纯电能驱动车辆奥迪e-tron最先出现在公众的视野,这款为每个车轮配备独立电动机的四驱车具备浓重的跑车气质与概念车的科技感,而其4.8秒的百公里加速时间和248公里的行程范围昭示着奥迪在电动技术上的显著研发成果。
包围式尾门设计
随后在北美底特律车展,基于四驱车型进一步研发而成的后驱奥迪e-tron车型精彩亮相。由减少为两个电动机驱动后轮的奥迪e-tron具备毫不逊色的优异表现:百公里加速仅5.1秒,行程250公里。
带天窗的掀背式车顶
奥迪的电能驱动技术不仅在跑车领域成绩斐然,在更加贴近实用和量产的小型车上同样不负众望:奥迪A1 e-tron车型在2010年日内瓦车展上得以推出。这是一款为未来城市而生的车型,在市区的行驶里程可超过50公里,百公里平均耗油量仅为1.9升,二氧化碳排量低至45克/公里。奥迪A1 e-tron的推出,标志着奥迪纯电动技术向实用与量产迈出了一大步,走向了高度成熟。相信在不远的将来,会有更多的“e-tron”最终改变人们的出行方式。
法兰克福车展展出四驱奥迪e-tron
在2009年法兰克福展出的四驱奥迪e-tron开发过程中,除了研发存储能力更强的锂电池技术外,为了克服电动车的固有局限性,奥迪公司采取了全新的设计理念,即一套包括对车身组件进行特殊设计、应用整车轻质构造理念和优化电驱组件设置在内的整体方案。这些投入都取得了可喜的成果:纯电动高性能跑车奥迪e-tron在车展一经亮相便惊艳全场。这款概念车前后轴分别采用两台电动机进行驱动,是一款名副其实的四驱车。在230千瓦动力和4500牛•米扭矩的推动下,百公里加速仅需4.8秒,最高时速被限定在200公里/小时。锂离子蓄电池所存储的42.4千瓦时的能量足够车辆行驶248公里。
造型富于未来科技感的法兰克福奥迪e-tron拥有令人过目难忘的跑车身材,长4.26米,1.9米的车宽和仅为1.23米的车高使其充满匍匐奔腾、蓄势待发之感。极为简约而流畅的线条打造出高度一体化的车身设计,同时自然带来非常低的风阻系数。
车身前脸完全由大尺寸单幅散射格栅占据,并全部进行了表面镀铬,格栅上边缘与LED大灯灯罩一线贯穿,并过渡到车身侧面形成高挑而锋利的腰线,将前端、侧部和尾端衔为一体。前脸两侧配有两个窄而高的进气口,沿大灯最侧边曲线向下过渡,末端与前保险杠自然衔接。侧面饱满的圆形轮舱与19寸密集放射形大轮毂的视觉冲击同样强烈。位于单幅散热格栅上和后轮舱前的进气口是法兰克福奥迪e-tron拥有的独特创新设计,这两处进气口在一般行驶状况下处于关闭状态,当需要额外冷却空气时通过叶片打开,从而实现能效的最大化。
与配备中置发动机的跑车一致,法兰克福奥迪e-tron的车舱明显前倾,2.6米的轴距足够实现宽大的两座车舱空间,座椅后方留有足够的空间放置重达470千克的电池组、变频器和动力电子设备。车顶曲面采用掀背式设计,向下平滑过渡至车尾,并装配有使车内空间敞亮的天窗。尾部采用包围式尾门设计,后车轮舱顺畅过渡至后保险杠上缘,强健而富有肌肉感。条形后尾灯的下缘与底部的空气动力学套件同样进行了镀铬处理,富于神采。
采用了系统性轻质构造方案的法兰克福奥迪e-tron在具备轻质车身的同时还具备高强度和硬度。车身基于ASF奥迪空间结构进行构造,并采用了混合材质,车门、盖罩、侧围板和车顶均采用强化碳纤维材料打造。铝与强化碳纤维合成材料的结合确保超高强度和轻量化的完美统一:即使装备了包括四个电动机在内的综合驱动系统及高容量电池组,整车的重量也只有1,600千克。这一混合材质技术日后还将应用于量产的奥迪车型。
