Ordlista.


Ny teknik, nya termer: Se en sammanställning av de teknologiska finesserna ombord på Audi e-tron.

Batteridriven elbil (BEV, Battery Electric Vehicle)
Batteridrivna elbilar har ett batteri som enda energikälla, till skillnad från hybridbilar och bilar med räckviddsförlängare. Audi e-tron, Audis utställningsbil på motormässan i Frankfurt, är en batteridriven elbil.

Elektriska bränslecellsfordon (FCEV, Fuel cell electric vehicle)
I en bränslecell sker en kontrollerad kemisk reaktion mellan syre och väte vilket alstrar vatten, värme och elenergi. Denna energi används för att driva en elmotor. 
Elbilar med bränslecell, t.ex. konceptbilen Audi Q5 HFC, uppvisar högre verkningsgrad än jämförbara förbränningsmotorer och släpper endast ut vatten. Det återstår flera problem att lösa innan denna teknik kan användas – bland annat saknas infrastruktur för vätgastankning, och än så länge är livslängden är för kort och kostnaderna för höga för att systemet ska kunna tas i bruk.

Elmotor
Elmotorer imponerar med sin höga tillförlitlighet, låga vikt och höga verkningsgrad. De består av en rörlig del (”rotorn” eller ”ankaret”) och en stationär del (”statorn”). Statorn alstrar ett roterande magnetfält som verkar med en kraft på rotorn och på så sätt sätter denna i rörelse. Elmotorer är oftast vätskekylda.
Audi använder sig f.n. av två typer av 3-fasmotorer för sina eldrivna bilar. Asynkronmotorer (ASM) saknar permanentmagneter, har en enkel konstruktion, är robusta, kräver lite underhåll och har lång livslängd. Synkronmotorer (PSM), å andra sidan, kräver ett mer avancerat sensorsystem. De är både kompaktare och lättare i sin konstruktion och erbjuder dessutom fördelar när det gäller vridmomentet, användbart varvtalsspektrum och verkningsgrad.
I hybridbilar, som t.ex. Q5 hybrid, använder Audi en PSM med högt vridmoment integrerad i transmissionen. Den har en relativt stor diameter för ett högt vridmoment men är kort. Märkvarvtalet ligger mellan ca 2000 till 7000 v/min. För helt eldrivna bilar passar högvarviga versioner av PSM- och ASM-motorer – de har ett märkvarvtal på mellan 10.000 till 14.000 v/min, har liten diameter men är längre. En växel kan dock hoppas över.

Specifik energi
Den specifika energin är den mängd energi som ett batteri kan lagra per enhet massa och mäts i kilowattimmar (kWh) per kilo (kg). I dag har litiumjonbatterier en energitäthet på ca 130 kWh/kg.
Experterna på Audi räknar med att vidareutveckling kommer att leda till att en energitäthet på 2500 Wh/kg kommer att ha nåtts 2020. Detta anses samtidigt vara den övre gränsen för litiumjonbatterier. En jämförelse: 1 kg bensin (ca 1,33 liter) innehåller ca 12.000 Wh energi.

e-tron quattro
”e-tron quattro” är Audis namn på nästa generations quattro-drivlina. Denna kombinerar styrkorna hos den välbeprövade quattro-drivningen med den potential som eldrift erbjuder. Den elektriska quattro-drivningen (hel eller partiell) har extra effektiva driftslägen och öppnar nya möjligheter för dynamisk quattro-köregenskaper.
Teknikbäraren e-tron quattro har konstruerats som en parallellhybrid med laddhybridteknik. Bakaxeln drivs av en andra elmotor vars kraft kan fördelas på bakhjulen. När man bromsar i en kurva, kan vektorstyrningen fritt distribuera återvinningsmomentet mellan de bägge bakhjulen. Den maximalt möjliga återvinningen kan då ökas ytterligare, och körsäkerheten förbättras avsevärt i kritiska situationer.

Elektriska hybridbilar HEV)
Mikrohybrid
 Energiåtervinnings- och start/stopp-system sänker CO₂-utsläppen.
Mildhybrid 
I en mildhybrid, assisterar en elmotor förbränningsmotorn för att höja uteffekten.

