- Schaalbaar: met de elektronica-architectuur E³ 1.2 die samen met CARIAD werd ontwikkeld, debuteert in de Audi Q6 e-tron een toekomstgerichte basis met nieuwe hard- en software
- Geschikt voor updates en upgrades: high-performance domeincomputernetwerk en krachtige connectiviteit voor nieuwe functies en gebruikerservaringen
- Uitgebreid veiligheidsconcept: security-by-design en update-by-design
Met de lancering van het Premium Platform Electric (PPE) introduceert Audi een volledig nieuwe elektronica-architectuur. De E³-architectuur zal voor het eerst in de 1.2-specificatie worden gebruikt in de modelreeks Audi Q6. De naam E³ staat voor end-to-end elektronica-architectuur. Het kernelement bestaat uit vijf krachtige computers (high-performance computerplatform HCP) die alle voertuigfuncties omvatten, van het aandrijfsysteem en de rijhulpsystemen via infotainment- en comfortsystemen tot veiligheidssystemen en backendconnectiviteit.
Het overkoepelende doel bij de ontwikkeling van de E³ 1.2-architectuur was het creëren van een schaalbare en toekomstbestendige elektronica-architectuur die in de hele VW-groep kan worden gebruikt. De overdracht van functies van het sensor-actuatorniveau naar het computerniveau, d.w.z. de toenemende ontkoppeling van hard- en software, zal het betrouwbare beheer van de toenemende complexiteit in de komende jaren mogelijk maken. Een ander aandachtspunt bij de ontwikkeling was een krachtige en veilige netwerkverbinding tussen domeincomputers, besturingseenheden, sensoren en actuatoren om complexere systemen te beheersen en modulariteit te ondersteunen. Een ander doel is high-performance en naadloze backendconnectiviteit voor Car-to-X-zwermdatatoepassingen en rekenintensieve functies buiten het voertuig. Audi zal de nieuwe elektronica-architectuur geleidelijk introduceren in alle toekomstige voertuigmodellen.
Digitaal zenuwstelsel met krachtige processoren
Het centrale zenuwstelsel van de E³ 1.2-architectuur wordt gevormd door vijf krachtige computers, die door Audi het ‘high-performance computerplatform’ of kortweg HCP worden genoemd. Alle voertuigfuncties zijn volgens domeinen toegewezen aan de respectieve computers. HCP1 is verantwoordelijk voor de aandrijving en de ophanging, de longitudinale en laterale dynamiek, terwijl de rijhulpsystemen worden aangestuurd door HCP2. Alle infotainmentfuncties zijn ondergebracht in HCP3 en comfortfuncties zoals verlichting, airconditioning en stoelverstelling zijn gegroepeerd in HCP4.
Tot slot zorgt HCP5 voor het centrale interne netwerken tussen de domeincomputers en legt het de verbinding tussen het voertuig en de digitale buitenwereld. De grote hoeveelheden data die in het voertuig worden uitgewisseld tijdens software-updates of tussen de sensoren, actuatoren en processoren van rijhulpsystemen, vereisen breedbandverbindingen. Daarom gebruikt Audi, naast de bekende autoprotocollen, de Gigabit Ethernet-standaard.
Alle HCP’s zijn zo ontworpen dat ze voorzien zijn op toekomstige functionele uitbreidingen. Daardoor is een vlekkeloze premium ervaring ook gegarandeerd voor bijkomende functies en latere systeemupgrades. De high-performance computers in het voertuig worden ook ondersteund door een naadloze verbinding met de Car-to-X-functies en een backendserver voor bijzonder rekenintensieve taken.
Veilig, updatebaar en klaar voor functieuitbreidingen
De E³ 1.2-architectuur is ontworpen voor draadloze updates (over-the-air, OTA) via het mobiele netwerk en uitbreiding met nieuwe functies. Het platform is ook in hoge mate schaalbaar en dus ontworpen voor gebruik bij verschillende merken van de VW-groep en voertuigsegmenten. Veiligheid (security-by-design) en updatebaarheid zijn vanaf meet af aan ingebed in de architectuur. De gestandaardiseerde elektronica-architectuur E³ 1.2 vermindert de complexiteit zowel bij de ontwikkeling als bij de productie en creëert extra schaalvoordelen. De respectieve softwarecomponenten worden door CARIAD ontwikkeld en door Audi specifiek voor elk model toegepast.
