Zo laat Audi mild hybride steeds meer lijken op normaal hybride

In de strijd om de CO2-uitstoot verder terug te dringen komt Audi met MHEV plus, een variatie op de al bekende mild-hybride techniek. Het werkt niet met één maar met twee elektromotoren waardoor het – hoewel het ‘slechts’ een 48-volt systeem is – meer trekjes krijgt van een normale hybride aandrijflijn: het is in staat om de auto louter elektrisch aan te drijven. Weliswaar kortstondig, maar toch. Behalve een lagere uitstoot en dito verbruik zorgt MHEV plus ook voor hogere prestaties en meer comfort.

Wat is het verschil met een gewone mild hybrid?

Van oorsprong is ‘mild-hybrid’ de aanduiding voor start/stop-systemen en startmotoren die de verbrandingsmotor een klein beetje assisteren. Dat is ook bij Audi’s MHEV plus het vertrekpunt. Aan de verbrandingsmotor zit een via een riem werkende startgenerator (BAS, belt alternator starter).

Audi gaat nu een stap verder en monteert aan de uitgaande as van de versnellingsbak een tweede elektromotor, aangeduid als de power train generator (PTG). Doordat de PTG aan de uitgaande kant van de versnellingsbak zit kan hij zijn werk onafhankelijk van de verbrandingsmotor doen en is daardoor in staat om, zonder dat de benzine- of dieselmotor draait, de auto aan te drijven en ook energie te genereren. Bij de oorspronkelijke MHEV-techniek wordt bij het afremmen op de motor weliswaar door de BAS energie opgevangen, maar daarnaast vooral ook afgeremd op de compressie van de verbrandingsmotor. Bij MHEV plus kan er ook alleen op de PTG afgeremd worden en dat levert veel meer op.

De tweede elektromotor (de PTG) is bij Audi's MHEV plus verbonden met de uitgaande as van de versnellingsbak.

Deze Audi’s krijgen MHEV plus

In eerste instantie zal Audi MHEV plus toepassen bij auto’s op het nieuwe Premium Platform Combustion (PPC), met de motor in lengterichting en de versnellingsbak daarachter. Het is de bedoeling dat we het dit jaar al gaan zien in drie verschillende modellen: de A5, de Q5 en nog een derde model (het wordt nog niet bevestigd, maar we denken aan de A7 die gebruik maakt van dezelfde PPC-architectuur). Bij de Q5 gebruikt Audi het MHEV plus-systeem in combinatie met de 2.0 TFSI, de 2.0 TDI en de 3.0 V6 TFSI. In de A5 komen we het systeem alleen tegen bij de 2.0 TDI en de 3.0 V6 TFSI (dat is dan in de S5). Gek genoeg niet in combinatie met de viercilinder 2.0 TFSI, daar zien ze bij Audi te weinig winst. Dat laatste is best opmerkelijk, de A4 (de voorganger van de A5) was er wel als 2.0 TFSI MHEV. Op de Nederlandse markt verschijnt de nieuwe Q5 alleen als plug-in hybride en is de nieuwe A5 niet verkrijgbaar met een dieselmotor, wat betekent dat MHEV plus bij ons voorlopig alleen verkrijgbaar is op de S5. Voor compactere auto’s, die van zichzelf al minder CO2 uitstoten, is de absolute winst met MHEV plus kleiner, terwijl de kosten relatief hoger zijn. Vandaar dat voor die auto’s zoals de Audi A3 op basis van het MQB-platform vooralsnog geen MHEV plus is gepland.

Audi S5.

Wat levert MHEV plus op?

