Audi e-tron – Elektrické možnosti

Pokud se u automobilů Audi objeví v názvu dodatečné označení e-tron, prozrazuje to verzi schopnou pohybu i na delší vzdálenosti prostřednictvím elektrického pohonu...

Paleta těchto vozů se postupně rozrostla od čistě elektrického pohonu přes varianty Plug-In Hybrid, a jak je u značky Audi tradicí, zahrnuje i vozy s po­honem všech kol quattro, vytvořeným elektrickou hnací soustavou. Dokonce i během vývoje supersportovního kupé R8 vznikla posléze jeho elektrická verze Audi R8 e-tron, jež upoutala zájem vytvořením rekordních časů na Severní smyčce Nürburgringu. U špičkového typu R8 e-tron pohánějí oba elektromotory o společném výkonu 280 kW a točivém momentu 820 N.m zadní kola s možností jejich individuálního zatížení torque vectoring, dovolujícího bezpečnější a dynamičtější průjezdy zatáček.

Potřebná energie pro pohon se čerpá pouze z článků Li-Ion s kapacitou 48,6 kWh, které jsou ulo­ženy jak ve středním tunelu, tak i napříč před zadní nápravou. Na extrémně náročné, 20,832 kilometru dlouhé trati Nürburgring, kde výkonný sportovní vůz spotřebuje až 65 l benzinu na 100 km, kapacita akumulátorů ­tohoto elektromobilu vystačí na dvě extrémně rychlá kola. Ke snížení spotřeby pomáhá ­rekuperace energie, když při zpomalování oba elektromotory pracují v generátorovém režimu a výrazně tak ulehčují práci elektro­mechanickým brzdám kol zadní nápravy. Audi R8 e-tron zrychluje z 0 na 100 km/h za 4,6 sekundy, jeho rychlostní maximum je omezeno na 200 km/h a jako dojezd udává výrobce 215 kilometrů...

Pouze technickou studií ryzího elektromo­bilu je čtyřsedadlový Audi A2 Concept, který propojuje technologii e-tron s ultralehkou stavbou a dalšími podněty pro vozy budoucnosti. Tak třeba řízení a brzdy jsou převedeny na elektrické ovládání by-wire a vůz využívá komfortnější indukční dobíjení. Větší Audi A3 e-tron Concept byl navržen jako ­paralelní Plug-In Hybrid. Jeho čtyřválec 1.4 TFSI dává výkon 155 kW, elektromotor přispívá 20 kW a oba pohánějí přední kola. Akumulátory Li-Ion 12 kWh v čistě elektrickém módu dovolují dojezd asi 50 km. Automobil přijde v roce 2014 do sériové produkce jako Plug-In Hybrid, o něco později budou v obdobném uspořádání pohonu také Audi A4 a velké SUV Q7. Zajímavou alternativou ke koncepci paralelního hybridu je ­rozdělení výkonu spalovacího motoru a elektromotoru mezi jednotlivé nápravy. Pro takovou studii e-tron quattro byl vybrán osobní automobil Audi A5. Motor 2.0 TFSI, uložený vpředu, doplnily dva elektromotory, jeden na přední a druhý na zadní nápravě. Jako Plug-In Hybrid se tento A5 e-tron Quattro nabíjí ze zásuvky.

Pozoruhodný prototyp Audi e-tron Spyder, navržený rovněž jako Plug-In Hybrid, má pohon všech kol uspořádán poněkud jinak. Jeho vznětový šestiválec 3.0 V6 TDI/ 221 kW (300 k), 650 N.m, s dvojicí plnicích turbodmychadel je uložen uprostřed vzadu a po­hání zadní kola. Těm v kratších intervalech může vypomáhat dvojice elektromotorů pohonem kol předních (celkem 64 kW, 352 N.m). Potřebnou energii získávají při brzdění prostřednictvím akumulačního systému, jenž využívá kinetickou energii setrvačníku (jako v závodním prototypu Porsche 911 GT3 R Hybrid, viz AR 12/’10). Pro provoz hlavně v městských aglomeracích je navržen Audi A1 e-tron s prodlužovačem dojezdu Range Extender, tvořeným malým spalovacím motorem a generátorem.

Flotila dvaceti vozů se průběžně testuje v různých částech Německa; s tím, že účastníci testu mají k dispozici i referenční Audi A1 s motorem 1.4 TFSI. Přední kola pohání elektromotor 75 kW, 240 N.m; dojezd v plně elektrickém režimu je asi 50 km (s prodlužovačem 250 km). Pro dobíjení akumulátorů Li-Ion 12 kWh se využívá generátor, poháněný jednorotorovým motorem Wankel 254 cm³, uloženým v zadní ­části vozu, s výkonem v první fázi 15 kW, ve druhé pak 25 kW. Z testování tohoto kon­ceptu mimo jiné vyplynulo, že se vzdálenost ujetá v čistě elektrickém provozu po seznámení řidičů s novou technologií postupně navyšovala z původních 76 až na 91 %. Dalším posunem v oblasti elektromobility by mohla být koncepce Audi Dual-Mode Hybrid, která se v současné době nachází ve fázi předvývoje a ve zkouškách je zatím jen několik exemplářů, postavených na bázi Audi A1.

