2011年的广州车展上,奥迪展示了一款不折不扣的纯电动紧凑型概念跑车。这款名为奥迪e-tron轮毂驱动式概念车的双座跑车长3.93米,宽1.78米,高度只有1.22米。在此之前,这辆标示着众多未来汽车科技方向的概念车,在2010年的底特律车展和东京车展中都引发了广泛的关注,这是其首次在中国亮相。
凭借着1,350公斤左右的超低车身质量和驱动后轮的高扭矩输出动力单元,奥迪e-tron概念车拥有出色的行驶表现。在两个总输出功率达到150千瓦(204马力)、总扭矩达到2,650牛•米的电动机的驱动下,采用奥迪空间框架结构(ASF)和全铝车身的奥迪e-tron概念车只需5.9秒就能完成0至100公里/小时加速,而从60公里/小时加速到120公里/小时,仅仅需要5.1秒。
奥迪e-tron轮毂驱动式概念车能够完全根据需要在两个车轮之间分配扭矩,“扭矩矢量”这一技术更是实现惊人的精准转向和完美抓地性能的关键。同样凭借着轻质车身,以及短轴距设计和适于动态操控的完美重量配比,奥迪e-tron轮毂驱动式概念车拥有可以媲美专业小型赛车的操控性,弯道性能卓越,行驶稳健,且具备极高的操控极限。
锂离子电池可供应45千瓦时的高效电能,这使得实际续航里程可达250公里。为保证操控性,电池被放置在最理想的位置,位于乘客车厢后部、后轴前端的车辆重心处。
像所有奥迪的e-tron概念车一样,奥迪已经设计出这辆电动车所用的全部组件,展示出一个完整的电动车概念,并且应用了大量革命性的细节设计:例如使用热泵高效地加热并保持车内温度。驱动系统、提供动力的电机和电池系统也在创新的热量管理理念的统筹之中,这对于保证车辆可以在更大的范围内使用,并能同时保持车内舒适度,起着至关重要的作用。
设计和布局
一汽-大众奥迪销售事业部执行副总经理张晓军先生向到场嘉宾介绍首次在中国亮相的奥迪e-tron轮毂电机驱动式概念车 |
在奥迪e-tron轮毂驱动式概念车身上,奥迪展示了未来电动车型的多样化方案。有力、宽大且充满肌肉感的车身霸气十足,尤其是跑车典型的短轴距设计(仅2.43米,比奥迪R8短了整整22厘米),使车身线条看起来非常紧凑简约。
流畅的前端线条和车顶的平缓弧线,让人一眼就能认出这是一款具有奥迪血统的双座跑车。车身侧面是奥迪熟悉的轮廓设计:沿裙线和突出的轮拱流动的动态线条,将正面、侧面和尾部勾勒成一个整体,圆形轮拱包裹的19英寸轮毂极大地凸显出奥迪的典型特征,这样的设计在奥迪R系车型也有体现。特殊的设计使车身前部呈标准比例的楔形,这也展现出所有e-tron概念车的共同特征。
1.78米宽,仅仅3.93米长和1.22米高,奥迪e-tron轮毂驱动式概念车有着跑车的典型比例。而这也为后轴前留出了放置399公斤电池单元(包括整流器和功率电子装置)的空间。
两个配有独立冷却系统的电动机安装在奥迪e-tron轮毂驱动式概念车的后轴上。这种特殊的结构设计形成了40:60的车身前后重量分配特性,确保了完美的车身平衡,为奥迪e-tron轮毂驱动式概念车的动态操控性提供了支持。
与众不同的楔形前脸正中被梯形一体式格栅占据,两侧是两个夸张的进气口。格栅顶部与条状自适应矩阵远光灯模块接合,所有发光单元都采用超高效的LED技术。以LED大灯为基础的全自动灯光辅助系统可灵活应对各种情况,这项新技术可识别天气情况,并在雨天或雾天自动调节灯光亮度。灯光辅助系统的核心技术是摄像头和高速运行的计算机,可以探测迎面驶来的车流,识别车道,以及测量能见度(例如雾天情况)。
