Τεχνολογικές καινοτομίες Audi

Audi Space Frame (ASF)

Όταν παρουσίασε το πρώτο Α8, το 1994, η Audi δεν είχε απλά εξελίξει γι΄ αυτό το μοντέλο το πρωτοποριακό -για αυτοκίνητο ευρείας παραγωγής- (αν θεωρήσουμε το NSX περιορισμένης παραγωγής..) αλουμινένιο πλαίσιο ASF αυτό καθαυτό, αλλά επιπλέον και όλα τα πολύπλοκα στάδια παραγωγής του: 12 ολόκληρα χρόνια πήρε στην Audi να τελειοποιήσει το ASF για το πρώτο Α8, αλλά έκτοτε πολυάριθμα μοντέλα το υιοθέτησαν, είτε στην καθαρά αλουμινένια εκδοχή του (τρεις γενιές Α8, Α2, πρώτη γενιά R8) είτε στην υβριδική, σε συνδυασμό με ατσάλι ή/και ανθρακονήματα (τελευταίες δύο γενιές TT, δεύτερης γενιάς R8, τελευταία Α7/Α6). Συνολικά, κανένας άλλος κατασκευαστής δεν έχει παράξει περισσότερα αλουμινένια αμαξώματα από την Audi.

Η βασική δομή ενός ASF πλαισίου θυμίζει τον σκελετό ενός κτηρίου, καθώς αυτό που το διαχωρίζει από ένα παραδοσιακό αυτοφερόμενο αμάξωμα είναι ότι «ξεχωρίζει» με συγκεκριμένο τρόπο τα φορτία των διαφόρων «κομματιών» του αμαξώματος. Τα μέρη που προέρχονται από κατεργασία εξέλασης, γεφυρώνουν τις κύριες αποστάσεις κατά μήκος και πλάτος, οι χυτοί κόμβοι ενώνουν τα μέρη αυτά και τέλος τα αλουμινένια πάνελ «σφραγίζουν» την αυτοφερόμενη κατασκευή, προσφέροντας κι αυτά επιπλέον ακαμψία στο σύνολο. Με άλλα λόγια, σε ένα ASF ανατίθεται δομικώς μία συγκεκριμένη εργασία, όχι μόνο σε κάθε διαφορετικό εξάρτημα του πλαισίου, αλλά και σε κάθε διαφορετικο υλικό, δίνοντας στους μηχανικούς της εταιρείας τρομερό βαθμό ελευθερίας κατά το σχεδιασμό.

Ο επιμέρους τρόπος κατασκευής διαφέρει φυσικά κατά πολύ από μοντέλο σε μοντέλο: π.χ. στο χειροποίητο R8, τα κομμάτια από διέλαση αποτελούν το 70% του συνόλου του αλουμινίου της κατασκευής, τη στιγμή που στο ΤΤ το μεγαλύτερο μέρος σε αλουμίνιο είναι σε μορφή πάνελ (45%). Στο ακόμα μεγαλύτερο αμάξωμα του Α8, τα μεγάλα χυτά αλουμινένια κομμάτια κυριαρχούν, αφού αποτελούν το 35% του συνολικού βάρους. Αυτό συμβαίνει γιατί σε κάθε μοντέλο το κάθε τεχνικό κριτήριο στην κατασκευή του ASF έχει κι άλλη βαρύτητα: από τη μία έχουμε τη στρεπτική ακαμψία, από την άλλη την παθητική ασφάλεια στις ζώνες ελεγχόμενης παραμόρφωσης και τέλος έχουμε στο τραπέζι ακόμα και το θέμα των κραδασμών μέσω των ιδιοσυχνοτήτων του αμαξώματος. Σε σύγκριση με ένα συμβατικό ατσάλινο αμάξωμα, ένα ASF μπορεί και να ζυγίζει έως και 40% λιγότερο, προσδίδοντας τρομερά πλεονεκτήματα βάρους για την εκάστοτε κατηγορία: το πλαίσιο του TT Coupe δεύτερης γενιάς ζυγίζει 206kg (90kg λιγότερα από το ατσάλινο πρώτης γενιάς), του R8 Coupe πρώτης γενιάς 210kg (100% αλουμίνιο) και του δεύτερης γενιάς 200kg (αλουμίνιο σε συνδυασμό με ανθρακονήματα), ενώ του Α8 231kg.

