Czym jest i jak działa technologia hybrydyzacji MHEV plus, którą Audi oferuje w nowych modelach A5 i Q5?

Kilka lat temu Audi był jednym z producentów, którzy najmocniej stawiali na technologię lekkiej hybrydyzacji MHEV. Marka z czterema pierścieniami zaczęła oferować tę technologię już w 2017 roku, zarówno w silnikach TDI, jak i TFSI, praktycznie w całej gamie modeli z silnikami spalinowymi. Opracowano nawet dwa systemy MHEV: prostszy, przeznaczony do silników 4-cylindrowych, oparty na tradycyjnej instalacji elektrycznej 12 V, oraz drugi, dla silników 6- i 8-cylindrowych, tym razem na napięcie 48 V.

Jak działa konwencjonalny system MHEV

Zasadniczo ten system lekkiej hybrydyzacji, którego używało też wielu innych producentów, a który Audi nadal stosuje w wielu modelach obecnej gamy, działa w następujący sposób. Alternator rozruchowy, w skrócie BAS, jest połączony z wałem korbowym silnika za pomocą paska. Ten alternator, chłodzony cieczowo, może dostarczać dodatkowy moment obrotowy wspomagający silnik spalinowy — w przypadku Audi do około 60 Nm w systemie 48 V — lub odzyskiwać energię podczas hamowania silnikiem i hamowania — do 12 kW — która jest magazynowana w akumulatorze systemu.

Dzięki MHEV pojazd może w określonych fazach poruszać się w trybie jazdy bezwładnościowej przy wyłączonym silniku, co przekłada się na oszczędność paliwa. W Audi z tym systemem pierwszej generacji trwa to maksymalnie 40 sekund, gdy kierowca zdejmuje nogę z gazu przy prędkości od 55 do 160 km/h. System umożliwia zasilanie wszystkich odbiorników elektrycznych nawet przy wyłączonym silniku, dzięki energii zgromadzonej w akumulatorze. Z tego samego powodu kolejną zaletą MHEV jest to, że można aktywować system start-stop i wyłączyć silnik, zanim samochód całkowicie się zatrzyma. W tym przypadku Audi robi to już od prędkości około 22 km/h.

BAS nie pełni wyłącznie funkcji alternatora, lecz również ponownie uruchamia silnik po fazie jazdy bezwładnościowej lub postoju. Robi to płynniej niż konwencjonalny rozrusznik zębatkowy, który pozostaje w układzie, ale służy wyłącznie do pierwszego rozruchu, gdy olej silnikowy jest zimny i potrzebny jest większy moment rozruchowy. Ponadto przy mocnym przyspieszaniu BAS dodaje silnikowi spalinowemu dodatkowy napęd, co poprawia komfort użytkowania. Trzeba jednak zaznaczyć, że w konwencjonalnym MHEV ten silnik elektryczny, pełniący rolę alternatora, nigdy nie może sam napędzać kół; innymi słowy, samochód nigdy nie porusza się w trybie elektrycznym.

W przypadku Audi technologia MHEV działa tak samo przy 12 V i 48 V, z tym że fazy jazdy bezwładnościowej, moc wyjściowa i oszczędność paliwa są nieco mniejsze w systemie 12 V.

MHEV plus w modelach A5 i Q5: prawie jak „prawdziwy” hybryda

Obecnie Audi rozwinęło system MHEV i w nowych silnikach opartych na tzw. Premium Combustion Platform, czyli na razie w nowych Audi A5 i Audi Q5, zastosowano system MHEV Plus, który zapewnia wyższy stopień elektryfikacji, ale bez instalacji wysokiego napięcia, jak w klasycznych hybrydach.

Praktycznie rzecz biorąc, najważniejsza różnica polega na tym, że w systemie MHEV plus mały silnik elektryczny może sam napędzać pojazd w bardzo konkretnych sytuacjach i przez bardzo krótki czas, na przykład podczas manewrów przy niskiej prędkości — parkowania — albo do utrzymania prędkości, gdy zbliżamy się do skrzyżowania lub ronda, aż do momentu hamowania, co pomaga obniżyć zużycie paliwa. Dodatkowo są inne zalety: dodatkowy moment obrotowy, który dostarcza MHEV plus, jest większy i dostępny wcześniej, co poprawia przyspieszenie i odzysk. Zdolność odzyskiwania energii podczas hamowania jest również wyższa. Można powiedzieć, że jest to „prawie” jak „prawdziwa” hybryda. Albo przynajmniej jak pierwsze hybrydy Toyota, ale z znacznie mniej złożonym i zaawansowanym systemem.