De voertuigconfiguratie is echter niet noodzakelijkerwijs permanent ingesteld wanneer het voertuig wordt afgeleverd. Vanaf de Q6-modelreeks omvat het aanbod software-updates die klanten over-the-air (OTA) ontvangen, d.w.z. via het mobiele netwerk van het voertuig, en die ze heel eenvoudig kunnen boeken via hun myAudi-smartphoneapp. De updatemechanismen verzamelen gegevens in tussentijdse opslag totdat het volledige softwarepakket is gearriveerd en als foutloos en echt kan worden bevestigd met behulp van de controlesommen en beveiligingscertificaten. Om veiligheidsredenen wordt de software pas bijgewerkt wanneer het voertuig stilstaat. Op die manier worden functionele verbeteringen en uitbreidingen geïnstalleerd. Nieuwe functies en opties kunnen ook worden besteld als onderdeel van het aanbod van functies op aanvraag (functions on demand). Hierdoor kan bijvoorbeeld een tweede eigenaar de uitrusting van het voertuig na aankoop aanpassen aan zijn persoonlijke wensen.
Audi rekent op een uitgebreid, dynamisch veiligheidsconcept voor de architectuur. De nieuwe architectuur ontkoppelt hard- en software meer dan ooit tevoren. Complexe functies worden overgeheveld van de perifere besturingseenheden naar de kernarchitectuur. Dat verbetert de veiligheid van het systeem en verlaagt tegelijkertijd de ontwikkelingskosten. Die aanpak vergemakkelijkt ook software-updates en maakt een veelzijdiger gebruik mogelijk.
Digitalisering voor comfort en infotainment
Dankzij de nieuwe elektronica-architectuur ervaren Audi-klanten de digitalisering van voertuigen directer dan ooit tevoren. Audi’s modelreeks Q6 beschikt over een volledig genetwerkt digitaal interieur op basis van de nieuwe E³ 1.2-architectuur.
De E³ 1.2-architectuur maakt het mogelijk om het aantal, de afmetingen en de resolutie van de beeldschermen in het voertuig verder te vergroten. Naast de E³-architectuur introduceert Audi ook een gestandaardiseerd infotainmentplatform op basis van het besturingssysteem Android Automotive.
Iedereen die in de toekomst rijdt met een Audi Q6-model, zal op veel manieren profiteren van de uitgebreide connectiviteit in het voertuig. Zo kan een slimme en lerende spraakassistent een groot aantal voertuigfuncties bedienen, leren van het gedrag en de handelingen van de bestuurder en voorspellende suggesties doen die zijn aangepast aan de situatie. Aangezien de software voortdurend over-the-air wordt bijgewerkt, zijn alle voertuigsystemen altijd up-to-date. Dankzij de store voor apps van derden kunnen gebruikers veel van hun favoriete apps rechtstreeks in de auto installeren en gebruiken op het beeldscherm in het voertuig. Het is ook mogelijk om met deze apps te communiceren via spraakinvoer.
Krachtig, compact en slim: de hoogspanningsbatterij voor het Premium Platform Electric
- Volledig herontwikkelde hoogspanningsbatterij met hoge energiedichtheid vereist minder installatieruimte
- Twaalf modules met 180 prismatische cellen, slim thermisch beheer en 800V-architectuur verbeteren de oplaadprestaties
- Batterijlay-out maakt assemblage van meer batterijen in kortere tijd mogelijk
De Q6 e-tron-modelreeks, gebouwd in Ingolstadt, is het eerste volledig elektrische model dat in grote volumes wordt geproduceerd op de Duitse Audi-locatie. Tegelijkertijd consolideert het merk met de vier ringen op zijn hoofdzetel nieuwe vaardigheden en technologieën met de assemblage van de nieuw ontwikkelde hoogspanningsbatterij voor het Premium Platform Electric (PPE). Dankzij de nieuwe batterijassemblage vergroot Audi geleidelijk het verticale productiebereik voor volledig elektrische modellen en doet de ervaring op voor de latere productie van batterijmodules.