Φυσικά, ελαφρύτερο πλαίσιο σημαίνει και επιπλέον έμμεσα κέρδη στο βάρος για ολόκληρο το αυτοκίνητο: για δεδομένες επιδόσεις, ένα ελαφρύτερο πλαίσιο σημαίνει μικρότερα φρένα, μικρότερος κινητήρας και συστήματα εξαγωγής, καθώς και μικρότερο ντεπόζιτο. Γιατί όμως επελέγη το αλουμίνιο ως βασικό μέταλλο του ASF..; Ζυγίζοντας μόλις 2,7 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό είναι περίπου 65% ελαφρύτερο από το ατσάλι, ενώ όντας μαλακότερο, είναι πιο εύκολο και στην κατεργασία. Φυσικά στο ASF δεν μιλάμε για μασίφ αλουμίνιο, αλλά για ειδικά κράματα αλουμινίου με προσμείξεις μαγνησίου και πυριτίου. 

Quattro

Ούτε λίγο ούτε πολύ, «quattro» σημαίνει «Audi» και «Audi» σημαίνει «quattro»: η τετρακίνηση σαν τεχνική αρχή και προσέγγιση της Audi μετράει ήδη 41 χρόνια ιστορίας φέτος, έχοντας κατασκευάσει συνολικά πάνω από 11 εκατομμύρια τετρακίνητα αυτοκίνητα σε αυτό το διάστημα! Το σύστημα quattro είναι διαθέσιμο σε κάθε σειρά μοντέλων της εταιρείας εκτός από το Α1, με όλα τα μεγάλα και δυνατά Audi, συμπεριλαμβανομένων φυσικά και όλων ανεξαιρέτως των S και RS μοντέλων, να μεταφέρουν τη δύναμη τους στο δρόμο και στους τέσσερις τροχούς.

Η τεχνολογία quattro ήταν ανέκαθεν τρομερά ευέλικτη και μπορεί να προσαρμοστεί ως προς τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της στις ανάγκες κάθε διαφορετικής εφαρμογής της γκάμας της Audi. Σήμερα, ωστόσο, ένα κοινό χαρακτηριστικό όλων των εφαρμογών quattro είναι ότι το σύστημα δουλεύει σε παράλληλη συνεργασία με το σύστημα ESC, το οποίο ρυθμίζει τη ροπή που φτάνει σε κάθε τροχό, ενώ επιπλέον έχει και τη δυνατότητα να χρησιμοποιεί και τα φρένα σε καθεμία από τις τέσσερις γωνίες -τροχών- ξεχωριστά. Το σύστημα quattro, ωστόσο, αρχικά δεν έγινε γνωστό από τα ηλεκτρονικά του υποσυστήματα, αλλά από τα μηχανικά του, δηλαδή τα διαφορικά του αυτά καθαυτά.

Υπάρχουν πλέον δύο τεχνολογίες διαθέσιμες για τα μοντέλα με διαμήκη διάταξη κινητήρα, ανάλογα με το κιβώτιο. Η πρώτη είναι η «quattro permanent all-wheel drive», η οποία αφορά τα αυτοκίνητα με κλασσικό tiptronic αυτόματο κιβώτιο με μετατροπέα ροπής και τα οποία εξοπλίζονται με καθαρά μηχανικό κεντρικό μπλοκέ διαφορικό. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτό διανέμει το 40% της ροπής στον εμπρός άξονα και το 60% στον πίσω, με τις ακραίες τιμές, αν χρειαστεί, να είναι μέχρι 70% εμπρός και μέχρι 85% πίσω.