Full hybrid

I fullhybrider, som t.ex. Audi Q5 hybrid quattro, kan elmotorn driva bilen på egen hand under kortare perioder.

Laddhybrid

En laddhybrid (ibland kallad plugin-hybrid) kan gå helt på el långa sträckor. Batteriet kan laddas direkt från ett vanligt eluttag.

Hybridbränslecell (HFC)
Den mest avancerade hybridbränslecellsdrivna bilen i dag är vår teknikstudie Audi Q5 HFC. De tre bokstäverna är en förkortning för ”Hybrid Fuel Cell”.
Två högtryckscylindrar innehåller tillsammans 3,2 kg väte som står under ett tryck på 700 bar. Det vätegasbaserade lågtemperatur-bränslecellsystemet har en uteffekt på 89 kW (120 hk). Det litiumjonbatteriet som används för hybridisering, och som även sitter i Audi Q5 hybrid quattro, har ett energiinnehåll på 1,3 kWh. Drivkraften levereras av 2 elmotorer som sitter monterade intill hjulen och har en maximal uteffekt på 90 kW (122 hk). De levererar ett vridmoment på upp till 420 Nm. Audi Q5 HFC accelererar från stillastående upp i 100 km/h på 13,4 sekunder. Den elektroniskt begränsade topphastigheten ligger på 160 km/h.
Vätebränslet utnyttjas på ett mycket effektivt sätt – bränslecellsdrivningen har en verkningsgrad på över 50 %. Detta ger en räckvidd på upp till 250 km. Med rätt konstruktion och integrering av vätetankarna är en räckvidd på upp till 500 km fullt möjlig. Systemet tar inte längre tid att tanka än bilar med konventionella drivsystem.

Laddteknik
I laddhybrider och helt eldrivna bilar laddas batteriet till största delen upp externt, förutom vid energiåtervinning vid inbromsning och belastningsvariationer. Den fordonsmonterade laddaren omvandlar hushållselens växelström till likström för batteriet. Används 3-fas-högspänning på 400 V och högre laddström sjunker laddningstiden flera gånger jämfört med ett vanligt hushållsuttag på 240 V. Som en alternativ lösning arbetar Audi med kontaktlös laddning genom induktionsteknik, och med snabbladdning med likström och hög effekt. Med denna teknologi kan laddningstiderna kortas ytterligare.

Belastningsvariationer
Hybridbilar, som t.ex. Audi Q5 hybrid quattro, drivs ofta på förbränningsmotorn utanför tätbebyggda områden. Den hybridstyrning som kontrollerar samspelet mellan drivsätten säkerställer att TFSI-motorn har mindre belastning i det låga varvtalsområdet än vad som krävs för körningen – belastningspunkten förskjuts till ett högre område, och verkningsgraden förbättras. Vridmomentsöverskottet kommer elmotorn tillgodo genom att denna används som generator och laddar upp batteriet.

Batteriets livstid
Livstiden för ett elbilsbatteri är längre än 10 år, förutsatt att temperaturen hela tiden hålls på måttlig nivå. Belastningsprofilen och laddnings/urladdnings-intensiteten påverkar starkt batteriet livslängd. Av denna anledning laddas batterier i hybridbilar, som t.ex. Q5 hybrid quattro, endast ur till ca 50 % av sitt energiinnehåll (kapacitet). För helt eldrivna bilar ligger den undre gränsen på 20 %. Den driftstrategi som används för styrningen övervakar de tillåtna belastningsgränserna.

Lättviktskonstruktioner vi hybrid- och helt eldrivna bilar
De speciella elbilskomponenterna bidrar ofrånkomligen till att bilen kommer att väga mer. Audi håller dock totalvikten inom rimliga gränser – viktökningen ligger på knappt 100 kg för Q5 hybrid quattro och A1 e-tron. När det gäller utveckling av elbilar, har märket med de 4 ringarna fördel av sin långtgående expertis och sitt försprång inom området lättviktskonstruktioner. I sitt segment är Q5 normgivande för andra när det gäller lättviktskonstruktionen. Aluminiumkarosser av typen Audi Space Frame (ASF) har liksom nya kolfiberarmerade plaster stor potential på detta område.
Elmotorers uteffekt
Elmotorer levererar sin maximala uteffekt redan vid lägre varvtal och håller sedan denna konstant över ett brett område. Märkeffekten är den effekt som kontinuerligt och likformigt utvecklas över ett bredare varvtalsområde. Den maximala uteffekten finns tillgänglig undre längre eller kortare tid beroende på olika parametrar som t.ex. acceleration och inbromsning/energiåtervinning och hur systemet är konfigurerat.