W porównaniu z prostszym systemem MHEV MHEV plus w większym stopniu zwiększa osiągi i zwinność, a bardziej obniża zużycie paliwa i emisje. Powtarzam, nie jest to typowa hybryda, które są bardziej zaawansowane i skomplikowane technicznie, ale coraz częściej stosowane przez kolejnych producentów rozwiązanie. Co więcej, to, co dla Audi jest teraz nowością, od dawna stosowane jest w innych markach, nawet w popularnych modelach. Tak jest w przypadku Stellantis, który postawił na bardzo podobną technologię i oferuje ją w Opel Corsa , który marka, nawiasem mówiąc, bez oporów sprzedaje pod nazwą Hybrid, choć w rzeczywistości nią nie jest.

Audi zapowiada oszczędności do 0,4 l/100 km dla A5 z silnikiem 2.0 TDI o mocy 150 kW oraz do 0,7 l/100 km dla wersji 3.0 TFSI. To wartości bardzo zbliżone do tych, jakie uzyskuje się — zawsze według danych oficjalnych — z prostszymi systemami MHEV, choć trzeba przyznać, że nowy A5 jest większym, lepiej wyposażonym, a więc cięższym samochodem.

Jak działa MHEV plus: dodatkowy potężny generator

Jak działa MHEV plus? Dodaje się dodatkowy silnik elektryczny do alternatora rozruchowego napędzanego paskiem (BAS), który Audi nazywa PTG, a który integruje elektronikę mocy i jest montowany bezpośrednio na wyjściu wału napędowego skrzyni biegów. W tym przypadku PTG może dostarczyć nawet 18 kW (24 KM) mocy, generuje maksymalny moment obrotowy 230 Nm i ma zdolność regeneracji energii podczas hamowania z mocą do 25 kW.

PTG waży około 21 kg, jest chłodzony cieczą, a przy prędkościach powyżej 140 km/h odłącza się od układu napędowego za pomocą sprzęgła. W przypadku A5 i Q5 Audi nowy zintegrowany system sterowania hamulcami pozwala łączyć hamowanie odzyskowe z hamulcami hydraulicznymi tak, aby maksymalnie wykorzystać hamowanie regeneracyjne, bez zauważalnych dla kierowcy zmian przy przejściu z jednego na drugie. Dodatkową zaletą MHEV plus jest to, że klimatyzacja może działać w sposób ciągły nawet przy wyłączonym silniku spalinowym, ponieważ zasila bezpośrednio elektryczną sprężarkę klimatyzacji.

Tutaj alternator napędzany paskiem BAS również uruchamia silnik i dostarcza energię do akumulatora, który zamiast litowo-jonowego jest typu LFP, i ma pojemność 1,7 kWh. Zaawansowane oprogramowanie sterujące ocenia działanie pojazdu, aby zdecydować, w jaki sposób mają ze sobą współdziałać silnik spalinowy, PTG i BAS, zawsze z głównym celem osiągnięcia jak najmniejszego zużycia paliwa. Wśród branych pod uwagę parametrów są położenie pedału przyspieszenia lub tryb wybrany w skrzyni biegów, zmieniając w każdym przypadku prędkość, przy której PTG się odłącza, a także docelowy stan naładowania (SoC) akumulatora 48 V.

Warto zwrócić uwagę, że Audi nie stosuje systemu MHEV plus we wszystkich silnikach w gamach A5 i Q5. Na przykład w A5 jest on montowany w silnikach TDI o mocy 150 kW oraz w silniku V6 TFSI w S5, ale nie w silniku 2.0 TFSI, który natomiast posiada tę hybrydyzację w gamie Q5.

Audi technologia MHEV plus – Galeria zdjęć