Als onderdeel van de productie van de Audi Q6 e-tron-modelreeks worden dagelijks ongeveer 1.000 hoogspanningsbatterijen (HV) geassembleerd op een oppervlakte van ongeveer 30.000 vierkante meter. In totaal werken er ongeveer 300 werknemers in drie ploegen aan de assemblage van batterijen. De automatiseringsgraad loopt op tot ongeveer 90 procent. Voor elke hoogspanningsbatterij daalt de productietijd van ongeveer twee uur naar slechts 55 minuten. Vergeleken met de batterijsystemen die Audi tot nu toe heeft gebruikt, bestaat de batterij voor het PPE uit slechts 12 modules met in totaal 180 prismatische cellen. Ter vergelijking: de hoogspanningsbatterij in de Q8 e-tron (stroomverbruik (gecombineerd) in kWh/100 km: 24.4 – 20.1 (WLTP); CO2-uitstoot (gecombineerd) in g/km: 0) bestaat uit 36 modules en 432 cellen. De aanzienlijke vergroting van de cellen hangt nauw samen met de systeemspanning van 800 volt om de best mogelijke balans tussen rijbereik en oplaadprestaties te bereiken.
Voor het PPE bedraagt de verhouding tussen nikkel, kobalt en mangaan in de cellen ongeveer 8:1:1, met een verlaagd aandeel kobalt en een verhoogd aandeel nikkel, wat van bijzonder belang is voor het milieu.
De vermindering van het aantal modules voor de PPE-batterijen biedt een reeks voordelen. De batterij, die modulair kan worden gebruikt voor modellen met een hoge vloer en modellen met een vlakke vloer, vereist minder installatieruimte, is lichter en kan beter worden geïntegreerd in de botsstructuur en het koelsysteem van het voertuig. Er zijn ook minder kabels en hoogspanningsconnectoren nodig. Het aantal schroefbevestigingen is aanzienlijk verlaagd. Bovendien zijn de elektrische verbindingen tussen de modules korter, wat de verliezen en het gewicht aanzienlijk beperkt. Een in de batterijbehuizing geïntegreerde koelplaat zorgt voor een homogene warmteoverdracht en dus voor een bijna-optimale conditionering van de batterij. De beschermende zijskirts van warmgevormd staal zitten niet vast aan de batterij, maar zijn zeer stevig bevestigd aan het koetswerk. De bodembekleding van vezelcomposietmateriaal is eveneens nieuw. Die constructie draagt bij tot nog meer gewichtsbesparing en verbetert de thermische isolatie tussen de batterij en de omgeving. Daardoor kan de batterij van het PPE efficiënter worden verwarmd of afgekoeld.
Batterijcapaciteit van 100 kWh en oplaadvermogen tot 270 kW
De hoogspanningsbatterij voor het PPE is volledig herontwikkeld en de structuur is vereenvoudigd. Ze is uitgerust met 12 modules en 180 cellen en heeft een bruto-opslagcapaciteit van 100 kWh (94,9 netto). Voor elke module zijn 15 elektrochemische cellen in serie geschakeld. Het maximale oplaadvermogen voor de 100kWh-batterij bedraagt 270 kW. Voor de Audi Q6 e-tron-modelreeks is ook een variant met een capaciteit van 83 kWh beschikbaar. Die bestaat uit 10 modules en 150 cellen. Dankzij haar geoptimaliseerde celchemie en krachtige thermische beheer kan de 100kWh-batterij in 21 minuten van 10 tot 80 procent worden opgeladen aan een geschikt snellaadstation. Een rijbereik tot 255 kilometer bijladen is mogelijk in slechts tien minuten.
