Audi E-Tron presentata a Detroit
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Al primo grande Salone dell’Automobile del 2010, la Audi presenta lo studio di una vettura sportiva compatta dalle linee essenziali, dotata di trasmissione unicamente elettrica. La Detroit Showcar Audi e-tron, questo il nome della biposto lunga 3,93 metri, larga 1,78 metri e alta appena 1,22 metri, è la seconda concept car elettrica della Casa dei quattro anelli, a pochi mesi dalla première della Audi e-tron allo IAA 2009.

L’elevata dinamica della Detroit Showcar Audi e-tron è garantita da motori dalla coppia elevata sull’asse posteriore combinati al peso complessivo ridotto di soli 1.350 chilogrammi. Due motori elettrici, della potenza totale di 204 CV (150 kW) e con 2.650 Nm di coppia massima, accelerano la coupé con carrozzeria in alluminio dalla struttura ASF da 0 a 100 km/h in appena 5,9 secondi. La Audi e-tron passa da 60 a 120 km/h in 5,1 secondi.

La Detroit Showcar Audi e-tron è in grado di ripartire sulle ruote le coppie elevate sviluppate dai suoi motori elettrici a seconda del fabbisogno. Il cosiddetto “torque vectoring”, la modulazione variabile della coppia erogata, si traduce in affascinante dinamica di guida, precisione di marcia attiva e trazione eccellente. Anche grazie al peso ridotto, al passo corto nonché alla distribuzione del peso ottimale in termini di dinamica, la Audi e-tron offre pertanto il comportamento di marcia di un go-kart: agilità, precisione di sterzata e tenuta di strada.

Le batterie agli ioni di litio, disposte in posizione ottimale dietro la cella dell’abitacolo e davanti all’asse posteriore, offrono una capacità energetica effettiva di 45 kWh consentendo di percorrere fino a 250 chilometri.

Come già per il primo studio e-tron presentato a Francoforte, la Audi percorre anche in questo caso strade nuove, e per molti aspetti rivoluzionarie, nello sviluppo di tutti i componenti che concernono la trasmissione elettrica. Una pompa di calore, per esempio, assolve egregiamente il compito di preriscaldare e riscaldare l’abitacolo. La trasmissione, l’elettronica di potenza e la batteria sono controllate da un sistema innovativo di gestione termica, un elemento determinante per poter raggiungere una sufficiente autonomia di percorrenza senza dover rinunciare al comfort nell’abitacolo.

Design e configurazione

Il corpo del veicolo appare estremamente compatto, largo e poderoso grazie anche al passo corto e tipicamente sportivo di soli 2,43 metri – 22 centimetri in meno rispetto a quello della R8.

Il frontale e il tetto piatto e arcuato disegnano una linea slanciata che rende subito riconoscibile la biposto come una vera Audi. La fiancata denota un profilo familiare: la linea dinamica sopra il longherone laterale e la pronunciata linea dei passaruota, tipica di una Audi R, si sviluppano in un corpo monolitico, collegando parte frontale, laterale e posteriore e marcando nel contempo i passaruota arrotondati caratteristici della Audi, che accolgono grandi pneumatici da 19 pollici. La parte frontale estremamente moderna conferisce alla Detroit Showcar
Audi e-tron una forma prettamente cuneiforme.

La nuova Showcar è larga 1,78 metri per soli 3,93 metri di lunghezza e 1,22 metri di altezza: proporzioni indubbiamente da vettura sportiva. Davanti all’asse posteriore trova spazio l’unità della batteria, che pesa circa 399 kg, con convertitore e impianto elettronico di potenza.

Entrambi i motori elettrici, che poggiano sull’asse posteriore, dispongono di un proprio sistema di raffreddamento. Questa configurazione particolare si traduce in un bilanciamento perfetto del peso, ripartito nella misura di 40:60 tra asse anteriore e posteriore, a tutto vantaggio della dinamica di marcia della
Audi e-tron.

Il trapezio della griglia single-frame, ai cui lati si trovano ampie prese d’aria, caratterizza il frontale della vettura. La parte superiore della calandra si unisce alle piatte fasce dei fari modulari adattivi matrix-beam protetti da vetri di protezione trasparenti. Tutti i gruppi ottici sono realizzati con l’efficiente tecnologia a LED.

