61. Bosch Kolokvium 2013 – Každý gram se počítá

V roce 2020 mají mít osobní automobily prodávané v Evropě průměrné emise CO₂ ve výši pouhých 95 g/km; Bosch už nabízí soubor řešení ke splnění tohoto legislativního požadavku...

Přestože budou v Evropě platit v celosvětovém měřítku nejpřísnější emisní limity, podle představitelů společnosti Bosch nestojí jejich splnění po technické stránce nic v cestě. Zatímco v kategorii malých vozů postačí další optimalizace spalovacích motorů (ta má přinést v závislosti na kategorii vozidel snížení spotřeby až o dvacet procent proti stavu roku 2012), nevyhnou se automobilky u větších vozů hybridizaci poháněcího řetězce, aby bylo možné splnit limit emisí CO₂. Čím větší a těžší vůz, tím větší bude nutná míra elektrifikace. Alternativou elektrického hybridu se má stát levnější hydropneumatický systém, vyvinutý společností Bosch ve spolupráci s koncernem PSA Peugeot Citroën (viz AR 5/’13, PSA Hybrid Air). Přestože byl hydraulický hybrid od Bosche oceněn v anketě Mezinárodní motor roku 2013 jako nejvýznamnější technická novinka roku, bylo pro účastníky 61. Kolokvia pro mezinárodní motoristický tisk, které se konalo tradičně v areálu zkušebního polygonu Bosch v Boxbergu, velkým zklamáním, že si tento systém nemohli vyzkoušet v praxi kvůli dohodě s PSA. Navzdory tomu prezentoval Bosch v Boxbergu dostatek dalších zajímavých novinek, a to jak v oblasti pohonu, tak i na poli asistenčních systémů (k nim se vrátíme příště).

Mezi nejdůležitější novinky, jež se v dohledné době dostanou do sériové výroby, aby snižovaly spotřebu paliva a emise CO₂, patří systém rekuperace kinetické energie s podporou akcelerace BRS (Boost Recuperation System), jehož relativně jednoduchá konstrukce bez vysokonapěťové elektrotechniky představuje nákladově výhodné řešení pro kompaktní vozy. Systém BRS překlenuje propast mezi systémy Stop/Start a hybridním pohonem a v porovnání s vozem vybaveným systémem Stop/Start je schopen snížit spotřebu paliva až o 15 procent, přestože nabízí vyšší úroveň dynamiky díky podpoře akcelerace a ještě komfortnější vypínání a spouštění spalovacího motoru. Místo konvenčního generátoru zaujímá elektrický stroj, který pracuje s napětím 48 V a podle jízdní situace plní funkci generátoru, anebo elektromotoru s výkonem až 10 kW. Energie získávaná velmi účinnou rekuperací je ukládána do akumulátoru Li-Ion s kapacitou 0,25 kWh pro pozdější použití při podpoře akcelerace, či pro napájení konvenční palubní elektrické sítě 12 V prostřednictvím měniče DC/DC. Vzhledem k tomu, že napětí zůstává pod hranicí 60 V, nemusí mít technici v servisech speciální kvalifikaci pro práci s vysokonapěťovými systémy, což usnadňuje a zlevňuje údržbu a opravy.

Pro vozy s mechanickou převodovkou vyvíjí Bosch automatizovanou spojku eClutch, která má ušetřit pět procent paliva důsledným odpojováním motoru od hnacího řetězce v situacích, kdy řidič nepřidává plyn; motor tak může běžet na volnoběh. Systém eClutch umožňuje navíc rozjezd vozidla na první a druhých převodový stupeň bez nutnosti ovládat spojku, což řidiči ocení zejména při popojíždění v koloně vozidel. Ještě větších úspor lze v reálném provozu mimo město dosáhnout setrvačnou jízdou s vypnutým motorem (rozšířený systém Stop/Start) a využíváním dat z navigačního systému o průběhu trasy, aby mohl řidič dostávat včas pokyny k ubrání plynu, například před vjezdem do obce nebo před zatáčkou. Předpokladem pro vypínání spalovacího motoru za jízdy je samozřejmě zajištění plné funkčnosti všech ostatních vozidlových systémů, a to zejména z důvodu bezpečnosti. Většina nových vozů je již v současnosti vybavována elektrickým posilovačem řízení, proto se Bosch zaměřil na zajištění plné funkčnosti brzdové soustavy, jejíž součástí je v naprosté většině případů podtlakový posilovač, který však po vypnutí spalovacího motoru pozbývá funkčnosti.