Ο δεύτερος τύπος για τους κινητήρες με διαμήκη διάταξη είναι το «quattro with ultra technology», το οποίο σκοπό έχει τις μικρότερες δυνατές απώλειες και συναντάται στα αυτοκίνητα είτε με αυτόματο κιβώτιο S-tronic διπλού συμπλέκτη είτε με χειροκίνητο. Όταν το σύστημα δουλεύει στο πιο αποδοτικό ενεργειακά προσθιοκίνητο mode, ο εμπρός πολύδισκος συμπλέκτης στην έξοδο του κιβωτίου αποσυμπλέκει εντελώς τον κεντρικό άξονα. Ένας δεύτερος συμπλέκτης στο πίσω διαφορικό ταυτόχρονα «ανοίγει», κάτι το οποίο μειώνει περαιτέρω τις παρασιτικές απώλειες της μετάδοσης στον πίσω άξονα. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου της μετάδοσης εδώ δεν ελέγχει απλά την κατανομή της ροπής στους δύο άξονες, αλλά δουλεύει με αλγόριθμους προληπτικής κατανομής, ουσιαστικά πριν καν εμφανιστεί το πρόβλημα πρόσφυσης: μέσω των σχετικών αισθητήρων και συνεχούς ανάλυσης των δεδομένων από τον δρόμο και τις εντολές του οδηγού, το σύστημα μπορεί ακαριαία να μεταφέρει ροπή πριν την ολική ολίσθηση των τροχών, κάτι που πρακτικά κατά 99% δίνει την εντύπωση ότι δεν υπάρχει καθυστέρηση στη μεταφορά ροπής σε σχέση με την προαναφερθείσα μόνιμη τετρακίνηση με κεντρικό διαφορικό.

Τα μοντέλα με εγκάρσια τοποθετημένα μοτέρ -ως γνωστόν- διαθέτουν εντελώς διαφορετικό σύστημα quattro, με ηλεκτροϋδραυλικό πολύδισκο συμπλέκτη τύπου Haldex στον πίσω άξονα στη θέση του κεντρικού διαφορικού: μόλις ο πολύδισκος συμπλέκτης ανιχνεύσει ολίσθηση πίσω, αρχίζει να κλειδώνει ώστε να μεταφερθεί ροπή και στον πίσω άξονα. Τέλος πάμε και στα πιο χοντρά που είναι το «κεντρομήχανο quattro» σύστημα, δηλαδή αυτό του R8: εδώ το σύστημα είναι ουσιαστικά ένα «αντίστροφο Haldex», όπου ο πολύδισκος συμπλέκτης βρίσκεται στον μπροστινό άξονα ακριβώς πίσω από το εμπρός διαφορικό και, αναλόγως, μπορεί να μεταφέρει -κατ’ ανάγκη- ποσοστό της ροπής από πίσω προς τα μπρος.

Audi Virtual Cockpit

Πρόκειται για τον περίφημο πλήρως ψηφιακό πίνακα οργάνων της Audi, με την TFT οθόνη των 12,3 ιντσών, όπου, ανάλογα με το μοντέλο, μπορεί να έχει ανάλυση από 1.440 x 540pixels μέχρι και 1.920 x 720pixels, δηλαδή «σχεδόν full HD». Τα γραφικά του Audi Virtual Cockpit είναι παρομοιώδη για τη λεπτομέρεια και την ακρίβειά τους. Στην πολυλειτουργική αυτή οθόνη μπορεί να απεικονιστεί πληθώρα πληροφοριών, από ταχύμετρο και στροφόμετρο μέχρι ο χάρτης του navigation, οι λειτουργίες των πολυμέσων και οι λειτουργίες των συστημάτων ασφαλείας και υποβοήθησης του οδηγού. Στην κάτω ακμή της οθόνης είναι οι σταθερές ενδείξεις, δηλαδή αυτή της εξωτερικής θερμοκρασίας, της ώρας, η στάθμη καυσίμου, η θερμορασία ψυκτικού και οι τυχόν προειδοποιητικές ενδείξεις βλάβης. Το frame rate, δηλαδή ο ρυθμός ανανέωσης της οθόνης, είναι 60 φορές το δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα π.χ. η βελόνα του στροφόμετρου να κινείται με απόλυτα φυσικό τρόπο, χωρίς τρεμοπαίγματα όσο γρήγορα κι αν στροφάρει το εργαλείο. Όλα αυτά δεν θα μπορούσαν να είναι δυνατά χωρίς την ηλεκτρονική «καρδιά» του σύστηματος, που δεν είναι άλλη από τον τρομερό επεξεργαστή γραφικών της Nvidia, τον Tegra 30: η Audi ήταν η πρώτη εταιρεία στον κόσμο που τον χρησιμοποίησε, ενώ η συνεργασία Audi-Nvidia δεν είναι καινούρια και πάει πολλά χρόνια πίσω.