De batterijmanagementcontroller (eBMC), een centrale besturingseenheid die speciaal is ontwikkeld voor het PPE, is verantwoordelijk voor het stroombeheer dat nodig is voor snel en batterijvriendelijk opladen. De eBMC is volledig geïntegreerd in de hoogspanningsbatterij. In het kader van een permanente monitoring sturen de twaalf celmodulecontrollers (CMS) gegevens zoals de momentane moduletemperatuur of de celspanning naar de eBMC, die zijn informatie, bijvoorbeeld over de laadstatus (SoC), doorstuurt naar de high-performance computer HCP4 (onderdeel van de nieuwe elektronica-architectuur E³ 1.2). Die computer stuurt op zijn beurt gegevens naar het nieuwe voorspellende thermische beheer, dat de koel- of verwarmingscirculatie regelt met het oog op optimale batterijprestaties.
Aan een laadstation dat met 400V-technologie werkt, is voor het eerst ‘bank charging’ mogelijk. De 800V-batterij wordt automatisch verdeeld in twee batterijen met dezelfde spanning, die vervolgens parallel kunnen worden opgeladen met maximaal 135 kW. Beide helften van de batterij worden eerst op hetzelfde oplaadniveau gebracht en vervolgens samen opgeladen.
Efficiënt thermisch beheer voor een kortere oplaadtijd, een groter rijbereik en een langere levensduur
Slim thermisch beheer levert een essentiële bijdrage tot de hoogstaande oplaadprestaties en lange levensduur van de hoogspanningsbatterij in het PPE. Het belangrijkste onderdeel is het voorspellende thermische beheer, dat gegevens van de navigatie, de route, de vertrektimer en het gebruiksgedrag van de klant aanwendt om de behoefte aan koeling of verwarming vooraf te berekenen en deze zowel efficiënt als op het juiste moment te leveren. Als een klant naar een HPC-laadstation rijdt dat deel uitmaakt van de geplande route, bereidt het voorspellende thermische beheer het DC-oplaadproces voor en koelt of verwarmt het de batterij in die mate dat ze sneller kan opladen, waardoor de oplaadtijd wordt ingekort. Als er een steile helling op de route ligt, past het thermische beheer de temperatuur van de hoogspanningsbatterij aan door middel van de juiste koeling om een hogere thermische belasting te voorkomen.
Als de klant geen informatie verstrekt waaruit voorspellende data kunnen worden afgeleid, regelt een standaardalgoritme het thermische beheer van de hoogspanningsbatterij. Dat algoritme verzamelt ook heel wat informatie en reageert op de rijsituatie. Als de bestuurder bijvoorbeeld de efficiency-modus heeft geselecteerd in het keuzemenu, wordt de conditionering van de batterij later geactiveerd en kan het reële rijbereik worden vergroot, afhankelijk van het rijgedrag. In de dynamic-modus wordt gemikt op optimale prestaties. Als de verkeerssituatie echter geen dynamische rijstijl toelaat, zal het thermische beheer daarop reageren en het energieverbruik minimaliseren voor het conditioneren van de batterij.
Postconditionering en continue conditionering zijn ook nieuw in het thermische beheer van het PPE. Die functies bewaken de batterijtemperatuur gedurende de hele levensduur van de auto, zodat de batterij in het optimale temperatuurbereik wordt gehouden, zelfs wanneer het voertuig stilstaat – bijvoorbeeld bij hete buitentemperaturen. Deze maatregel draagt ook bij tot een langere levensduur van de batterij.
Door de hoge temperatuurhomogeniteit binnen in de batterij kunnen de prestaties worden verhoogd. Daarom wordt de koelvloeistof onder de modules geleid volgens het U-stroomprincipe. De koelplaat van de batterij is ook een structureel onderdeel van de batterij, waardoor een extra vloerpaneel in de hoogspanningsruimte van de batterijbehuizing kan worden geëlimineerd en de thermische verbinding met de modules kan worden geoptimaliseerd met behulp van een warmtegeleidende pasta.