I fari sono il fulcro di un sistema di illuminazione di assistenza completamente automatico, capace di reagire in maniera flessibile a ogni situazione. Questa nuova tecnologia infatti è in grado di riconoscere le condizioni meteorologiche e di adattare opportunamente le luci a situazioni di pioggia o nebbia. Il cuore del sistema tecnologico è rappresentato da una videocamera che, coadiuvata da un veloce calcolatore, rileva le caratteristiche del traffico proveniente dal senso opposto, riconosce le corsie di marcia e, in caso di nebbia ad esempio, misura la visibilità.

Quando si incrociano i veicoli provenienti dalla direzine opposta, il cono luminoso proiettato dall’abbagliante viene parzialmente ristretto. I fari direzionali elaborano i dati di navigazione e illuminano la curva prima che il conducente la percorra. La Audi Detroit Showcar Audi e-tron non monta fari antinebbia convenzionali, perché assorbirebbero troppa energia, ma modula la luce anabbagliante in maniera dinamica e intelligente: la luminosità dei fari viene, infatti, estesa in larghezza per esempio in caso di nebbia, un accorgimento che riduce anche l’effetto di autoabbagliamento.

La versatilità dei fari si riflette anche nel design. A seconda della velocità della vettura e delle condizioni ambientali, gli elementi a LED modificano il proprio aspetto e, conseguentemente, anche l’immagine frontale del veicolo. Questa innovativa tecnologia di illuminazione offre ai designer Audi numerose possibilità di configurazione, quasi come per la forma della carrozzeria.

Un elemento estetico e funzionale specifico delle vetture a trazione elettrica della Audi è costituito, come si vede sulla Audi e-tron, dalle prese d’aria che trovano posto nella griglia single-frame e dietro i cristalli laterali sul montante posteriore. Le prese d’aria sono normalmente a filo della carrozzeria. Quando però aumenta il fabbisogno di raffreddamento vengono aperte delle lamelle retrattili. Per favorire un’aerodinamica ottimale, si aprono anche quelle disposte sopra l’unità di trasmissione. Questi accorgimenti ottimizzano ulteriormente l’efficienza della vettura, già di per sé elevatissima grazie a un coefficiente di resistenza aerodinamica Cx molto ridotto, che migliora ulteriormente quando gli sportelli delle prese d’aria sono chiusi.

La carrozzeria ASF

La costruzione leggera è un fattore molto importante ai fini dell’efficienza e dell’autonomia dei veicoli elettrici, molto di più di quanto non lo sia per le automobili convenzionali. Allo stesso tempo la costruzione leggera costituisce il fondamento per la straordinaria dinamica di marcia. Nel caso della Detroit Showcar Audi e-tron, i tecnici Audi hanno potuto attingere dall’eccezionale bagaglio di competenze del Marchio in questo ambito: la struttura della carrozzeria si basa, infatti, sulla tecnologia Audi Space Frame (ASF) ed è stata realizzata con la formula ibrida. Tutte le parti applicate, quali portiere, sportelli, pannelli laterali e tetto, sono costruite in fibra sintetica rinforzata.

La combinazione di alluminio e materiale composito in fibra di carbonio garantisce elevata stabilità e peso leggero: la Audi adotterà questa soluzione in una forma simile anche nella produzione di serie di futuri modelli. Il peso totale della Showcar Audi e-tron presentata a Detroit, nonostante il complesso sistema di trazione con due motori elettrici e il potente sistema di alimentazione a batteria, è di soli 1.350 chilogrammi.

Abitacolo e comandi

Il design essenziale dell’abitacolo rimanda all’innovativo concetto di trazione attraverso richiami visivi e funzionali. Essi reinterpretano in modo brillante e con nuove forme la tradizione del Marchio. Tipica del linguaggio formale Audi, come sempre, è la riduzione all’essenziale dell’architettura, della gestione dei comandi e del flusso di informazioni, a favore di una conformazione d’insieme priva di pesi superflui, chiara e semplice.

La slanciata plancia portastrumenti prosegue lateralmente il suo arco fino a culminare nei rivestimenti delle portiere. I designer hanno sfruttato l’opportunità di conferire al tunnel e alla consolle centrali una forma molto snella, non dovendo prendere in considerazione l’ingombro di cambio, comandi del cambio e albero cardanico. La leva selettrice integrata a filo, con cui il conducente sceglie tra le posizioni avanti/indietro/folle, fuoriesce dal tunnel all’avviamento della vettura.

Il cockpit, giunto a un nuovo livello evolutivo rispetto alla Audi e-tron di Francoforte, è orientato verso il conducente e rappresenta un ulteriore segno distintivo tipico del Marchio. Al posto dello strumento combinato classico, per la prima volta in Casa Audi questa vettura dispone di un grande display centrale fisso con funzioni MMI integrate, collocato tra due quadranti circolari affiancati.

L’MMI è comandato da un’interfaccia a scorrimento sensibile al tatto posta sul volante (“MMI touch”), un elemento che si ispira ai moderni telefoni smartphone. Il volante stesso, un’eredità del mondo delle corse, è nettamente appiattito in alto e in basso.

Come interfaccia tra vettura, guidatore e fonti informative esterne viene utilizzato uno smartphone integrabile nella parte anteriore della consolle centrale. Per l’impiego come telefono veicolare, rubrica indirizzi, navigatore, riproduttore musicale e video è possibile utilizzare un comune smartphone dotato di relative funzioni, che allo stesso tempo può essere impiegato anche come unità di comando per numerosi sistemi specifici della Audi e-tron. Già oggi sono utilizzabili in questa maniera molti apparecchi di diversi produttori.

Dopo l’installazione, l’utente è così in grado di inserire da casa l’itinerario da percorrere o impostare il sound system secondo le sue preferenze. La comunicazione fra lo smartphone e il veicolo ha luogo tramite la rete radiomobile anche a distanze notevoli.

Il sistema offre inoltre una funzione di sicurezza: all’interno del raggio d’azione WLAN è possibile controllare costantemente lo stato del veicolo (per esempio se i finestrini e le porte sono chiuse). Inoltre, se la vettura è parcheggiata in una stazione di ricarica, il sistema è in grado di inviare allo smartphone del guidatore il relativo livello di carica.

Un tachimetro analogico, posto sulla destra, indica la velocità, mentre a sinistra il conducente viene informato sulla potenza momentanea assorbita. Il display centrale visualizza l’autonomia di percorrenza nella barra di stato e tutte le informazioni più importanti provenienti dai sistemi di infortainment e di navigazione. Il display, inoltre, fornisce al conducente i dati rilevanti relativi alla comunicazione del veicolo con l’ambiente esterno. Un’unica unità accorpa dunque strumenti analogici e digitali.

Caratteristica per lo studio Audi e-tron, e anche per la nuova generazione di auto a trazione elettrica, è la rinuncia quasi totale a interruttori e altri elementi, quali il blocchetto d’accensione. L’unità di comando del climatizzatore si trova a destra accanto al volante; il display informa su temperatura e ventilazione e il sistema viene gestito – proprio come uno smartphone – mediante un cursore tattile.
 
I leggeri sedili avvolgenti ispirati al mondo delle corse automobilistiche conciliano eccellente sostegno laterale e comfort. Due colori a contrasto contraddistinguono le zone differenti dell’abitacolo conferendo alla vettura, insieme ai materiali pregiati, eleganza e sportività.

Trasmissione e approvvigionamento energetico

Con due motori elettrici asincroni dalla potenza complessiva di 204 CV (150 kW), la Detroit Showcar Audi e-tron accelera in 5,9 secondi da 0 a 100 km/h e in 5,1 secondi da 60 a 120 km/h. La coppia viene trasmessa alle ruote in modo selettivo a seconda della situazione di marcia e delle condizioni del fondo stradale. La vettura risulta così dotata di elevatissime qualità di trazione e manovrabilità.

La velocità massima è limitata a 200 km/h perché il fabbisogno energetico dei motori elettrici aumenta in maniera esponenziale all’aumentare della velocità. L’autonomia di percorrenza a regime misto, in base al nuovo ciclo di guida europeo NEDC, è di circa 250 chilometri.

L’accumulatore di energia è ricaricato con corrente domestica (230 Volt/16 Ampere) mediante un cavo e una spina; la presa elettrica è posizionata sulla parte posteriore, protetta da un apposito coperchio. La batteria scarica richiede un tempo di ricarica di circa 11 ore, ma utilizzando corrente ad alta tensione (400 Volt, 32 Ampere) il tempo si riduce a circa due ore.

La batteria viene caricata non solo a veicolo fermo, ma anche durante la marcia; questa forma di recupero e re-immagazzinamento dell’energia nella batteria è disponibile già oggi in molti modelli Audi di serie. In fase di frenata, il generatore trasforma l’energia cinetica in energia elettrica, che viene quindi immessa nella rete di bordo.

La Detroit Showcar Audi e-tron compie un passo decisivo verso il futuro: l’impianto frenante elettromeccanico consente di sfruttare il potenziale di recupero dei motori elettrici. L’asse anteriore monta pinze fisse idrauliche, mentre quello posteriore è dotato di due innovative pinze flottanti azionate non per via meccanica o idraulica, ma elettricamente via cavo (“brake by wire”). Questa soluzione permette che, durante la marcia normale, non si verifichino perdite dovute al leggero attrito delle pastiglie sui freni.

A seguito del disaccoppiamento del pedale del freno i motori elettrici della
Audi e-tron possono convertire in energia elettrica, e quindi recuperare, la totalità dell’energia di frenata. L’impianto frenante elettromeccanico entra in azione solo quando è richiesta una forte decelerazione. Il conducente non avverte i processi di regolazione, ma la sensazione al pedale è percepibile e costante come quella di un freno idraulico.

Un’assoluta novità in campo automobilistico: la pompa di calore

Anche la pompa di calore – impiegata per la prima volta in un’automobile in occasione dello studio Audi e-tron presentato a Francoforte – ha la funzione di incrementare efficienza e autonomia di percorrenza. Diversamente da quanto accade nel motore a combustione, un motore elettrico non produce calore sufficiente per riscaldare gli interni in modo efficace. Alcuni veicoli elettrici sono equipaggiati con riscaldatori elettrici supplementari che provocano però un elevato dispendio di energia. La pompa di calore utilizzata dalla Audi, già conosciuta per il suo impiego nell’edilizia, è una macchina di co-generazione elettrotermica altamente efficiente e in grado di fornire calore con un minimo consumo di energia.

Per il raffreddamento dell’abitacolo il veicolo dispone di un efficiente impianto di climatizzazione che, in combinazione con il sistema di gestione termica, prevede anche il controllo della temperatura della batteria ad alto voltaggio. La batteria, il sistema elettronico di potenza e i motori elettrici devono essere mantenuti a temperature congeniali al fine di ottimizzarne potenza e autonomia.

Quando il veicolo viene collegato a una stazione di ricarica, il sistema di gestione termica e i relativi sistemi annessi attivano un processo di pre-condizionamento del veicolo, che riscalda preliminarmente il sistema di trazione in caso di temperature esterne basse o lo raffredda in presenza di temperature ambiente elevate. All’occorrenza, tale processo di pre-condizionamento può essere attivato anche per l’abitacolo, in modo da soddisfare pienamente le esigenze di comfort degli occupanti già nel momento in cui salgono a bordo.

La dinamica di marcia

In relazione alla ripartizione dei pesi della Audi e-tron, fissata nel rapporto 40:60, la coppia è trasmessa alle sole ruote posteriori.

I due motori singoli, che sono posizionati dietro le ruote per ottenere una migliore trazione, rendono possibile anche un intelligente controllo della dinamica trasversale della Detroit Showcar Audi e-tron. Analogamente a quanto accade con il differenziale sportivo delle vetture Audi di serie, questo sistema consente di mettere in atto, quando necessario, il cosiddetto “torque vectoring”, ossia l’accelerazione mirata e indipendente di singole ruote – conferendo maggiore dinamicità e sicurezza alla trazione elettrica di nuovo sviluppo della Detroit Showcar Audi e-tron.

Le situazioni di sovrasterzo e sottosterzo possono quindi essere facilmente compensate non soltanto con un intervento frenante, ma anche mediante un’altrettanto mirata spinta addizionale della ruota interessata, precisa al millisecondo. La concept car si comporta pertanto in modo neutro anche in presenza di elevate accelerazioni trasversali e sembra percorrere le curve come se viaggiasse su binari.

L’autotelaio è strutturato anteriormente e posteriormente con doppi bracci triangolari in alluminio forgiato – una geometria che nelle competizioni sportive si è dimostrata ottimale in termini di agilità, elevata precisione di sterzata e ottimale tenuta di strada. Molle e ammortizzatori sono calibrati in modo rigido, senza tuttavia compromettere il comfort.

Lo sterzo diretto a cremagliera risponde in maniera molto precisa e diversificata. Il servosterzo elettromeccanico varia il suo apporto in funzione della velocità: la Detroit Showcar Audi e-tron consuma energia solo in fase di sterzata e non durante la marcia in rettilineo.

Questa concept car Audi viaggia, come si addice a una supersportiva, su ruote da 19 pollici con design a 35 razze. Il necessario grip con l’asfalto è garantito da pneumatici anteriori in misura 235/35 e posteriori in misura 255/35. Il profilo di questi pneumatici è stato disegnato dai designer Audi appositamente per la Detroit Showcar Audi e-tron.