Από πλευράς διαφορετικών Modes και λειτουργιών, ο οδηγός μπορεί να επιλέξει μέσω του πλήκτρου View στο τιμόνι μεταξύ των δύο κύριων οθονών: ενώ το στροφόμετρο και το ταχύμετρο σε ευμεγέθη διάμετρο, που προσομοιάζει με τα παραδοσιακά αναλογικά όργανα, κυριαρχούν στο «driving mode», ένα μεγάλο κεντρικό παράθυρο είναι αυτό που υπερισχύει στο «infotainment mode», καθώς δημιουργείται χώρος για τον χάρτη του συστήματος πλοήγησης ή για καταχωρήσεις του τηλεφώνου και του ηχοσυστήματος. Στο «infotainment mode», το ταχύμετρο και το στροφόμετρο έχουν πολύ μικρότερη διάμετρο. Στα απολύτως «δικά μας χωράφια», δηλαδή τα S και RS μοντέλα και τα δύο προαναφερθέντα modes απεικονίζονται με κόκκινο χρώμα στις λεπτομέρειες των γραφικών τους με μορφή μπάρας για τις rpm (με ένδειξη shift light) και την ταχύτητα. Επιπλέον, για τα καυτά αυτά μοντέλα υπάρχει και το «performance layout», όπου «πρώτο τραπέζι πίστα» είναι το στροφόμετρο σε σχήμα τετράγωνο, δίπλα στο οποίο φαίνονται επίσης τα ποσοστά εκμετάλλευσης της μέγιστης ροπής και ισχύος. Κατ’ επιλογή, γύρω από αυτά μπορεί να επιλεχθούν και άλλες ενδείξεις, όπως η πίεση των ελαστικών και οι πλευρικές δυνάμεις (G-forces). Σε περίπτωση που έχουμε S-tronic σασμάν διπλού συμπλέκτη (το DSG στη γλώσσα της Audi) στη χειροκίνητη λειτουργία του, καθώς οι στροφές ανεβαίνουν, έχουμε κατά σειρά να ανάβει η πράσινη περιοχή, η πορτοκαλί και τέλος η κόκκινη, καθώς οδεύουμε προς τον κόφτη, σημείο στο οποίο ολόκληρη η κλίμακα του στροφόμετρου αναβοσβήνει κόκκινη.

Lighting Technology

Θυμάστε που στη σειρά Know How περί τεχνολογίας φωτιστικών σωμάτων πριν λίγα χρόνια κάθε πέμπτη λέξη στο κείμενο ήταν «Audi»..;; Ε, όπως καταλαβαίνετε, δεν ήταν τυχαίο… Από την εποχή τον λαμπτήρων πυρακτώσεως αλογόνου τις δεκαετίες του ’80 και του ’90, παίζοντας με τα σχήματα των διάφανων καπακιών των φακών στα εμπρός φωτιστικά σώματα, η Audi, εκτός από τη λειτουργικότητα, έδινε βαρύτητα και στο design του «προσώπου» των μοντέλων της. Ξεκινώντας τη σύγχρονη εποχή στις σχετικές τεχνολογίες, η Audi παρουσιάσε πρώτη, το 1994, στο Α8, τα εμπρός σώματα xenon δεύτερης γενιάς, ενώ το 2003, στο επόμενο Α8,  παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά τα adaptive εμπρός σώματα με αυτόματο-δυναμικό εύρος και ακτίνα δέσμης. Ένα χρόνο αργότερα -και πάλι στο Α8- η Audi, με παγκόσμια πρωτιά, χρησιμοποίησε LED φωτά ημερας στα εμπρός φωτιστικά σώματα, με την τεχνολογία LED να συνδυάζει την ιδιαίτερα χαμηλή κατανάλωση με την υψηλή απόδοση από πλευράς φωτιστικής ικανότητας. Πηγαίνοντας ένα βήμα παραπέρα, το 2008, η επόμενη πρωτοπορία της Audi στην αυτοκινητοβιομηχανία ήταν τα πρώτα full (δηλαδή και στις τρεις σκάλες) LED εμπρός σώματα, στην πρώτη γενιά του R8. Σήμερα, 13 χρόνια μετά, τα full LED εμπρός σώματα είναι στάνταρντ εξοπλισμός για όλα τα μοντέλα της μάρκας εκτός από το Α1.

