Audin ladattavat hybridit sopivat arkipäivän liikenteeseen: taloudellisuutta ilman paikallisia päästöjä
- Ladattavat hybridit mahdollistavat liikkumisen ilman paikallisia päästöjä
- Audin sähköistymisstrategia etenee: uusia ladattavia hybridejä Audin mallistoon tänäkin vuonna
- Kokonaisvaltainen liikkumiskonsepti: e-tron-latauspalvelu tekee lataamisesta helppoa
- Vastauksia kysymyksiin: miksi ladattavat hybridit ovat mainettaan parempia
Perinteinen polttomoottori vai täyssähköinen voimalinja? Modernin liikkumisen peruskysymykseen on myös kolmas vaihtoehto: ladattava hybridi eli PHEV (plug-in hybrid electric vehicle). Polttomoottoriin on yhdistetty sähkömoottori, joka saa virtansa ajoneuvon takaosaan sijoitetusta litiumioniakusta. Sähkö mahdollistaa paikallisesti päästöttömän ajamisen ja alhaisen kokonaiskulutuksen.
Mitä hybridivoimalinja tarkoittaa ja mikä on ladattava hybridi?
Perinteisesti voimalinjaa kutsutaan hybridijärjestelmäksi silloin, kun siinä yhdistetään kaksi liikkumiseen voimaa tuottavaa lähdeteknologiaa. Tyypillisesti hybridissä yhdistyvät polttomoottori ja sähkömoottori, jota voidaan käyttää sekä itsenäisenä päästöttömänä voimanlähteenä että avustamassa polttomoottoria. Sähkömoottori toimii myös rekuperaatiotoiminnon generaattorina eli se muuttaa kineettistä energiaa sähköenergiaksi ja varastoi sen litiumioniakkuun. Yleisimpiä hybridejä ovat ladattavat hybridit, joiden akkua voidaan ladata latausasemasta tai pistorasiasta. Lataushybridiautojen akkujen energiakapasiteetti on entistä suurempi, minkä ansiosta toimintamatka pelkällä sähköllä ajettaessa on kasvanut.
Lataushybridit ovat monimutkaista tasapainoilua kahden voimalinjan välillä. Mikä on Audin resepti parhaaseen teknologioiden kokonaispakettiin?
Audin ladattavien hybridien kehityksen kulmakiviä on kolme: miellyttävä ajokokemus, helppo lataaminen ja soveltuvuus jokapäiväiseen käyttöön. Sähköisen ajokokemuksen taustatekijöistä ensimmäinen on tehokas sähkömoottori, jonka teho mallista riippuen on jopa 105 kW. Sen ansiosta sähköllä voidaan ajaa laajalla nopeusalueella ja erilaisissa ajotilanteissa.
Säännöllisen ja pitkäkestoisen sähköisen ajamisen perusta on Audin hienostunut voimalinjan hallinta. Älykäs voimalinjan hallintajärjestelmä ohjaa sähkömoottorin ja polttomoottorin yhteistoimintaa ja sen avulla varmistetaan mahdollisimman pitkä sähköinen ajomatka ja hyvä energiatehokkuus: se päättää, milloin auto toimii täysin sähköllä, milloin energiaa rekuperoidaan talteen, milloin auto rullaa vapaasti polttomoottori pysäytettynä ja milloin polttomoottoria käytetään. Välttämätöntä dataa tätä kaikkea varten saadaan auton erilaisten sensoreiden lisäksi reitti- ja liikennetiedoista. WLTP-syklin mukaisesti mitattuna Audin ladattavat hybridit saavuttavat jopa 73 kilometrin toimintamatkan sähköllä.
Latauksen hallinta on Audin ladattavien hybridien kehityksen toinen tukipilari. Audin keskikokoisten ja suurten ladattavien hybridimallien sisäisen laturin teho on jopa 7,4 kW, minkä ansiosta akku latautuu täyteen noin 2,5 tunnissa. Latausaika on ideaali tyypilliselle lataushybridin käyttäjälle, joka lataa autoaan kotona tai työpaikalla kerran tai kaksi päivässä.