内饰方面,法兰克福奥迪e-tron无论在视觉上还是功能上都独具个性。由于结构上省去了传统能源车辆所需的传动系统和换挡,也不需要万向节通道,奥迪设计师便利用这一点打造出尤为修长和轻质的中央通道和中控台。仪表采用悬浮设计,当汽车启动后,用于选择前进、倒车或空挡的挡位选择器便会出现在中央通道上。此外,法兰克福奥迪e-tron还几乎完全摒弃了包括点火装置在内的开关和其他操控部件,操作极为简易。
独具个性的简约驾驶舱
奥迪车型的驾驶舱均以一切以驾驶者为导向为设计宗旨,这款概念车也不例外:在法兰克福奥迪e-tron驾驶舱内,奥迪公司第一次采用配备MMI功能的大尺寸弹出式中央显示器替代传统仪表盘。MMI系统通过位于方向盘上的触摸感应式控制面板(MMI touch)进行控制。右侧的模拟时速表提供速度信息,左侧的仪表则告知驾驶者动力使用情况。中央显示器则在状态栏中显示行程,以及来自信息娱乐系统和导航系统的所有重要信息,清晰而全面。空调控制单元位于方向盘右上方,温度和通风信息由显示器显示,该系统的控制也是通过触感滑动完成。
极为简洁清晰的信息显示
乘坐于其中,赛车用桶状座椅的侧面支撑将驾乘者包裹得非常舒适。雪白色和白兰地酒色两种浪漫的色彩与高品质的内饰材料一同将动感与高雅完美结合。
桶形赛车座椅
不亚于高性能超级跑车的强大动力
驾驶动力永远都是奥迪跑车用户最为期待的,而法兰克福奥迪e-tron的动力性能令人惊叹:四台总输出功率达230千瓦的异步电动机确保其性能不亚于超高性能跑车——百公里加速时间仅为4.8秒。按照实际行驶的路面状况,系统将选择性地将扭矩传输给不同车轮,实现出众的牵引和操控性能。根据法兰克福奥迪e-tron的轴载分配,其牵引力在正常情况下明显偏向后轴:后轴获得70%的动力,前轴为30%。不过如果某个车轮发生打滑,四个中央控制的电动机就会进行动力调整——完全具备quattro技术的强大优势。
此外,每个电动机均配有冷却系统:两个拥有独立冷却系统的电动机位于后轴后侧。另两个电动机直接安装于前轴上,冷却系统位于其前侧。这一套特别的组件前后重量分配为42:58,实现完美的平衡,有助于提升车辆的驾驶动力性能。
车用电池置于后轴前部,在确保理想的轴载分配的同时,保持了整车的紧凑设计。电池组的总容量达到53千瓦时,为了保证使用寿命,其可用电量被控制在42.4千瓦时。电池系统采用水冷以优化性能,延长使用寿命。
专为电驱系统设置的技术与最新电池技术完美结合,实现了可观的汽车行程:根据欧盟标准,该概念车的最大行程范围为248公里。
方便自如的操控性
四个安装于车轮后的独立电动机除用于驱动车轮获取更大牵引力外,同样也实现了对汽车横向动力的智能控制。与传统quattro车型所采用的运动差速器类似,法兰克福奥迪e-tron采用的扭矩定向系统旨在为每个车轮制定独立的针对性加速方案,在提升驾驶动力的同时确保行驶安全。对于转向不足和转向过度的情况,系统能够在瞬间通过制动或增加动力得以校正。即使在侧面加速度很大的情况下,过弯依然犹如同轮下有轨道一般稳定。
底盘方面,前轴采用三角型双叉臂,后轴采用锻造铝质的梯形叉臂——这种设计已经在赛车运动中得以印证,是实现高灵活性、高精确度和精确自主转向行为的可靠基础。弹簧和减震器均偏硬,但不失舒适性。直接的齿轮齿条转向反馈精细。随速电子机械转向助力系统确保只有在车辆转向而不是在直行时提供转向助力。为了与其跑车气质相匹配,法兰克福奥迪e-tron使用了全新设计的19寸轮胎。前轮的235/35轮胎和后轮的295/30轮胎确保足够的抓地力。
充满科技感的前大灯是能够在任何情况下灵活调节的全自动车灯辅助系统的核心。这一新技术能够识别雨、雾等天气状况并调节照明。系统的核心技术为一个与高性能电脑相连接的摄像头,它能够探测对面来车情况、识别车道及计算能见度等。如果对面来车,系统会自动将远光灯向下调节一定范围。转向灯系统分析导航信息,在驾驶者转向之前就已经激活照明。此外,法兰克福奥迪e-tron摒弃了传统的雾灯,取而代之的是通过对近光灯的智能调节扩大照明的宽度。