如果迎面有车辆驶来,照明区域相应部分的远光灯就会关闭。弯道灯系统可以从导航系统中提取和分析数据,并在驾驶员转弯前就为其照亮盲区。奥迪e-tron轮毂驱动式概念车没有配备消耗额外电量的传统雾灯,却以可智能变换的近光灯取而代之。例如,雾天时,车辆的照明范围会更宽、更加水平,从而显著降低自身车辆产生的眩光。
大灯的多变性在设计中也有体现,根据行驶速度和环境条件的不同,可以通过开关不同的LED发光单元而改变前脸的视觉效果。如今,创新的照明技术让奥迪的设计师可以像设计车身一样、自由地设计灯组。
奥迪e-tron轮毂驱动式概念车还有一个奥迪电动车的专有设计元素,位于一体式格栅和侧窗后部C柱上的进气口。在正常情况它们是关闭的,但当需要更多冷却空气时,进气口就会通过收缩式板条开放。驱动装置上的板条也会开启,让空气更好地流动。这一系列动作还最大限度提高了功效,这款概念车的风阻系数本就令人惊叹,而且还可以通过风门的闭合进一步降低。
ASF车身
相比传统能源汽车来说,系统的轻量化设计是电动车效率和行驶距离极为重要的先决条件,同时,轻量化设计还是出众操控特性的核心要素。开发人员在打造奥迪e-tron轮毂驱动式概念车时再次利用了奥迪引以为傲的空间框架结构(ASF)技术,并且辅以多种新型材料,所有覆盖件(如车门、引擎盖、翼子板和车顶)都由一种纤维增强塑料制成。
尽管两个电动机和一个大容量电池系统构成的系统布局非常复杂,但奥迪e-tron轮毂驱动式概念车的总重量被控制在1,350公斤左右。铝和碳纤维增强复合材料的配合使用,确保了车身同时具备超强的刚度和超低的重量,奥迪很快会将这一技术应用于未来的量产车型中。
内饰和操作系统
在外观和功能上所体现出的全新驾驶概念,注定了奥迪e-tron轮毂驱动式概念车具有最纯粹的内部设计,并将公认的奥迪设计基因和面向未来的新设计语言串联起来。简化的架构,符合轻量化理念的控制和信息输出组件,以及给人整洁的总体印象,是典型的奥迪设计风格。
修长的仪表板呈曲线状,侧向延伸至门板,由于无需考虑变速器、换档杆和传动轴通道,设计师可以有机会打造出特别纤细轻质的中央通道以及凸起的拱形中控台。当启动车辆后,平齐的档位选择器会从中控台中升起,实际上,驾驶者只能用它来选择“前进”、“倒车”或“空档”。
代表着未来电动车发展方向的奥迪e-tron概念车驾驶舱被设计成偏向于驾驶者的布局,这也是奥迪未来的典型特性。这款概念车首次配备了带有集成MMI功能的大尺寸显示屏用以取代传统的繁琐仪表盘,两个圆形刻度盘点缀在左右。
MMI通过在方向盘上的触控面板 (“MMI touch”)来控制——灵感源于最新的智能手机。方向盘的上下两端保持水平,具备典型的赛车特点。
智能手机可以通过中控台上的接口将车辆、驾驶者与其他外部信息联系起来,驾驶者可以使用他们熟悉的智能手机作为车载电话、地址数据库、导航仪,甚至视频播放器。同时,他们还可以把手机当作车载系统的控制器。实际上,很多厂家已经推出了可以接驳这些功能的手机。
举个例子来说,驾驶者可以在家中舒适地设定他们的导航方案,或根据个人喜好调整车载音响系统,然后通过移动通信网络将智能手机与车辆连接,即使奥迪e-tron概念车此时还停在很远的地方。
用户还可以享受一项安全服务:在无线网络的范围内,可对车辆当前的状态进行持续监控,例如所有门窗是否均已关闭。如果奥迪e-tron轮毂驱动式概念车停在充电站,它还可将当前充电状态的详细信息发送到驾驶者的智能手机上。
创新的仪表台将模拟和数字信息集成在一起:司机右侧的模拟速度表提供速度信息,左侧的仪表盘则可以告知实时输出功率。MMI显示屏除了显示来自信息娱乐和导航系统的所有重要信息,还可为驾驶者提供车辆与周围的相关通信数据,状态栏则显示出可用行驶距离。
奥迪e-tron轮毂驱动式概念车的重要特性,也是未来电动车的重要特点,即几乎取消了所有开关和诸如点火装置等小部件。