Audi mahdollistaa helpon latauksen myös tien päällä: Audin omalla e-tron latauspalvelulla autoa voi ladata noin 200 000 latauspisteessä 26 Euroopan maassa. Kaikkien lataushybridien vakiovarusteisiin kuuluu kotitalous- ja kolmivaiheliitoskaapeleiden lisäksi kiinteissä latauslaitteissa ja julkisissa latauspisteissä tarvittava Type 2 -pistokkeella varustettu Mode 3 -kaapeli.
Erinomainen soveltuvuus jokapäiväiseen käyttöön on kolmas tavoite. On päivänselvää, että tämä juontaa juurensa kahdesta ensimmäisestä tavoitteesta: mahdollisuudesta ajaa mahdollisimman usein sähköllä sekä helposta lataamisesta.
Muita ladattavien hybridien käytettävyyden kriteereitä ovat tilat, monipuolisuus ja helppokäyttöisyys. Audin insinöörit ovat tehneet paljon työtä integroidakseen akut autojen tavaratilaan mahdollisimman kompaktisti ja tilaa säästäen. Koska akut on sijoitettu suoraan tavaratilan alle, on lattia hieman korkeammalla kuin perinteisissä malleissa, mutta käyttö on helppoa koska tavaratilassa ei ole kynnystä ja sen pohja on tasainen. Käytettävyys tarkoittaa myös mahdollisuutta asentaa vetokoukku (saatavilla muihin malleihin paitsi A8 TFSI e) sekä perinteisiä malleja vastaavaa vetokykyä (poikkeuksena tästä on Audi Q5: perinteinen polttomoottorimalli 2 500 kg, ladattava hybridi 2 000 kg).
Sähköisen ajokokemuksen, helpon latauksen ja jokapäiväisen käytettävyyden yhdistelmä mahdollistaa kestävän, paikallisesti päästöttömän ajon ja tekee ladattavasta hybridistä houkuttelevan valinnan erityisesti päivittäin töihin ajaville autoilijoille.
Mitä lataushybridimalleja Audilla on valikoimissaan?
Tällä hetkellä Audilla on ladattavat hybridimallit: A3 Sportback-, A6-, A7-, A8-, -, Q3-, Q3 Sportback, Q5-, Q5 Sportback, Q7 ja Q8 -mallisarjoissa. A6-, A7-, Q5- ja Q7 -mallien ladattavista hybrideistä asiakas voi valita mukavuuteen suuntautuvan vaihtoehdon tai S line-varustellun version, jossa sekä tehoa, alustaa että voimalinjaa on viritetty urheilullisemmiksi. A8-mallista voi valita malliversion joko normaalilla tai pidennetyllä akselivälillä.
Mitä voimalinjaversioita Audi käyttää?
Audi käyttää turboahdetun suoraruiskutusbensiinimoottorin (TFSI) ja sähkömoottorin yhdistelmää, litiumioniakku on asennettu tavaratilan lattian alle. Kaikissa ladattavissa hybridimalleissa hybridivoimalinjan sähkömoottori on integroitu vaihteistoon. Hybridimoduuli muodostuu sähkömoottorista ja kytkimestä, joka yhdistää TFSI-moottorin voimalinjaan. Kytkin on heti voimansiirron edessä – kuusivaihteinen S tronic on käytössä Audi A3 Sportback, Q3 ja Q3 Sportback -malleissa, seitsenvaihteinen S tronic on käytössä Q5, Q5 Sportback, A6 ja A7-malleissa, Q7, Q8 ja A8-malleissa käytetään kahdeksanvaihteista tiptronicia.
Audi A6-, A7-, A8-, Q5- ja Q7 -mallien lataushybrideissä teho välitetään tiehen kaikkien neljän pyörän kautta, jolloin saavutetaan maksimaalinen pito jopa hankalissa tie- ja sääolosuhteissa sekä huippuluokan ketteryys urheilullisessa ajossa. Kuusisylinterisissä malleissa on vakiona jatkuva quattro-neliveto, nelisylinterisissä malleissa quattro ultra. Audi A3 Sportbackissä tehoa on 150 kW (204 hv), Q3 ja Q3 Sportbackin moottoreissa on tehoa 180 kW (245 hv). Audin A6, A7 ja Q5:n nelisylinterisissä moottoreissa on tehoa joko 220 kW (299) tai 270 kW (367 hv) ja Q7 ja Q8 -mallien kuusisylinterisissä moottoreissa joko 280 (381 hv) tai 340 kW (462 hv). A8-mallien kuusisylinterisissä moottoreissa on tehoa 330 kW (449 hv).