Hoe groot de winst van MHEV plus in de Q5 is, houdt Audi nog even voor zichzelf. Over de A5 zijn ze in Ingolstadt een stuk concreter. Bij de A5 2.0 TDI is er volgens Audi een CO2-reductie tot 10 g/km mogelijk, wat neerkomt op een brandstofbesparing van 0,38 liter dieselolie per 100 km. En dat dan bij een totale uitstoot van 125 g/km en een verbruik van 4,8 l/100 km. Bij de S5 is de winst nog iets groter. De sportieveling stoot tot 17 g/km minder CO2 uit en heeft per 100 km 0,74 liter minder benzine nodig. De WLTP-uitstoot van de S5 bedraagt hierdoor 169 g/km en het WLTP-verbruik 7,4 l/100 km. De besparingen liggen bij de A5/S5 dus tussen de 7 en 9 procent.

Zo is MHEV plus opgebouwd

Audi’s MHEV plus bestaat simpel voorgesteld uit drie hoofdcomponenten: de BAS, de PTG (met elk hun eigen vermogenselektronica) en weggewerkt onder de vloer van de bagageruimte een 48-volt accu.

De PTG is met een tandwieloverbrenging verbonden met de secundaire oftewel de uitgaande as van de S tronic (Audi’s zeventraps DCT), zowel bij voor- als vierwielaandrijvers. Fysiek zit de PTG tegen de achterkant van de versnellingsbak gebouwd. In het geval van vierwielaandrijving (quattro in Audi-jargon) begint daar ook de cardanas richting het achterdifferentieel. De secundaire as loopt van voor tot achter door de versnellingsbak en is aan de voorkant daardoor altijd verbonden met het differentieel van de voorwielen. De PTG bestaat uit een vloeistof gekoelde synchroonmotor met permanente magneten die maximaal 18 kW (24 pk) en 230 Nm kan leveren. Als dynamo is de PTG in staat om maximaal 25 kW te genereren. Het maximum toerental dat de PTG aan kan, ligt bij 5.500 toeren per minuut. Afhankelijk van de auto en de uitvoering waarin het systeem zit wordt dat toerental bereikt tussen de 130 en 140 km/h. Bij hogere snelheden wordt de PTG met een klauwkoppeling ontkoppeld van de aandrijflijn. Ook wordt de PTG bij snelheden boven de 80 km/h al ontkoppeld wanneer de elektronica vindt dat de elektromotor niet nodig is. Dat is gunstiger dan hem loos te laten meedraaien, zoals dat bij inductiemotoren wel zonder weerstand kan. De klauwkoppeling werkt ongesynchroniseerd, synchronisatie vindt plaats door de elektromotor in de juiste positie te draaien. Dit gaat in de praktijk ongemerkt.

De elektromotor heeft overigens een afgeregeld werkgebied van -600 tot +5.500 tpm. Inderdaad -600, dat maakt het mogelijk om zonder achteruitversnelling achteruit te rijden op alleen de elektromotor. Overigens heeft de S tronic wel een achteruitversnelling, voor het geval de accu te ver is ontladen om nog elektrisch te kunnen rijden.

De BAS heeft een ander takenpakket. Enerzijds werkt hij als 48V-dynamo, maar fungeert ook als startmotor. In die rol is hij in staat om de verbrandingsmotor tot hogere toerentallen op te zwiepen dan een conventionele startmotor. Dat hogere startoerental heeft een gunstig effect op het verbruik en de uitstoot van de motor. Wanneer de verbrandingsmotor niet nodig is, zet de BAS de krukas in de juiste positie om later snel aanspringen te vergemakkelijken.

Bij MHEV plus heb je een extra grote startmotor, een elektromotor in de aandrijflijn en onder de vloer van de kofferbak een 48V-accu.

Is MHEV plus het begin van meer 48V-toepassingen?

Om verwarring te voorkomen met oranje hoogspanningskabels zijn de BAS en de PTG met paarse kabels verbonden met de accu. Die batterij is een lithium-ijzerfosfaat accu (LFP, wat we inmiddels kennen van Tesla en BYD) met een bruto capaciteit van 1,7 kWh. De accu is alleen bedoeld voor het MHEV plus-systeem en een elektrische aircopomp. Hoewel er met 48 volt meer mogelijk is, doet Audi dat in dit geval niet. Verwacht dus geen actieve stabilisatorstangen op 48 volt of een bij die spanning werkende elektrische turbo, zoals Audi die eerder wel toepaste. De rest van de auto werkt gewoon met 12 volt.