高容量电池组及能量管理系统
在电动车蓄电池方面,最为重要的研发对象当属锂离子电池。除了致力于减轻电池重量、提高电能存储量和性能,从而进一步优化电池使之达到车用标准外,针对电池固有的容量限制,奥迪公司开发了一套基于实际行驶需求做出反应的能量管理系统,用于控制底盘、便捷性设备以及其他附属设备等所有功能,对能量进行更有效的管理利用。
能量存储单元的充电过程非常简单,采用家用230伏16安电源,通过插头电线进行充电。充电插座位于汽车后部,如果电池电量耗尽,全部充满要6到8小时。如采用高压充电(400伏,63安)则只需2.5小时。此外,奥迪公司正致力于研发感应电荷充电器设备,该设备可安装于家庭车库或特定的停车场内,当车辆停入车位后将自动激活,进一步提高充电的便捷性。
当然,电池的充电不只是在汽车静止时才能完成,当行驶中的车辆进行制动时,具备能量回收技术的交流发电机可将动能转化为电能重新提供给车载电器系统。这种回收制动能量并将其存入蓄电池中的方式如今也在众多奥迪量产车型中得以应用。法兰克福奥迪e-tron在能量回收方面的技术非常具有创新意义,通过采用电子制动系统,实现了对电动机能量回收潜能的充分内部利用:车辆使用4只轻质陶瓷制动盘进行制动,前轴采用液压固定钳式制动器,后轴则采用全新的电动浮动钳式制动器。浮动钳并非通过机械或液压促动,而是由全电路制动系统进行控制。由于消除了制动踏板与制动器的机械连接,法兰克福奥迪e-tron的电动机能够将所有制动能量转化为电能并进行恢复,只有当汽车需要更大的减速度时,电子机械制动器才会被激活。而驾驶者踩动制动踏板的感觉与使用液压制动系统感觉几乎一致。此外,该系统还消除了制动器的制动拉磨现象。
法兰克福奥迪e-tron中创新的热管理系统采用经过优化的冷却和加热组件,满足电池、驱动系统和车舱内部的冷却或加热需求。加热方面,奥迪选择使用热泵对车内进行热量供给。热泵首次应用于传统能源汽车领域即是为了提高能效和汽车行程。与内燃机不同,电驱系统很难产生足够的废热来有效加热车舱。其他电动车往往配备辅助电暖气,但能耗较高。而奥迪所采用的是一般应用于建筑物内的热泵技术,利用机械做功提供加热,高效且耗能极低。
车内冷却则采用高效空调控制系统。该系统同时还与热管理系统一道负责高压电池的温度控制,使电池、电子设备和电动机在各自理想的温度下工作,从而实现最佳性能,提高车辆行程。一旦车辆与充电系统连接,便会接受热管理系统和其他相关系统的调节。如果温度低,驱动系统即会被加热,反之则被冷却。在必要情况下,这一功能也适用于车舱内部,这样当驾乘者上车时,车内已经达到了理想的温度。
奥迪 R8 e-tron是一款高功率纯电动跑车。四个轮毂电机提供了230千瓦(313马力)的总功率,具有出色的驾驶性能。轮毂电机可以进行独立运转,象征着全时四轮驱动进入全新的开发阶段。
四个异步电机 – 前后车桥上各装配两个 – 构成了奥迪R8 e-tron的quattro全时四轮驱动。通过级段变速箱和短轴传动将动力传输至车轮。静止状态时,能够提供230 千瓦(313 马力)的最大功率和 4500牛•米的扭矩,R8 e-tron电动车具有突破性驾驶性能。从静止加速至100公里/小时仅需4.8秒。
R8 e-tron体现出堪称顶级电动跑车的技术水平。其外形设计从各个细节方面体现出了新技术的特定质量需求。比如,大型液冷锂离子电池和功率电子装置位于乘客舱正后方。因此,形成了一个最佳重力布局,前后桥之间的负荷分配比例为42:58,正如搭载5.2升FSI发动机的R8量产车型系列。