Mitä akkuteknologiaa Audi käyttää plug-in-hybrideissä?
Sähkömoottorit saavat virtansa 385 voltin akkujärjestelmästä, jonka nestejäähdytteiset litiumionikennot on sijoitettu tavaratilan alle. Akkujen nettokapasiteetit ovat mallista riippuen 10,4 kWh, 11,3 kWh tai 14,4 kWh. Audi A6-, A7- ja A8 -ladattavissa hybridimalleissa akku koostuu kahdeksaan moduuliin jaetuista 104 pussikennosta. Akun jäähdytys on integroitu samaan matalan lämpötilan jäähdytysnestekiertoon, joka jäähdyttää myös sähkömoottoria ja tehoelektroniikkaa. Tehoelektroniikkajärjestelmä muuntaa suurjänniteakun tasavirran kolmivaihevirraksi sähkömoottoria varten. Rekuperaatioprosessissa toiminto on päinvastainen.
Voimalinjojen hallinta: miten kuljettaja valitsee ajotilat?
Hybridijärjestelmän hallinta valitsee automaattisesti optimaalisen toimintastrategian maksimaalisen toimintamatkan ja mukavuuden takaamiseksi. Kuljettaja voi valita mallista riippuen kolmen tai neljän eri ajotilan välillä: aktiivisen reittiopastuksen aikana käytössä olevan ”Auto” -tilan lisäksi käytössä ovat EV- ja Hold-tilat. EV-tilassa auto liikkuu pelkästään sähköllä ellei kuljettaja paina kaasupoljinta yli vastepisteen. EV on oletustila aina ajoneuvon käynnistyessä. Hold-tilassa hallintajärjestelmä ohjaa voimalinjaa siten, että akun sen hetkinen varaustaso säilyy ja sähköllä voidaan ajaa esimerkiksi matkan loppuosa kaupunkialueella. Tässäkin ajotilassa auto käyttää kuitenkin täysin sähköisiä segmenttejä myös matkan varrella. Audi Q5, Q5 Sportback, A6 ja A7 -ladattavissa hybridimalleissa on myös neljäs ajotila: Charge-ajotila. Charge-tilassa on puolestaan tavoitteena ladata akkua aina kun mahdollista ajon aikana.
Kuljettaja voi lisäksi valita Audi drive select -järjestelmästä sopivan ajoprofiilin. Vaihtoehtoina ovat comfort, efficiency, auto ja dynamic -ajoprofiilit, jotka vaikuttavat voimansiirron, jousituksen ja ohjauksen asetuksiin. Ajoprofiilista riippuen muuttuu myös vastepiste, jossa molemmat moottorit toimivat yhdessä tai sähkömoottori tarjoaa lisää tehoa ja vääntöä. Dynamic-ajoprofiililla polttomoottoria tukeva sähköinen tehostus auttaa saavuttamaan maksimaalisen ajodynamiikan.
Miten Audin ladattavien hybridien voimalinjan hallinta toimii?
Vähemmän on enemmän. Pitkä sähköinen toimintamatka saavutetaan optimoidun akuston ja hienostuneen voimalinjan hallinnan yhdistelmällä, jolloin hyvän hyötysuhteen ja tehokkaan rekuperaation ansiosta suuremmille akuille ei ole tarvetta. Ratkaisevia teknologioita ovat ennakoiva taloudellisuusavustin ja ennakoiva toimintastrategia. Näiden järjestelmien avulla maksimoidaan litiumioniakkuun varastoidun energian käyttötehokkuus ennakoivan sähkömoottorin käytön ja rekuperaation avulla ja varastoimalla takaisin akkuun mahdollisimman paljon kineettistä energiaa.
Perinteisistä malleista tuttu ennakoiva taloudellisuusavustin ohjaa moottoreiden ja rekuperaation käyttöä huomioiden esimerkiksi kaupunkialueet, risteykset, liikenneympyrät, reitin korkeuserot, nopeusrajoitukset sekä edellä liikkuvat muut ajoneuvot. Avustinjärjestelmä neuvoo kuljettajaa paitsi näytöllä, tarvittaessa myös kaasupolkimen haptisella impulssilla, joka kehottaa nostamaan jalkaa kaasupolkimelta.