Focus op oplaadprestaties – het nieuwe Premium Platform Electric (PPE)
- Maximaal oplaadvermogen van 270 kW voor een groot deel van de oplaadtijd – tot 255 kilometer rijbereik bijladen in slechts tien minuten
- Gestandaardiseerde communicatie tussen laadstation en voertuig
Bij het ontwerpen en ontwikkelen van de hoogspanningsbatterij voor het Premium Platform Electric (PPE) gaf Audi prioriteit aan zowel rijbereik als oplaadprestaties. Geavanceerd thermisch beheer voor de batterij, een elektrisch systeem van 800 volt en een groot aantal efficiëntiemaatregelen rond de nieuwe elektromotoren maken rijden en opladen tot een zorgeloze ervaring.
Met een laadstatus (SoC) van ongeveer tien procent volstaan aan een snellaadstation met een maximaal oplaadvermogen van 270 kW slechts tien minuten om onder ideale omstandigheden tot 255 kilometer rijbereik bij te laden. Een huzarenstukje dat fundamenteel mogelijk wordt gemaakt door de 800V-architectuur, de nieuwe preconditionering van de hoogspanningsbatterij en het nieuwe voorspellende thermische beheer in het PPE. De hoogspanningsbatterij in de Audi Q6 e-tron-modelreeks bestaat uit twaalf modules en heeft een bruto-opslagcapaciteit van 100 kWh. Na de marktlancering wordt die versie gevolgd door een andere variant met tien batterijmodules en een bruto-opslagcapaciteit van 83 kWh. Slechts 21 minuten volstaan om de hoogspanningsbatterij op te laden van 10 tot 80 procent. Het hoge oplaadvermogen over een langere periode draagt aanzienlijk bij tot de klantvriendelijke oplaadprestaties van de op het PPE gebaseerde modellen. Het maximale DC-oplaadvermogen van de productieversie van de Audi Q6 e-tron bedraagt 270 kW.
Aan laadstations die met 400V-technologie werken, is ‘bank charging’ mogelijk. De bijbehorende hoogspanningsschakelaars in de batterijmanagementcontroller (BMCe) worden geactiveerd voordat het oplaadproces begint. Dat verdeelt de 800V-batterij in twee batterijen met dezelfde spanning, die vervolgens parallel kunnen worden opgeladen met maximaal 135 kW. Indien nodig worden beide helften van de batterij eerst op hetzelfde oplaadniveau gebracht en vervolgens samen opgeladen.
Het oplaadbeheer ondersteunt de internationale oplaadstandaard CSS (Combined Charging System). Voor snel en betrouwbaar opladen beheert de high-performance computer HCP5 het proces binnen de nieuwe domeincomputerstructuur van de elektronica-architectuur E³ 1.2. Een communicatiebesturingseenheid, de Smart Actuator Charging Interface Device (SACID), fungeert als interface om een verbinding tot stand te brengen tussen het voertuig en het laadstation en stuurt de inkomende gestandaardiseerde informatie naar de HCP5-domeincomputer.
Voor de PPE-modellen voor de Europese markt plant Audi DC- en AC-oplaadmogelijkheden via een CCS-comboconnector links achteraan op het voertuig. Een extra AC-oplaadconnector zal aan de andere kant van het voertuig worden geïnstalleerd. De Audi Q6 e-tron-modelreeks laadt standaard op met 11 kW wisselstroom. Dat betekent dat een lege batterij ’s nachts kan worden opgeladen. Opladen met 22 kW wisselstroom wordt later als optie aangeboden. De oplaadkleppen kunnen eenvoudig elektronisch worden geopend via het MMI-display of door zachtjes op het capacitieve midden van de klep zelf te drukken. Nadat de laadkabel is verwijderd, sluit de oplaadpoort automatisch.
Plug & Charge-functionaliteit is standaard voorzien in de Q6 e-tron-modelreeks. Plug & Charge is momenteel beschikbaar bij de laadstations van IONITY en andere aanbieders van oplaadpunten, en zal bij steeds meer providers beschikbaar komen. Hier is het alleen nodig om de laadkabel in te pluggen na een eenmalige activering in het voertuig. Voertuig en laadstation communiceren via een versleutelde verbinding. Het oplaadproces start automatisch en de facturatie gebeurt via het betaalmiddel dat is opgeslagen in de myAudi-app, zoals een creditcard.