Řešením, a to i pro všechna vozidla s elektrifikovaným pohonem, je elektronicky řízený elektromechanický brzdový posilovač Bosch iBooster, který ke své činnosti nevyžaduje podtlak vytvářený spalovacím motorem, takže spolehlivě pracuje i při setrvačné jízdě s vypnutým motorem nebo při čistě elektrickém pohonu. Další předností je téměř třikrát rychlejší nárůst brzdného tlaku (během 120 milisekund) než u dosavadních systémů, čímž se ušetří cenné zlomky sekundy při automatickém nouzovém brzdění. V systému iBooster snímá čidlo sílu vyvíjenou řidičem na pedál brzdy. Ovládací síla řidiče je následně zesilována elektromotorem s dvoustupňovým převodem podle pokynů elektronické řídicí jednotky. Z hlediska bezpečnosti je důležité, že přímé mechanické spojení mezi pedálem brzdy a hlavním brzdovým válcem zůstává zachováno. iBooster umožňuje zpomalení až 0,3 g výhradně rekuperací, při silnějším zpomalení přicházejí ke slovu klasické třecí brzdy. Zkušební jízda s tímto systémem ukázala, že přechody mezi jednotlivými režimy jsou zcela plynulé. Charakteristiku systému lze navíc přizpůsobit libovolným požadavkům. Výroba systému bude zahájena letos pro tři typy osobních vozů. Bosch počítá s tím, že iBooster ve střednědobém horizontu zcela nahradí běžný podtlakový posilovač s čidlem podtlaku a podtlakovým čerpadlem.

Podle prognózy společnosti Bosch má mít ze 113 milionů nových vozidel vyrobených v roce 2020 jen 12,1 milionu pohon s různou mírou elektrifikace. Překážkou jsou především akumulátory, u nichž je nutné snížit náklady na kWh na polovinu a prodloužit dojezd minimálně na dvojnásobek, aby mohlo dojít k opravdovému průlomu. V systémech elektrického pohonu a rekuperace kinetické energie hraje velkou roli výkonová elektronika, která plní především roli rozhraní mezi elektromotorem, resp. generátorem, a akumulátorem. Bosch nyní nabízí pro hybridní vozy a elektromobily výkonovou elektroniku generace 2.2 a 2.3, která dosahuje v kombinaci s elektromotorem účinnosti 92 %. Elektronické komponenty, přeměňující stejnosměrný proud (akumulátor) na střídavý (elek-tromotor/generátor), jsou uloženy v hliníkovém pouzdru. Nejnovější generace INVCON 2.3 používá pulzní měnič pro rozsah napětí 150 až 430 V (pro rekuperaci a pohon) a stejnosměrný měnič (napájí 12V palubní síť). Kromě napětí si mohou výrobci automobilů zvolit i tvar pouzdra výkonové elektroniky pro různá místa uložení. Rozměry jsou však v každém případě o třetinu menší než u minulé generace.

Bosch nabízí nejen výkonovou elektroniku, ale i kompletní řešení elektrického pohonu, které nalézá uplatnění například v novém elektromobilu Fiat 500e. Jeho synchronní elektromotor SMG 180/120 s permanentním magnetem poskytuje nejvyšší výkon 80 kW a maximum točivého momentu 196 N.m. Bosch dodává pro Fiat 500e rovněž akumulátor Li-Ion s prismatickými články o celkové kapacitě 24 kWh. Po ujetí 140 km trvá kompletní dobití necelé čtyři hodiny. Pro plně hybridní systémy nabízí Bosch elektromotory s výkonem 20 až 40 kW, akumulátory Li-Ion s kapacitou 0,8 až 1,5 kWh a měniče DC/DC. Hybridní systémy s vnějším dobíjením mají díky kapacitě akumulátoru až 12 kWh čistě elektrický dojezd až 60 km s omezením rychlosti na 120 km/h a v kombinovaném režimu EU snižují spotřebu paliva minimálně o 50 %. Elektromotory poskytují v těchto aplikacích výkon 30 až 80 kW. Hybridní techniku Bosch Plug-In používá například Porsche Panamera S E-Hybrid.

Převzato z časopisu

Fotogalerie