Ennakoiva toimintastrategia ohjaa voimanlähteitä ja rekuperaatiota koko suunnitellulla ajomatkalla. Aktiivisen reittiopastuksen aikana järjestelmä analysoi navigointitietoja ja ennakoivan taloudellisuusavustimen sekä ajoneuvon antureiden tuottamia tietoja. Analyysin perusteella se laatii karkean suunnitelman koko reitille sekä yksityiskohtaisemman suunnitelman seuraaville edessä oleville kilometreille. Kuljettaja saa tiedon, kun on aika nostaa jalka kaasulta, jolloin ennakoiva rekuperaatio alkaa. Reittisuunnittelun tarkoituksena on maksimoida sähköllä ajaminen kaupunkialueella siten, että määränpäähän saavuttaessa akku on lähes tyhjä, jolloin se voidaan ladata jälleen täyteen.
Mikä on aktiivinen kaasupoljin?
Aktiivinen kaasupoljin auttaa kuljettajaa maksimoimaan taloudellisuuden haptisen palautteen avulla. Poljin reagoi, kun kuljettaja painaa kaasupoljinta yli vastepisteen, jonka jälkeen poistuttaisiin täysin sähköiseltä ajoalueelta. Ennakoivasta taloudellisuusavustimesta saatavien tietojen perusteella se voi kehottaa kuljettajaa nostamaan jalan kaasupolkimelta myös vapaalla rullauksen tai rekuperaation aloittamiseksi.
Miten rekuperaatio toimii?
Rekuperaation osalta ladattavan hybridin voimalinja muistuttaa uuden, täyssähköisen Audi e-tronin vastaavaa. Tavoitteena on ollut huippuluokan taloudellisuus ja maksimaalinen rekuperaatiokapasiteetti. Jarrutusenergian talteenottoteho voi olla Audin ladattavissa hybrideissä jopa 80 kW. Sähkömoottori hoitaa kaikki pienemmät hidastukset, eli suurimman osan päivittäisen ajon jarrutustapahtumista. Kun tarvitaan suurempaa hidastuvuutta tulevat apuun hydrauliset jarrut, joita käytetään yksinään vain silloin, kun ylitetään 0,4 g hidastuvuus. Siirtymä sähkömoottorin generaattorijarrun ja perinteisen pyöräjarrujen välillä on lähes huomaamaton.
Mitä boost tarkoittaa?
Käyttövoimastrategia on suunniteltu tarjoamaan kuljettajalle monipuolinen ajokokemus, jolle on ominaista esimerkiksi maksimaalinen taloudellisuus ja suuri sähköllä ajon osuus tai toisaalta tarpeen mukaan erittäin urheilullinen ajokokemus. Sähkömoottori avustaa polttomoottoria ja tehostuksen taso riippuu valitusta ajo-ohjelmasta. Mallista ja moottorikonfiguraatiosta riippuen saadaan maksimissaan 500 Nm (Q5, A6, A7) tai 700 Nm (Q7, Q8, A8) vääntöä – eli jopa 200 Nm enemmän kuin pelkällä TFSI-moottorilla.
Vaihteiston S-tilassa – joka on esivalittuna dynamic-ajoprofiilissa – sähkömoottori pysyy aktiivisena ja rekuperoi hidastettaessa. Muissa profiileissa rekuperaatiota hyödynnetään yhdessä ennakoivan taloudellisuusavustimen kanssa ja sitä käytetään aina silloin, kun rekuperaatiosta on taloudellisuudelle enemmän hyötyä kuin vapaalla rullaamisesta. Rekuperaatiolla saadaan aikaan jopa 0,2 g hidastuvuus ja takaisin litiumioniakkuun voidaan siirtää energiaa jopa 25 kW teholla.
Mikä on lämmönhallinnan rooli?
Lämmönhallintajärjestelmällä on ratkaiseva rooli paitsi pitkän sähköisen toimintamatkan saavuttamisessa myös sisätilojen nopeassa lämmittämisessä. Korkean lämpötilan jäähdytyspiiri viilentää TFSI-moottoria, sen varusteita sekä voimansiirtoa. Matalan lämpötilan piiri jäähdyttää akkua, akkulaturia, sähkömoottoria ja tehoelektroniikkaa. Lämmönhallintajärjestelmään integroitu lämpöpumppu tuottaa jopa 3 kW lämpöä yhdellä kW:lla sähköenergiaa. Lämpöpumppu on liitetty ilmastointijärjestelmän nestekiertoon ja se hyödyntää korkeajännitteisten komponenttien hukkalämpöä auton sisätilojen lämmittämiseen.