源于赛车的轻质桶形座椅将出色的侧向支撑性与舒适性融为一体,两种对比鲜明的颜色划分出不同的区域,这些颜色和高品质的用料彰显着优雅与动感。
驱动系统和能量再生
两台总输出功率为150千瓦(204马力)的异步电机为奥迪e-tron轮毂驱动式概念车带来了真正的跑车性能,从静止加速至100公里/小时只需5.9秒,60-120公里/小时的加速时间仅为5.1秒。扭矩会根据行驶条件和路面状况,有选择地分配到车轮,从而带来良好的抓地力和操控感觉。
由于电动车的能量消耗与速度不成比例,因此最大速度限于200公里/小时。在欧盟排放标准循环工况下,续驶里程约为250公里。
能量储存装置可以借助线缆和插头,使用家用电(230伏,16安培)充电。插孔在车后盖下。在电池电量耗尽的情况下,充电时间约为11小时,但若用工业电压(400伏,32安)充电,则充电时间可缩短至大约2小时。
不仅限于车辆静止状态,利用“再生”技术,在车辆行驶过程中,电池也可以充电。这种能量回收和电池充电形式,已经在很多奥迪量产车型上应用。在刹车过程中,交流发电机将动能转化为电能,并重新储存起来。
电子机械式刹车系统意味着电动机的能量回收潜能得到了充分利用,这也是奥迪面向未来的汽车解决方案的关键性一步。车辆前轴上装有液压固定卡钳式刹车,后轴上则装有两个新型电控浮动式卡钳。这些浮动式卡钳不是由任何机械或液压传输元件控制,而是完全采用电控线控(“电子线控刹车”)。
由于独立于刹车踏板,奥迪e-tron轮毂驱动式概念车的电动机可将全部减速的能量转化为电流并进行回收。只有在需要更强的制动时,电子机械式刹车系统才会启用。对驾驶者来说,他们不会明显感觉到系统的介入,只会感到类似于传统制动系统的踏板感觉。
热泵和温度调节
与内燃机不同,电力驱动系统一般无法产生足够的余热来保持车内的温度。其他电动车配备会消耗较多能量的辅助加热装置来解决这一问题,而奥迪所使用的则是一般用于建筑的热泵,这是一种利用机械功、以最小的能量损耗来供热的高效装置。
高效气候控制系统不仅为车内制冷,它还与热管理系统一起控制大容量电池的温度。这是因为电池、功率电子装置和电动机必须保持在各自理想的工作温度,才能达到最佳性能和续驶里程。
车辆一与充电站接驳,热管理系统及其他相关系统就按预案对车辆进行适当调节。在低温环境下,会对驱动系统进行预热;在高温环境下则进行冷却。必要时,这种预调也可扩展到车内,以便乘客一上车就能感到暖意或凉爽。
驾驶操控
安装在车轮内侧、靠近车辆中心线的两个电动机为车辆提供驱动力,同时也可实现奥迪e-tron轮毂驱动式概念车的侧向动态智能控制,提高牵引力。与传统奥迪汽车上的运动差速器类似,扭矩矢量系统(定量控制不同车轮的加速度)提升了这套全新开发的电力驱动系统的动力表现,同时让行驶更加安全。
转向不足和转向过度不仅可以通过自动刹车纠正,精准到仅仅几毫秒的动力增加也起到关键作用。即使在承受较大的侧向加速度或高速过弯时,奥迪e-tron轮毂驱动式概念车也可以保持非常平稳的车身姿态,就像行驶在轨道上一般。
底盘的前后悬挂都采用锻铝材质的三角形双叉臂结构,这在赛车中已被证明是实现灵活性、精准性、以及清晰的转向指向性的最佳选择。另外,弹簧和减震器被调校成偏向硬朗的设定,但是保持了相当的舒适性。
直接式齿轮齿条转向机构反馈非常细腻,电子机械式转向助力随速而变,使得奥迪e-tron轮毂驱动式概念车只需在转向时提供能量,直道行驶时则没有能量消耗。
为了与其性能相匹配,奥迪的工程师特意为这款概念车重新设计了35辐的19英寸轮毂,前胎尺寸为235/35,后胎尺寸为255/35,抓地力非常出色。