通过R8 e-tron电动车可以大致了解奥迪公司的电力驱动原理。设计理念远非将内燃机更换为电池系统和电动传动系统,而是关系到车辆的全面开发,包含所有部件复杂的互动:对效率、可行驶里程和道路性能等具有重要影响的因素。
能量提供
奥迪R8 e-tron中安装的反复充电式锂离子电池由并联和串联的高能量密度电池组构成。在正常情况下,电池智能管理系统按照最佳方式提供能量。这款重550千克的电池存储有 53千瓦时的能量,包括42.4千瓦时的可用能量。奥迪电动车的最终设计阶段,在NEDC循环测量中,电池的可行驶里程为大约250公里。
奥迪为R8 e-tron电动车设计了多种充电方式。使用电压为230伏的家用电流足够对电池充电,将一个完全放电的电池充满电需要6到8个小时。高压电流可以将充电时间缩短至大约2.5个小时。由于采用了能量回收系统,奥迪R8 e-tron的电动车电池还可以在制动和减速阶段在行驶中辅助充电,四个电动机能够回收相当大一部分能量。
驾驶动态
R8 e-tron电动车中的电力驱动扭矩分配明显倾向于后桥。与标准奥迪R8相同,正常运行时,大约70%的动力作用于后轮,而剩余的30%作用于前轮。如果车轮打滑,这种平衡在瞬间改变,因此,这款高功率电动跑车体现出quattro全时四轮驱动技术的基本优点。
R8 e-tron电动车还通过四个电机管理其行驶动态。它们可以进行所谓的扭矩引导、各个车轮的选择性减速,从而实现对扭矩的主动分配。可以通过轻微的功率提升和制动干预超级精确地补偿转向不足和转向过度。即使在最大侧向加速时,电动跑车也能保持出色的运动性,在弯道快速行驶时犹如在轨道上一样平稳。
R8 e-tron行走机构的前悬架为双A臂,后悬架为梯形多连杆,这种配置已经被证明是跑车的最佳悬挂机构形式,具有很高的动态响应性、极大的操控精确性和最优的行驶稳定性。尽管弹簧和减震器具有很高的硬度,它们依然具有良好的舒适性。齿轮齿条结构的转向系统具有电动机械辅助装置,能根据车速调节转向助力的大小,并提供了丰富的行驶信息。为使车辆充分发挥运动潜力,奥迪R8 e-tron电动车配备了19英寸运动型车轮。
外型设计和轻量化技术
奥迪R8 e-tron绝对称得上公路上一个威武的角色。单独的梯形框架格栅主导着前部的基调,两侧带有大进气口,车身长度为4.43米,宽度达1.9米,高度仅为1.25米,典型的超级跑车比例。2.65米的轴距为驾驶员和前排乘客提供了宽敞的乘坐空间。
奥迪引以为傲的轻量化设计是高效和可行驶里程的关键前提条件,对于电动车来讲尤为如此。奥迪工程师们通过R8 e-tron电动车开发出了公司的核心竞争力之一:铝制车身采用奥迪空间框架结构ASF设计,重量不足200千克。采用轻质车身为奥迪R8 e-tron仅为1600公斤的空车质量奠定了基础。
内饰和控制概念
与R8标准车型不同,奥迪R8 e-tron电动车采用一个图形显示器显示驾驶模式。显示器位于两个大圆形仪表之间,左侧显示能量的回收和输出状态。驾驶员可以通过方向盘上的一触式开关选择能量回收水平,从而直接影响电动机的能量回收和制动力,以便增加电动车的可行驶里程。
系列生产
奥迪将于2012年底开始生产R8 e-tron电动车的限量版。它将在位于内卡苏姆工厂的quattro部门生产,该部门已经具有丰富的制造高级跑车的经验。
结语:
3e-tron到R8e-tron,我们所看到的是奥迪在新能源车领域内,理论结合实践的整个发展轨迹。在能源危机红色频闪,环保节能盛行的今天,如何找到有效并可规模化生产的替代能源汽车,将是未来汽车工业发展的核心课题。