Η τεχνολογία LED συνεχίζει μέχρι και σήμερα να εξελίσσεται πολύ γοργά με συνεχώς νέες εφαρμογές. Ενώ σε ένα τυπικό σύστημα αυτόματης διακοπής της μεγάλης σκάλας κόντρα στην απέναντι διερχόμενη κίνηση η λειτουργία είναι απλά οn-off, το σύστημα Matrix LED που παρουσιάστηκε στο Α8, το 2013, μπορεί να κλείνει ή απλά να μειώνει την ένταση ανεξάρτητα σε καθεμία από τις 25 διόδους της μεγάλης σκάλας. Αυτό γίνεται μέσω της ειδικής κάμερας και ενώ οι δίοδοι εκείνοι που τυφλώνουν τους απέναντι απενεργοποιούνται, οι υπόλοιπες που αφορούν την κατάδειξη του υπόλοιπου δρόμου μπροστά δεν επηρεάζονται. Η επιλεκτική αυτή επιλογή των επιμέρους διόδων του φωτιστικού σώματος δεν λαμβάνει χώρα μόνο βάσει του τιμονιού, δηλαδή του εσωτερικού της στροφής, αλλά και με δεδομένα από το navigation!

Θέλω laser, όμως, φέρτε μου τα laser… Τα Laser εμπρός φωτιστικά σώματα λοιπόν (αφορούν τη μεγάλη σκάλα μόνο) έκαναν ντεμπούτο το 2014, με το R8 LMX (παρουσιάστηκαν ταυτόχρονα με αυτά του BMW i8), διπλασιάζοντας τη μέγιστη εμβέλεια. Φτάνουμε τώρα στο 2017 και στο, καλά μαντέψατε, νέο Α8, για δύο ακόμα νέες πρωτοποριακές εφαρμογές από την Audi: τα πίσω φώτα με τεχνολογία OLED και ταυτόχρονα τα εμπρός HD Matrix LED φωτιστικά σώματα, με επιπλέον laser και εδώ για τη μεγάλη σκάλα. Κάθε εμπρός φωτιστικό σώμα ενσωματώνει δύο σειρές από 16 μικρά LED η καθεμία, δημιουργώντας έτσι διπλή σειρά από Matrix LED για τη μεγάλη σκάλα. Το σύστημα έχει ακόμα καλύτερη απόδοση σε σχέση με πριν και στις τρεις βασικές συνθήκες κίνησης, δηλαδή κατά τις στροφές, μέσα στην πόλη και σε ανοικτό δρόμο. Το laser ενεργοποιείται επιπρόσθετα από τα 70km/h και άνω και έχει εμβέλεια 600m, μιλάμε δηλαδή για 6 ολόκληρα γήπεδα ποδοσφαίρου!