Schéma pohonu je nezvykle zeštíhlené. V podstatě jej tvoří v jednom kompletu spalovací motor, dva elektromotory a jednostupňová převodovka. Spalovací motor prezentuje nově vyvinutý zážehový tříválec 1.5 TFSI, odvozený z dvoulitrového čtyřválce, schopný výkonu 95 kW a točivého momentu 200 N.m. Tento motor je propojen s elektromotorem EM1 ve formě úzkého kotouče, jenž zastává funkce spouštěče a generátoru; maximum jeho výkonu je 50 kW a točivého momentu 210 N.m. Pro elektrickou trakci je určen druhý elektromotor EM2 o výkonu 85 kW a točivém momentu 250 N.m. Jednostupňová převodovka umožňuje spalovací motor včetně generátoru prostřednictvím ­zubové spojky od zbývající hnací větve odpojit nebo naopak připojit.

Dual-Mode Hybrid může pracovat v několika režimech. Od rozjezdu do rychlosti 55 km/h, což představuje městský provoz, obstarává pohon samotný elektromotor EM2. Pokud by akumulátor ­neměl již dostatek energie, systém krátkodobě přejde na sériový provoz, při němž elektrickou energii vyrábějí spalovací motor 1.5 TFSI a generátor EM1. Jízda s elektropohonem je možná do rychlosti 130 km/h. Od cca 55 km/h dochází k zapojení spalovacího ­motoru a elektromotoru EM1 do hnacího systému. V tomto hybridním módu rozho­duje řídící jednotka, jaký podíl jednotlivé agregáty na pohonu dostanou.

Po dosažení 130 km/h je pohon záležitostí převážně spalovacího motoru, pouze v případě nutnosti jej může podpořit elektromotor EM1, buď pro zvýšení systémového výkonu, anebo sní­žení spotřeby. Jak jsme si vyzkoušeli, jízda s koncepčním vozem je už v tomto stupni vývoje na velmi solidní úrovni popsaných ­režimů, jejichž střídání řidič při krátkých ­jízdách prakticky postřehne jen podle údajů na přídavném kontrolním displeji. Koncepční Audi A1 Dual-Mode Hybrid disponuje systémovým výkonem 130 kW, zrychlení na sto zvládá za méně než devět sekund. Akumulátor 17,4 kWh, z větší části uložený pod zadními sedadly, zaručuje dojezd s elektropohonem asi devadesát kilometrů. Normovaná spotřeba se pohybuje kolem 1,0 l/100 km, což odpovídá výfukovým emisím CO₂ 23 g/km. Stále je ovšem tento vůz ­pouze nositelem nového technického ře­šení, a o tom, zda přijde do sériové výroby, rozhodnuto nebylo.

Nicméně na autosa­lonu Mondial de l’Automobile 2012 v Paříži byl shodný princip pohonu Dual-Mode ­Hybrid prezentován také u konceptu Audi Crosslane Coupé, který je víceméně designovou studií příštího nového modelu Q2. Do popisované kategorie elektromobilů patří i projekt e-performance, vyvíjející modulární systém jejich stavby. Dnes je pro řešení tohoto zadání využíván výzkumný automobil Audi F12 s možností testování různých konfigurací základních částí. Zásobník elektrické energie vytvářejí dva od sebe oddělené bloky akumulátorů s kapacitou 38,9 kWh, jeden v podélné ose, druhý napříč před zadní nápravou, oba chlazené kapalinou a s hmotností kolem 400 kilogramů. Pohon vozu obstarávají tři elektromotory. Každé z obou zadních kol je přes jednostupňový převod spojeno s vlastním asynchronním motorem 50 kW, 200 N.m, a jejich řízení umožňuje měnit tažnou sílu v příčném směru (opět torque vectoring), tady záležitost bezpečné změny směru jízdy za vysokých rychlostí.

Vpředu je umístěn synchronní motor, který přes dvoustupňovou převodovku a diferenciál se závěrem pohání přední kola. Novinkou je přepí­nací vysokonapěťová elektrická palubní síť, kde oba akumulátory mají různá výstupní napětí 148 a 222 V. Stejnosměrný měnič DC/DC reguluje i vyžadované jednotné napětí systému, takže v dílčím zatížení to je z hlediska účinnosti asi 200 V, se zvyšujícími se nároky na výkon napětí stoupá až na 440 V. Hmotnost vozu F12 se pohybuje kolem 1650 kg, zrychlení 0 – 100 km/h zvládá za ­necelých 7 sekund, největší rychlost je omezena na 180 km/h a dojezd činí asi 200 km. Zbývá dodat, že se technologie e-tron objevila i na závodní dráze. V roce 2012 debutoval typ Audi R18 e-tron Quattro v závodech sportovních prototypů WEC (viz AR 5 a 8/’12). Kola jeho zadní nápravy pohání vznětový ­motor 3.7 V6 TDI o výkonu přes 375 kW (510 k) a točivém momentu 850 N.m prostřednictvím šestistupňové sekvenční převodovky. Na přední nápravě umístěná jednotka motor/generátor MGU při brzdění přeměňuje zís­kanou energii na stejnosměrný proud po ­roztočení setrvačníku až na 45 000 min‑1 ve vzduchoprázdném prostoru skříně. Tuto akumulovanou energii může řidič opět využít při výjezdu ze zatáčky, kdy elektromotory jed­notky MGU 2x 75 kW krátkodobě pohánějí přední kola (dobu a způsob aktivace určují sportovní řády FIA). Jako vítěz závodu 24 h Le Mans 2012 byl typ R18 e-tron Quattro nejen rychlejší, ale také hospodárnější. Spotřeboval o 10 procent méně motorové nafty než o rok dříve vítězný Audi R18 TDI s klasickým uspořádáním pohonu zadních kol.

Převzato z časopisu

Fotogalerie