Revolučné inovácie od Audi! Takto funguje hybridný systém novej generácie A8!

Redakcia, 27.01.2018
Jedným zo spôsobov ako zvýšiť efektívnosť pohonu spaľovacím motorom je rozšírenie fázy vypnutého motora do režimu jazdy a zvýšenie intenzity rekuperácie. Obidve tieto funkcie spĺňa pohon mild-hybrid vytvorený štartovacím generátorom RSG pripojeným k motoru drážkovaným remeňom. Značka Audi novým modelovým radom A8 odštartovala jeho plošné zavedenie do celého svojho modelového programu.

Štartovací generátor nie je nový vynález, niektorí dodávatelia automobilového priemyslu ho predstavili už pred viac ako desiatimi rokmi. V súčasnosti nadobudol na aktuálnosti v súvislosti so sprísňujúcimi sa európskymi limitmi flotilových emisií CO2. Dôležitým predpokladom pre široké uplatnenie štartovacieho generátora je prechod na elektrickú sústavu s vyšším napätím, ktorá zvyšuje jeho účinnosť.

Audi A8 je prvým sériovo vyrábaným automobilom na svete s hlavnou elektrickou sústavou s napätím 48 voltov. Síce už v roku 2016 takúto sústavu dostalo aj Audi SQ7 a následne Bentley Bentayga, no až v A8 je koncipovaná ako hlavná a 12-voltová sústava je iba pomocná pre niektoré spotrebiče. V prípade luxusných SUV koncernu Volkswagen to ešte bolo naopak – sieť 48 V slúžila ako pomocná pre ovládanie aktívnych elektrických stabilizátorov, resp. prídavného elektrického kompresora na prepĺňanie motora V8 TDI.

Štartovací generátor je jedným z dvoch hlavných prvkov pohonu mild-hybrid (MHEV, Mild Hybrid Electric Vehicles). Táto technológia je rovnako vhodná pre naftový i benzínový motor a môže prispieť k relevantnému zníženiu spotreby paliva. Napríklad pri benzínovom motore s objemom 3,0 litra technológia MHEV prináša úsporu paliva v reálnej premávke do 0,7 litra na 100 kilometrov. V novom Audi A8 sa používa vodou chladený štartovací generátor RSG (Riemen-Starter-Generator). Generátor namontovaný na čelnej strane motora V6, V8 alebo W12 je ku kľukovému hriadeľu motora pripojený vysoko zaťažiteľným drážkovaným remeňom. RSG dosahuje rekuperačný výkon až do 12 kW a poskytuje krútiaci moment 60 Nm. Druhým komponentom systému je lítiovo-iónová akumulátorová batéria s kapacitou 10 Ah pre hlavnú elektrickú sústavu. Pomocná sieť 12 V je prepojená s hlavnou sieťou cez menič jednosmerného napätia a má vlastnú batériu. Lítiovo-iónová akumulátorová batéria má približne rozmery veľkej olovenej batérie a je uložená pod podlahou batožinového priestoru. Optimálnu prevádzkovú teplotu batérie zabezpečuje regulované vzduchové chladenie.

Inovácie Audi

Ako to funguje?

Technológia mild-hybrid pracuje veľmi efektívne a komfortne. Keď vodič Audi A8 v rozsahu rýchlosti medzi 55 a 160 km/h uvoľní pedál akcelerátora, automatická prevodovka zaradí neutrál a motor sa vypne. Vozidlo tak môže až do 40 sekúnd jazdiť zotrvačnosťou s úplne vypnutým motorom. Pri jazde nízkou rýchlosťou sa fáza „stop-štart“ aktivuje už pri rýchlosti pod 22 km/h. Keď vodič opäť stlačí akcelerátor – počas jazdy alebo pri stojacom vozidle – štartovací generátor komfortne a ticho (bez mechanického hluku pastorka spúšťača na zotrvačníku) motor naštartuje roztočením na cieľové otáčky, kedy spaľovací motor plynulo zaberie. Výhoda RSG je zvlášť zreteľná keď sa vodič približuje k červenému semaforu alebo kruhovému objazdu. Keď sa semafor počas dobiehania k nemu prepne na zelenú alebo sa na objazde vytvorí medzera na zaradenie a vodič uvoľní brzdový pedál, spaľovací motor sa okamžite naštartuje a vozidlo plynulo zrýchľuje bez akéhokoľvek omeškania. Novinkou je funkcia prediktívneho komfortného štartu v premávke typu stop-and-go. Táto funkcia naštartuje motor keď sa vozidlo stojace pred Audi A8 dá do pohybu aj keď jeho vodič ešte drží stlačený brzdový pedál. V takomto prípade stratégia regulácie predpokladá, že vodič chce spontánne pokračovať v jazde.
Audi A8 má naďalej aj klasický spúšťač, ten sa však využíva iba na prvý štart studeného motora, kedy je motorový olej ešte studený a hustý. V takýchto podmienkach by drážkovaný remeň RSG mohol pri normálnom napnutí prešmykovať. Zväčšené napnutie by zasa neúmerne znižovalo životnosť špeciálneho remeňa. V mnohých situáciách je rekuperácia – teda premena kinetickej energie vozidla pri spomaľovaní – efektívnejšia ako jazda s vypnutým motorom. Na posúdenie situácie riadiaca jednotka pohonu v novom Audi A8 využíva prednú kameru a poznatky prediktívneho asistenta efektívnej jazdy, ktorý má k dispozícii dáta z navigácie a informácie z rozličných senzorov. Preto sa rekuperáciou energia získava nielen pri brzdení, ale aj vtedy, keď sa A8 s vypnutým motorom príliš blízko približuje k vozidlu idúcemu vpredu. Vysoká miera rekuperácie umožňuje skrátiť čas, keď štartovací generátor plní funkciu bežného alternátora, čiže dobíja batériu vozidla a tým odoberá výkon spaľovacieho motora, čo sa prejavuje na spotrebe paliva.

Inovácie Audi

Perspektívy

Hlavná elektrická sústava s napätím 48 V vytvorila optimálne predpoklady pre zavedenie systému RSG v ďalších nových modeloch Audi. V roku 2018 ju dostanú A7 Sportback a A6/A6 Avant novej generácie. Pre menšie modely s priečne uloženým motorom má Audi pripravený systém RSG s prevádzkovým napätím 12 V. Ten nie je až taký účinný, no pri malých úsporných motoroch má dostatočný efekt. Inú koncepciu štartovacieho generátora prezentovala štúdia SUV-kupé Audi Q8 sport concept, ktorá mala premiéru na ženevskom autosalóne v marci 2017. Tá mala štartovací generátor prstencového tvaru umiestnený medzi motorom a prevodovkou. Tento systém má výkon 20 kW a krútiaci moment až 170 Nm, takže už môže účinne podporovať spaľovací motor pri akcelerácii – motor 3.0 TFSI s ním dosahuje systémový maximálny krútiaci moment až do 700 Nm. Štúdia so systémovým výkonom 350 kW (476 k) akceleruje z 0 na 100 km/h za 4,7 sekundy a dosahuje maximálnu rýchlosť 275 km/h. Podľa Audi systém MHEV v tomto prípade znižuje spotrebu približne o jeden liter na 100 kilometrov.