Mitä digitaalisia mahdollisuuksia myAudi-sovellus tarjoaa ladattaville hybrideille?
Audi connect -palvelut älypuhelimelle välittävä MyAudi-sovellus on käytännöllinen sovellus. Sovellus mahdollistaa akun tilan ja toimintamatkan tarkastelun, latauksen käynnistämisen ja ohjelmoinnin sekä lataus- ja kulutustilastojen tarkastelun älypuhelimella. Auton ilmastoinnin voi käynnistää sovelluksesta jo ennen ajon alkua.
Vain puoliksi sähköauto, mutta täydet edut: miksi lataushybridit ovat mainettaan parempia?
Lataushybrideitä kritisoidaan jatkuvasti: liian monimutkaisia, liian painavia, mutta ei riittävän taloudellisia. Audilla on selkeät vastaukset kriittisiin kysymyksiin.
Ovatko lataushybridit vain siirtymäajan tekniikkaa siihen asti, kunnes täyssähköautot ovat selvästi halvempia tai saavuttavat riittävän toimintamatkan päivittäiseen käyttöön?
Lataushybridit eivät ole siirtymäajan tekniikkaa, vaan monimuotoiselle asiakaskunnalle ja erilaisille käyttötavoille soveltuva hyödyllinen mallivalikoiman täydennys. Ne tarkoittavat myös merkittävää panosta kestävän liikkumisen eduksi. Lataushybridi voi olla ihanteellinen ratkaisu monille autolla töihin kulkeville, koska päivittäiset matkat voidaan monissa tapauksissa ajaa täysin sähköisesti ja siten paikallisesti päästöttömästi. Kotona tai työpaikalla on usein mahdollista ladata autoa ja työmatka voidaan usein ajaa kokonaisuudessaan sähköllä. Polttomoottoreidensa ansiosta lataushybridit sopivat myös pitkän matkan ajoon. Akkukapasiteetin kasvun ja voimalinjan hallinnan ansiosta toimintamatka sähköllä on kasvanut merkittävästi viime vuosina.
Onko laaja lataushybridien mallisto tarjolla vain verohelpotusten ja asiakkaille tarjotun valtiontuen vuoksi?
Verohelpotukset voivat kannustaa hybridin ostamiseen, mutta ne eivät useinkaan ole ainoa, ratkaiseva tekijä ostopäätöksessä. Erityisesti yksityisasiakkaat tukevat tietoisesti kestävää kehitystä ja valitsevat siksi lataushybridin: he haluavat ajaa ilman paikallisia päästöjä ja ladata autonsa nopeasti. Ladattava hybridi on usein täydellinen valinta yksityisautoksi, kun käyttäjäprofiilissa painottuvat esimerkiksi lyhyehköt työmatka-ajot tai asiakaskäynnit kaupunkialueilla. Pitkiä matkoja paljon ajaville nykyaikaiset dieselmallit ovat kuitenkin vielä ensisijainen valinta.
Eikö akun pitäisi olla suurempi ja polttomoottorin sen sijaan pienempi?
Ladattavan hybridin voimalinjakonseptia suunnitellessaan Audi luottaa oikeaan mitoitukseen ja älykkääseen voimalinjojen hallintaan käyttämällä joko nelisylinteristä tai kuusisylinteristä TFSI-moottoria ajoneuvon tyypistä ja koosta riippuen. Yhdessä tehokkaan sähkömoottorin ja tehokkaan voimanlähteen sekä rekuperaation hallinnan kanssa voidaan saavuttaa alhainen kulutus. Tyypilliselle auton käyttäjille 40–50 km toimintamatka sähköllä on täydellinen kompromissi. Polttomoottoria käytettäessä suurempien ja painavampien mallien kuten A8:n ja Q7:n moottoriksi oikea valinta on V6, jonka ansiosta polttoaineenkulutus on alhainen todellisissa ajo-olosuhteissa. Nelisylinterinen moottori puolestaan toimii hyvin esimerkiksi Q5-, A6- ja A7-malleissa.