Effekttäthet
Effekttätheten hos ett batteri definieras som förhållandet mellan dess uteffekt och volym. Dagens litiumjonbatterier har en effekttäthet på mellan 800 till 2600 W/kg beroende på vilken typ av material som använts. Den elektriska effekten är produkten av spänningen och strömstyrkan.

Kraftelektronik
Kraftelektroniken består av en s.k. pulsstyrd inverter som fungerar som en övervakning mellan batteriet och elmotorn. Den omvandlar batteriets likström till växelström – i ett s.k. roterande fält, allt efter motorns behov. Via en likriktare är 12-voltssystemet kopplat till högspänningssystemet – i vissa fall sitter den integrerad i den pulsstyrda invertern.

Litiumjonbatteri
"Litiumjonbatteri" är en samlingsbeteckning för en mycket lovande teknologi. Litiumjonbatterier kännetecknas av en energitäthet som är ungefär dubbelt så hög som den för nickelmetallhydridbatterier och nästan 4 gånger så hög som den för vanliga blybatterier. Litiumjonbatterier levererar en nästan konstant spänning och är termiskt stabila inom ett brett område. De har låg självurladdning och uppvisar ingen minneseffekt. 
Audi skiljer mellan 2 grundläggande typer av litiumjonbatterier. Högprestandabatterier lämpar sig för användning i hybridbilar, som t.ex. Q5 hybrid quattro, medan högenergibatterier passar bilar som går längre sträckor på eldrift. Båda dessa grundläggande typer använder sig av samma avancerade temperaturstyrnings- och säkerhetssystem.

Parallellhybrid
Vid parallellhybriddrivning är både förbränningsmotorn och elmotorn kopplade till drivlinan. Bägge drivsätten kan användas, endera tillsammans eller var för sig.

Seriehybrid
Hos en seriehybrid, leds förbränningsmotorns energi vidare till en elmotor via en generator. Det är denna elmotor som driver bilen. Bilen kan alltså inte köras enbart på förbränningsmotorn.

Laddhybridbilar (PHEV)
En laddhybrid (PHEV, även kallad plug-in-hybrid) är en hybridbil där vars batteri kan laddas direkt från ett vanligt vägguttag. Fordon av den här typen kan köra långa sträckor på ren eldrift. Konceptbilen e-tron Spyder, som Audi visade upp på bilsalongen i Paris, är av denna typ.

EREV (elbilar med s.k. räckviddsförlängare)
En räckviddsförlängare är en mekanisk enhet som förlänger räckvidden för ett eldrivet fordon utöver den som batterierna ger (Extended Range Electric Vehicle (EREV). En räckviddsförlängare består oftast av en liten, effektiv förbränningsmotor. I A1 e-tron laddas batteriet av en superkompakt motor via en generator.

Energiåtervinning
Med energiåtervinning menas i detta fall att den energi som frigörs vid inbromsning återvinns. Med Audis start/stopp-teknik återvinns energi när bilen bromsar in eller rullar fritt. Den återvunna energin leds via 12-voltssystemets generator till batteriet där den lagras.
I hybridbilar och elbilar fungerar drivmotorn som generator under sådana faser och återvinner energin. Vid lättare inbromsningar svarar dessa för hela bromsverkan medan de hydrauliska bromsarna träder in vid kraftigare inbromsningar. När drivmotorerna i ett senare utvecklingsskede kopplas fria från bromspedalen, kommer det att bli möjligt att fördela drivkraften och att styra övergångarna mellan hydraulisk och elektrisk bromsverkan ännu noggrannare.

