Nuovi dettagli sulla piattaforma PPE

AMBIZIONI PREMIUM - Si chiama PPE, che sta per Premium Platform Electric, e coniuga quanto di meglio e più avanzato possono offrire oggi Audi e Porsche che l’hanno sviluppata per essere utilizzata come base per i loro futuri modelli elettrici a batteria. Fonde in sé motori elettrici e relativi controller, gestione termica della batteria e piattaforme informatiche ad alte prestazioni in termini di hardware e software. Queste ultime sono cinque e definiscono una nuova architettura elettronica chiamata E3 1.2 in grado di aumentare il numero e la risoluzione dei display, implementare aggiornamenti OTA (cioè via internet) del software e delle funzioni delle vetture, e consentire l’adozione del sistema operativo Android Automotive OS per il sistema multimediale.

POTENZA COMPATTA - Per quel che riguarda i motori, spicca la “cura dimagrante” che ha portato la larghezza dell’unità sincrona a magneti permanenti (PSM), che muove le ruote posteriori dell'Audi Q6 e-tron, contenuta in 20 cm. Il motore anteriore, incredibilmente compatto con i suoi 10 cm di larghezza, è invece di tipo asincrono (ASM), una configurazione che ha anche il vantaggio di ruotare liberamente, riducendo le perdite di trascinamento (per esempio quando è attiva la sola trazione posteriore) praticamente al solo attrito della trasmissione. 

I motori a magneti permanenti, infatti, anche se trascinati liberamente, senza che recuperino energia, generano negli avvolgimenti dello statore correnti alternate che, a loro volta, creano campi magnetici che si oppongono al movimento del rotore. Se questi campi magnetici favorissero la rotazione si avrebbe creazione di energia dal nulla: quindi i principi della fisica sono salvi ma questo “attrito elettromagnetico” diminuisce l’efficienza e quindi il motore ASM dà un bel vantaggio in questo senso. Il motore PSM della piattaforma PPE ha nuove bobine rotoriche che impiegano conduttori rettangolari di rame la cui piegatura sporge lateralmente dalla sede dell’avvolgimento con una forma particolare che ricorda le forcine per capelli (hairpin). 

Questo accorgimento, insieme alla sezione rettangolare del rame, permette di “riempire” di conduttori le sedi degli avvolgimenti fino al 60%, anziché al precedente 45%: il campo magnetico statorico è più forte e questo aumenta il rendimento, la potenza e la coppia. Il raffreddamento a olio del rotore contribuisce all’efficienza del sistema e permette di utilizzare magneti con un ridotto impiego di terre rare. Queste soluzioni portano a un incremento del 20% del rapporto tra le dimensioni dei motori e la potenza erogata. 

EFFICIENZA SPINTA - La ricerca della massima efficienza ha portato alla lubrificazione della trasmissione a carter secco. Una soluzione racing che prevede una pompa dell'olio elettrica che spruzza il lubrificante sugli ingranaggi invece che farli girare in bagno d’olio, minimizzando le perdite per attrito. L’aumento dell’efficienza riduce la dissipazione termica (ecco perché le lampade LED si scaldano appena) e quindi si rischia di avere troppo poco calore per riscaldare l’abitacolo. 

Gli inverter della piattaforma PPE, per esempio, grazie al raffreddamento ad acqua e ai dispositivi al carburo di silicio, sono più affidabili e aumentano l’efficienza del 60%. Ecco quindi la necessità di ripensare la gestione termica, affiancando alla pompa di calore acqua-glicole una pompa di calore ad aria. Quindi, per riscaldare l'abitacolo, oltre al calore disperso dai motori elettrici, dalle elettroniche di potenza e dalla batteria, si può contare sul calore dell’aria ambiente. In condizioni eccezionali si attiva un riscaldatore elettrico ad alto rendimento alimentato dalla batteria ad alta tensione a 800 volt.

UNA GESTIONE INTELLIGENTE - L’Audi dichiara, per la sua piattaforma PPE, fino a 625 km di autonomia e il recupero di 255 km in 10 minuti: in effetti l'architettura a 800 volt permette ricariche fino a 270 kW. La chimica delle celle promette un buon bilanciamento fra densità energetica, performance di ricarica e contenimento dell’uso di materiali critici quali il cobalto. Sofisticata è la gestione termica, che agisce in modo predittivo usando dati del sistema di navigazione e combinandoli con lo stile di guida del guidatore e il pianificatore e-tron trip planner. 

In questo modo si calcolano quante ricariche saranno necessarie per raggiungere la destinazione e si procederà al precondizionamento della batteria in previsione di ricariche alle colonnine HPC, della selezione della modalità Dynamic o di salite particolarmente impegnative. Parlando di gestione smart citiamo l’applicazione dell’Intelligenza Artificiale al controllo vocale, in grado di implementare l’apprendimento automatico machine learning e di visualizzare sé stessa con un avatar nella plancia o nell'head-up display a realtà aumentata. Grazie all’App Store integrato in vettura è possibile scaricare direttamente le applicazioni di terze parti più diffuse.

LA FRENATA DIVENTA “MISTA” - Una delle innovazioni più esclusive della piattaforma PPE è sicuramente la strategia di frenata diversificata tra gli assali. Secondo l'Audi, le vetture basate sulla piattaforma PPE gestiscono il 95% delle decelerazioni recuperando energia grazie ai motori elettrici usati come generatori. Le poche frenate di media ed elevata intensità sono amministrate congiuntamente dal recupero di energia e dai freni tradizionali, oppure esclusivamente dal sistema frenate idraulico. 

Il pianale PPE assegna la funzione di recupero dell’energia e la gestione dei freni non più al sistema frenante ma bensì all'HCP1: è una delle 5 piattaforme informatiche citate più sopra, nello specifico responsabile della trazione e delle sospensioni adattive per una stretta interazione tra powertrain e impianto frenante. L'Intelligent Brake System, già presente in altri modelli della gamma e-tron, nella piattaforma PPE viene ulteriormente sviluppato. 

La frenata rigenerativa, ad esempio, può essere affidata al solo asse posteriore e, se necessario, i freni idraulici possono agire solo sull’anteriore. Rimangono ovviamente disponibili, come sulle altre elettriche, il veleggiamento, la scelta fra varie intensità di recupero e la modalità B che implementa il cosiddetto “one-pedal feeling”.