Eivätkö lataushybridit kuluta todellisuudessa usein enemmän polttoainetta kuin polttomoottoriautot?
Kulutus voi vaihdella suuresti käyttäjäprofiilista riippuen. Tämä pätee myös ladattaviin hybrideihin. Voimalinjakonseptinsa ansiosta ne ovat edukseen paikallisesti päästöttöminä lyhyillä matkoilla, kuten työmatkareiteillä ja kaupunkialueilla. Hienostuneella voimalinjan hallinnalla varustettujen Audin ladattavien hybridien suunnittelun tavoitteena on taloudellisuuden optimointi. Voimalinjan hallintajärjestelmä hyödyntää hyötysuhteen maksimoimiseksi sensoridataa sekä tietoja reittiprofiileista ja reitin tietyypeistä. Pysähtelevässä kaupunkiliikenteessä lataushybridillä voi ajaa täysin sähköllä, joka tarkoittaa hyvää taloudellisuutta. Tässä auttavat rekuperaatio ja ennakoiva taloudellisuusavustin sekä ennakoiva toimintastrategia. Audi hyötyy konsepteista, joiden avulla painotetaan kaupunkiliikenteeseen optimoituja mahdollisuuksia ajaa pelkällä sähköllä.
Eikö todellinen kulutus ole paljon korkeampi kuin WLTP:n mittaukset?
WLTP-menetelmän tarkoituksena on tuottaa realistisempia kulutusmittauksia kuin aiemmalla NEDC-menetelmällä. WLTP-menetelmässä ladattavaa hybridiä ajetaan pitkään: ajo alkaa täydellä akulla ja sykliä toistetaan, kunnes akku on tyhjä. Viimeinen sykli ajetaan tyhjällä akulla ja siten vain polttomoottorilla ja rekuperaatioenergialla. Monivaiheisen mittauksen avulla on mahdollista määrittää polttoaineenkulutus ja hiilidioksidipäästöt sekä sähköllä ajettava toimintamatka ja kokonaistoimintamatka. Audin ladattavien hybridien kompleksinen toimintastrategia mahdollistaa pitkät sähköllä ajamisen vaiheet sekä korkean energiatehokkuuden todellisessa päivittäisessä liikenteessä.
Lataushybridit eivät sovellu arkipäivän käyttöön...
Ladattavia hybridejä kehittäessään Audille on tärkeää tarjota käyttäjille reilusti tilaa ja monipuolisuutta. Ladattavien hybridien tavaratilan koko on hieman perinteisiä pienempi: Audi A6 Avant TFSI:n tavaratilan koko on nyt 405 litraa, kun se perinteisessä mallissa on 565 litraa. Jälkimmäisessä tapauksessa lisätavaratila on kuitenkin tavaratilan lattiatason alapuolella, jossa taas ladattavassa hybridissä sijaitsee akku.
Ladattavien hybridien käytettävyys arkipäivän liikenteessä on Audille äärimmäisen tärkeää. Siksi akku on integroitu tavaratilaan siten, että tavaratilan lattia on tasainen ja kynnyksetön ja suurtenkin esineiden lastaus ja kuljetus on helppoa. Toisen istuinrivin selkänojat ovat edelleen taitettavat.
Kaikkiin malleihin (A8-mallia lukuun ottamatta) on saatavana vetokoukku, mikä on tärkeä tekijä erityisesti SUV- ja Avant-malleissa. Ladattavien hybridien vetokyky on identtinen verrattuna perinteisiin malleihin (paitsi Audi Q5, jossa perinteisen mallin vetokyky on 2500 kg ja ladattavan hybridin 2 000 kg). Audin ladattavissa hybrideissä on lisäksi erilaisia polttoainetaloutta lisääviä ominaisuuksia, kuten sähköinen seisontalämmitys ja -jäähdytys, lämpöpumppu sekä haptinen kaasupoljin, jotka varmistavat Audille tyypillisen mukavuuden ja taloudellisuuden.
Lisätietoja: Riitta Karjalainen, viestintäpäällikkö, K Auto Oy | Audi Finland, riitta.karjalainen@audi.fi, puh. 040 578 3924
Avainsanat:
