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動(dòng)察:技術(shù)推進(jìn)產(chǎn)品革新,奧迪高端純電平臺(tái)剖析

發(fā)布時(shí)間:2024-05-21 09:28:51

與保時(shí)捷聯(lián)合開(kāi)發(fā)的高端電動(dòng)平臺(tái)(PPE)是擴(kuò)大奧迪全電動(dòng)車(chē)型全球產(chǎn)品組合的關(guān)鍵組成部分。對(duì)于奧迪來(lái)說(shuō),這代表著成為可持續(xù)高端出行領(lǐng)先提供商的重要一步。對(duì)于奧迪的下一代電動(dòng)汽車(chē),該公司重新開(kāi)發(fā)了電動(dòng)機(jī)、電力電子設(shè)備、變速箱以及高壓電池和所有相關(guān)部件,并根據(jù)純電動(dòng)汽車(chē)的要求進(jìn)行了量身定制。

PPE 的電動(dòng)機(jī)與迄今為止使用的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有何不同?

PPE 的所有動(dòng)力總成組件的設(shè)計(jì)比之前開(kāi)發(fā)和安裝的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更加緊湊,并且由于效率更高而脫穎而出??偟膩?lái)說(shuō),與第一代奧迪 e-tron 相比,圍繞 PPE 新型電動(dòng)機(jī)的效率措施可以使續(xù)航里程增加 40 公里。在生產(chǎn)領(lǐng)域,自動(dòng)化程度和制造垂直范圍顯著提高。 PPE 的新型電動(dòng)機(jī)所需的安裝空間比以前的電動(dòng)型號(hào)減少了約 30%。它們的重量減輕了約 20%。

奧迪Q6 e-tron系列后橋上的PSM(永磁同步電機(jī))長(zhǎng)度為200毫米。前軸上的ASM(異步電機(jī))長(zhǎng)度為100毫米。不使用時(shí),它能夠自由旋轉(zhuǎn),而不會(huì)產(chǎn)生明顯的阻力損失。

電機(jī)定子中的新型發(fā)夾式繞組和直接噴油冷卻系統(tǒng)極大地提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率。例如,與之前使用的傳統(tǒng)繞組的 45% 相比,填充因子已增加至 60%。

變速箱中的電動(dòng)油泵也有助于提高效率。得益于轉(zhuǎn)子油冷卻,奧迪還能夠很大程度上免除重稀土元素的使用,同時(shí)將功率密度提高 20%。

奧迪在 PPE 的電力電子和變速箱方面做了哪些改變?

電力電子設(shè)備(逆變器)控制電動(dòng)機(jī),并將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。逆變器精確控制的數(shù)據(jù)由負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和懸架的域計(jì)算機(jī)HCP1(高性能計(jì)算平臺(tái)1)提供。更強(qiáng)大的水冷逆變器版本中安裝了碳化硅半導(dǎo)體。由于效率提高了 60%,它們?cè)诓糠重?fù)載下尤其出色,并且更加可靠。因此,它們對(duì) PPE 電動(dòng)機(jī)的效率和更高性能做出了重大貢獻(xiàn)。與硅半導(dǎo)體相比,續(xù)航里程優(yōu)勢(shì)約為20公里。

由于采用 800 伏架構(gòu),電池和電動(dòng)機(jī)的接線也可以使用更細(xì)的電線。這減少了安裝空間、重量和原材料消耗。由于熱損失較低,系統(tǒng)發(fā)熱較少,因此冷卻系統(tǒng)也更小、更高效。該變速箱采用干式油底殼潤(rùn)滑和電動(dòng)油泵。噴嘴直接噴射齒輪。這種設(shè)計(jì)最大限度地減少了摩擦損失,并減少了安裝空間。

哪些技術(shù)措施可以提高個(gè)人防護(hù)裝備的充電性能?

充電輸出高達(dá) 270 kW 所需的 800 伏架構(gòu)是高充電性能的關(guān)鍵因素之一。電池化學(xué)經(jīng)過(guò)優(yōu)化以適應(yīng)如此高的值。奧迪在能量密度和充電性能之間取得了最佳平衡。與供應(yīng)商合作開(kāi)發(fā)的電池具有高能量密度、顯著降低的鈷含量和更低的電阻,從而實(shí)現(xiàn)最佳的充電性能。

除了 800 伏架構(gòu)之外,智能熱管理對(duì)于 PPE 中高壓電池的高充電性能和長(zhǎng)使用壽命做出了重大貢獻(xiàn)。最重要的組成部分是預(yù)測(cè)熱管理,它使用來(lái)自導(dǎo)航系統(tǒng)、路線、出發(fā)計(jì)時(shí)器和客戶(hù)使用行為的數(shù)據(jù)來(lái)提前計(jì)算冷卻或加熱的需求,并在正確的時(shí)間高效地提供它們。

如果客戶(hù)駕車(chē)前往路線規(guī)劃中包含的 HPC 充電站充電,預(yù)測(cè)熱管理系統(tǒng)將準(zhǔn)備直流充電過(guò)程并對(duì)電池進(jìn)行冷卻或加熱,以便充電速度更快,從而減少充電時(shí)間。如果未來(lái)出現(xiàn)更陡峭的上升,熱管理系統(tǒng)將通過(guò)適當(dāng)?shù)睦鋮s來(lái)調(diào)整高壓電池,以防止更高的熱負(fù)荷。如果駕駛員在駕駛選擇菜單中選擇了效率模式,則稍后會(huì)激活電池調(diào)節(jié),并且可以根據(jù)駕駛行為增加實(shí)際行駛里程。在動(dòng)態(tài)模式下,目標(biāo)是最佳性能。

然而,如果當(dāng)前的交通狀況不允許動(dòng)態(tài)駕駛,熱管理系統(tǒng)將對(duì)此做出反應(yīng)并最大限度地減少電池調(diào)節(jié)的能源使用。

后期和連續(xù)調(diào)節(jié)是個(gè)人防護(hù)裝備熱管理系統(tǒng)的另一個(gè)新功能。該功能在整個(gè)使用壽命期間監(jiān)控電池溫度,即使在車(chē)輛靜止時(shí)(例如,在非常高的室外溫度下)也能將電池保持在最佳溫度范圍。通過(guò)在電池模塊下方實(shí)施 U 型流原理,優(yōu)化了冷卻劑流量。這導(dǎo)致電池內(nèi)的高溫均勻性(由 48 個(gè)溫度傳感器監(jiān)控),并最終實(shí)現(xiàn)高能量傳輸和吸收性能。

PPE 的高壓 (HV) 電池充電速度有多快?

奧迪 Q6 e-tron 系列車(chē)輛的充電狀態(tài) (SoC) 約為 10%,在快速充電站只需 10 分鐘,最大充電功率為 270 kW,采用直流充電即可產(chǎn)生高達(dá) 10% 的續(xù)航里程理想條件下為255 公里(158 英里)。 HV 電池從 SoC 的 10% 充電到 80% 需要 21 分鐘。通信控制單元,稱(chēng)為智能執(zhí)行器充電接口設(shè)備(SACID),充當(dāng)在充電插座和充電站之間建立鏈路的接口,并將傳入的標(biāo)準(zhǔn)化信息傳輸?shù)紿CP5域計(jì)算機(jī)。為 PPE 平臺(tái)打造的高壓電池中,鎳、鈷、錳的比例約為 8:1:1,與以往的電池相比,鈷的比例減少,鎳的比例增多,對(duì)環(huán)境更加友好。

奧迪在車(chē)輛熱管理方面還實(shí)施了哪些創(chuàng)新?

車(chē)輛的熱管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)。為了補(bǔ)償傳動(dòng)系統(tǒng)效率的提高和由此產(chǎn)生的熱損失的減少,水-乙二醇熱泵由空氣熱泵補(bǔ)充。這意味著除了電動(dòng)機(jī)、電力電子設(shè)備和電池的冷卻劑中的廢熱之外,環(huán)境空氣也可以用作內(nèi)部的加熱源?,F(xiàn)在,溫度交換直接通過(guò)加熱線圈進(jìn)行。此外,還開(kāi)發(fā)了 800 伏空氣 PTC 加熱器作為有效補(bǔ)充,在加熱需求增加的情況下,它還可以直接支持空調(diào)裝置的內(nèi)部溫度控制。這避免了與水基加熱回路相關(guān)的熱損失。

Q6 e-tron 中的能量回收和摩擦制動(dòng)器的使用如何協(xié)同工作?

一般來(lái)說(shuō),使用 PPE,大約 95% 的日常制動(dòng)過(guò)程可以通過(guò)能量回收來(lái)完成,即通過(guò)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行再生制動(dòng)。虛構(gòu)制動(dòng)器在制動(dòng)混合中的使用相應(yīng)地出現(xiàn)得較晚或較少。在PPE中,能量回收功能也不再由制動(dòng)控制系統(tǒng)處理,而是由HCP1處理,HCP1是車(chē)輛中的五個(gè)高性能計(jì)算機(jī)之一,負(fù)責(zé)PPE中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和懸架。其結(jié)果是,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的影響增大。

從通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的再生制動(dòng)到通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)的摩擦制動(dòng)器的機(jī)械制動(dòng)的轉(zhuǎn)變對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)不再是感知的。制動(dòng)混合確保良好控制的踏板感覺(jué)和明確定義的恒定壓力點(diǎn)。

之前 e-tron 車(chē)型所采用的智能制動(dòng)系統(tǒng) (IBS) 在 Premium Platform Electric 中得到了進(jìn)一步的重大發(fā)展。例如,首次實(shí)現(xiàn)了針對(duì)車(chē)軸的制動(dòng)混合。根據(jù)需要,能量回收保留在后軸上,同時(shí)在前軸上產(chǎn)生液壓。與奧迪的典型做法一樣,有一個(gè)兩級(jí)滑行恢復(fù)選項(xiàng),可通過(guò)方向盤(pán)上的撥片進(jìn)行選擇。滑行也是可能的。當(dāng)腳離開(kāi)油門(mén)時(shí),電動(dòng) SUV 可以自由滾動(dòng),不會(huì)產(chǎn)生額外的阻力。奧迪 Q6 e-tron系列的另一個(gè)選擇 是駕駛模式“B”,它非常接近通俗所說(shuō)的“單踏板感覺(jué)”。

奧迪 Q6 e-tron 底盤(pán)的大部分系統(tǒng)和部件都為全新研發(fā),在底盤(pán)調(diào)校方面,奧迪秉持精確理念,確保懸架控制系統(tǒng)之間精準(zhǔn)協(xié)調(diào)。前軸經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì),奧迪 Q6 e-tron 的駕駛動(dòng)態(tài)有了顯著改進(jìn)。例如,奧迪 Q6 e-tron 首次將控制臂安裝在支臂前方,以?xún)?yōu)化高壓電池的安裝空間。此外,新研發(fā)的部件還優(yōu)化了車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。

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