TCNG – TFSI i kombination med CNG (komprimerad naturgas)
På väg mot framtida CO2-neutral bilism, förlitar sig Audi systematiskt på förnybara energikällor– och Audis e-gasprojekt kommer att bli en milsten på denna väg. Projektet består av två huvudkomponenter. Vindkraftverk alstrar grön el som Audi i framtiden kommer att använda delar av för tillverkning och drift av sina e-tron-modeller. En ny anläggning, den andra huvudkomponenten i e-gasprojektet, kommer att använda överskottet av grön elektricitet för att framställa väte genom elektrolys. Detta väte kan användas som bränsle i HFC-bilar, eller, i ett ytterligare steg, tillsammans med CO2 användas för framställning av metan. Denna typ av metan kallas ibland även syntetisk naturgas, men på Audi kallar vi den Audi e-gas. Denna kan användas i förbränningsmotorer avsedda för naturgasdrift. 2013 kommer Audi starta tillverkning av sådana modeller under beteckningen TCNG.
Audi A3 TCNG är en teknologisk fanbärare som kan köras på den e-gas som Audi framställer i sin metaniseringsanläggning. Den 4-cylindriga TFSI-motorn är liksom katalysatorn i avgassystemet konstruerade för naturgas. Och precis som med naturgas, bildas det mycket mindre CO2 vid förbränning av e-gas jämfört med oblyad 98-oktanig bensin. För e-gasprojektet betyder detta att CO2-utsläppen är mycket låga, inte bara totalt sett (”från källa till hjul”) utan också från avgasrören (”från tank till hjul”). Genom avgasröret släpps inte ett enda gram CO2 ut som inte skulle ha förbrukats redan vid framställningen av e-gasen. Med andra ord handlar det om en sluten CO2-cykel mellan tillverkningen av bränslet och förbränningen av den.

Temperaturhantering
Den elektriska strömmen vid uppladdning och urladdning alstrar värme varför bilbatteriet måste ha kylning. Kylsystemet ser till att hålla batteriet inom rätt temperaturområde, ca 25 till 45°C. Dessutom ser det till att hålla temperaturen i de enskilda cellerna på en jämn nivå. Kylningen kan ske med luft eller vätska – temperaturgivare tillhandahåller nödvändig information. 
Audi Q5 hybrid quattro har ett avancerat kylsystem för batteriet, med aktiv eller passiv kylning allt efter behov. På så sätt förlängs räckvidden för denna prestanda-SUV. 
Det är inte bara batteriet som behöver kylning utan också elmotorn och kraftelektroniken. Här används vattenkylning.

Värmepump
Värmepumpar används framförallt i värmesystem för byggnader och har förmågan att värma eller kyla genom att absorbera värme från sin omgivning. Värmepumpar för bilar är baserade på den väl beprövade kylslingan för luftkonditioneringen till vilken en andra kondensor har kopplats. 
Audi bedriver ett intensivt arbete för att kunna använda denna teknik i sina elbilar. För att konditionera kupéluften använder värmepumpen sig av spillvärme från batteriet, elmotorerna och kraftelektroniken. Tack vare den höga verkningsgraden krävs mycket lite energi – värmepumpen drar så lite att bilens räckvidd knappast påverkas alls.

”Källa till hjul”
Begreppet ”well-to-wheel” (ung. "från den primära energikällan till hjulet) syftar på en övergripande analys av energin ur ett miljöperspektiv, från alstring till utnyttjande i bilen. I det här avseendet har Audi som målsättning att sätta ett så litet CO₂-avtryck som möjligt från alstrandet av den energi som krävs för att bygga och köra företagets elbilar.

Verkningsgrad
Verkningsgraden är en parameter som mäter effektiviteten vid omvandlingen från en energiform till en annan. Den definieras som förhållandet (i %) av den energi ett system levererar jämfört med den energi den förbrukar. Elmotorn i en personbil har en verkningsgrad på upp till 97 % över stora prestandaintervall – alltså upp till 3 gånger så högt som för de mest effektiva förbränningsmotorerna.

Cykelstabilitet
Cykelstabilitet är en beteckning för det antal laddnings-/urladdnings-cykler som ett batteri klarar innan dess kapacitet sjunker under ett visst procentuellt värde av den ursprungliga kapaciteten. Dagens litiumjonbatterier för bilar klarar i allmänhet flera tusen cykler.