e-tron Charging and Thermal Management

Το e-tron είναι το καμάρι της Audi στη νέα εποχή της ηλεκτροκίνησης. Πυρήνας του φυσικά είναι η μεγάλη, υψηλής τάσης μπαταρία ιόντων λιθίου των 95 kWh, θεμέλιο της μεγάλης του εμβέλειας. Και ενώ γενικώς δεν υπάρχει ανάγκη για στάσεις για φόρτιση κατά την καθημερινή οδήγηση, στα μεγαλύτερα ταξίδια, όπως αυτά των διακοπών και εκδρομών, απαιτείται σοβαρή ισχύς φόρτισης: το e-tron μπορεί να δεχτεί φόρτιση από συνεχές ρεύμα (DC) από ταχυφορτιστές μέχρι 150 kW, τους μεγαλύτερους για αυτοκίνητο παραγωγής δηλαδή. Αυτό σημαίνει πλήρης φόρτιση εντός μισής ώρας περίπου. Το e-tron μπορεί να φορτιστεί και με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) ισχύος μέχρι 11 kW και εξτρά εξοπλισμός μπορεί να παραγγελθεί και με διπλάσια μέγιστη ισχύ εναλλασσόμενου, δηλαδή 22 kW. Σε κάθε περίπτωση, είτε μιλάμε για AC/11 kW είτε για DC/150 kW φόρτιση, η Audi παρέχει στους κατόχους του e-tron μία ενιαία κάρτα χρέωσης για τους φορτιστές του δικτύου, ενώ ακόμα πιο εύκολα, από το 2019 υπάρχει η υπηρεσία «Plug & Charge» που δεν χρειάζεται καν κάρτα και το αυτοκίνητο αναγνωρίζεται αυτόματα στους σταθμούς φόρτισης. Καλή η μεγάλη ταχύτητα φόρτισης, αλλά απαιτεί κάτι που, ενώ με την πρώτη ματιά δεν φαίνεται, ωστόσο είναι το Α και το Ω: σοβαρή θερμική διαχείριση, αφού τα ποσά θερμότητας που απελευθερώνονται κατά τη διαδικασία είναι αναλόγως τεράστια. Χωρίς αυτήν, ούτε η μπαταρία θα αντέξει πολύ ούτε στο δρόμο θα έχουμε επαναληψιμότητα στις επιδόσεις.

Το σύστημα θερμικής διαχείρισης του e-tron αποτελείται από τέσσερα κυκλώματα που μπορούν να συνδεθούν με διάφορους τρόπους ανάλογα με τις ανάγκες. Το σύστημα αυτό ψύχει τους ηλεκτροκινητήρες (το πιο θερμό εξάρτημα του αυτοκινήτου) συμπεριλαμβανομένων των δρομέων/ροτόρων τους, τα ηλεκτρονικά τροφοδοσίας τους, καθώς και το σύστημα φόρτισης. Επίσης, ανάλογα με τις συνθήκες, ψύχει ή θερμαίνει τόσο την καμπίνα των επιβατών όσο και τη μπαταρία υψηλής τάσης. Οι ρότορες φτάνουν μέχρι και τις 13.300rpm και αποτελούνται από μαγνητικά αγώγιμα ηλεκτρικά φύλλα από ελαφρύ -υψηλής καθαρότητας- αλουμίνιο. Το ψυκτικό ρέει από το εσωτερικό του άξονά τους για να εξασφαλιστεί ότι η θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τους 180 βαθμούς Κελσίου. Οι στάτορες και τα πλαϊνά κελύφη των ηλεκτροκινητήρων είναι επίσης υδρόψυκτα. Τα μικρά κιβώτια υποπολλαπλασιασμού που βρίσκονται εκατέρωθεν του ηλεκτροκινητήρα ψύχονται επίσης εμμέσως από αυτήν τη διάταξη. Στον πίσω άξονα, η αποδοτική ψύξη για τους ομοαξονικά τοποθετημένους ηλεκτροκινητήρες ήταν μία ιδιαίτερη πρόκληση για τους μηχανικούς της Audi: η λύση ήταν να παρέχεται το ψυκτικό μέσω σωλήνωσης διπλού τοιχώματος και κεραμικού στεγανοποιητικού στη σύνδεση με τον ρότορα. Συνολικά, 22 ολόκληρα λίτρα ψυκτικού κυκλοφορούν σε σωληνώσεις συνολικού μήκους 40 μέτρων σε ένα e-tron! Η θερμική ισορροπία είναι τόσο λεπτή, που οι θερμικές απώλειες από τους ηλεκτροκινητήρες, μέχρι και το ποσό των 3 kW, μέσω μίας αντλίας θερμότητας χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση της καμπίνας από το σύστημα κλιματισμού, κάτι που μπορεί να αυξήσει την εμβέλεια του αυτοκινήτου μέχρι και 10%.