De accu heeft een eigen koelsysteem voor een optimaal werkgebied dat tussen de 25 en 60 °C ligt.

Wat merk je in de praktijk van MHEV plus?

De S5 is de eerste Audi met MHEV plus die naar Nederland komt. Een uitgebreide eerste rijtest maakten we eind vorig jaar al met die auto. Daarbij viel vooral op dat MHEV plus helemaal niet opviel, het beste compliment wat je de ingenieurs kunt geven. Nu duiken we dieper in MHEV plus. Op een met de auto-elektronica verbonden iPad wordt tijdens het rijden zichtbaar welke motor wat doet en ook hoeveel er nog in de accu zit.

Hoewel de S5 uitnodigt tot meer beginnen we rustig aan. De pook staat braaf in D (en nog niet in S, dat komt straks). Uitparkeren gaat volledig elektrisch, de PTG doet al het werk. In alle rust rijden we de straat uit. Ergens tussen de 30 en 40 km/h horen we de V6 aanslaan, schokvrij springt hij bij. Wanneer we even verderop met een constante snelheid rijden, is het weer alleen de PTG die aandrijft. Later zien we dat de accu niet alleen wordt geladen als je remt, de BAS en de PTG werken zo nu en dan ook als generator wanneer de benzinemotor aan het werk is. De V6 moet hierdoor iets meer presteren, maar dat is eigenlijk alleen maar gunstig: wanneer een verbrandingsmotor harden moet werken, doet hij dat met een beter rendement. De optimale acculading ligt overigens rond de 55 %. Er is dan genoeg energie aanwezig om vliegensvlug te assisteren en er is ook nog genoeg ruimte om remenergie op te vangen. Het zou zonde zijn wanneer we die gratis elektriciteit zomaar lieten lopen.

Bij manouvreren maar ook bij constante snelheden wordt de verbrandingsmotor buitenspel gezet en rijdt de auto alleen op de PTG.

Zorgt het ook voor meer comfort?

We zien op de iPad ook dat de BAS tijdens het opschakelen vliegensvlug de V6 tot het juiste toerental afremt voor de volgende versnelling. Dat is een stukje comfortverhoging. Tegelijkertijd geeft aan de andere kant van de versnellingsbak de PTG alles wat hij kan om de (weliswaar minimale) schakelpauze in te vullen. Hierdoor lijkt het welhaast alsof de S tronic naadloos en schokvrij zijn werk doet.

Hoewel de S tronic vliegensvlug schakelt is de PTG toch instaat om schakelpauzes in te vullen, dat zorgt voor extra comfort.

Wat voel je in het rempedaal?

Ook naadloos verloopt de overgang tussen regeneratief en mechanisch remmen. Bij niet al te diep intrappen van het rempedaal wordt er alleen op de PTG afgeremd, de meter op de iPad schiet door tot maximaal 25 kW. Moet er meer vertraagd worden, dan springen de schijfremmen bij. Het integrated brake control system (iBRS) regelt voor de bestuurder ongemerkt welk systeem er aan zet is. Daarbij zorgt het iBRS ook dat we onder alle omstandigheden een natuurlijke tegendruk van het rempedaal ervaren.

Is het ook iets voor sportievelingen?

Uiteindelijk is het tijd om de pook in S te zetten. De auto wordt direct een stuk gretiger; de V6 is nu continu actief. Op de iPad zien we dat de BAS en de PTG hem zo veel mogelijk proberen te ondersteunen, de elektromotoren zijn reageren nog net iets alerter op het gaspedaal dan de zescilinder. En is dat even niet nodig, dan zorgen ze dat de accu nu niet tot 55 procent maar tot de maximale 100 procent wordt opgeladen zodat er op afroep zoveel mogelijk elektrische energie is om de sensatie te verhogen. Het systeem mag dan wel primair bedacht zijn voor efficiëntie, het plezier hoeft daar niet onder te lijden.