Zcela nové uspořádání pohonu quattro pro elektricky poháněné modely
Optimalizované rozdělování hnací síly mezi nápravy i mezi jednotlivá kola
Výhody: variabilní, dynamický, precizní a výkonný při maximální hospodárnosti

Praha, 13. srpna 2020 – Audi udává již čtyři desetiletí takt trvalým pohonem všech kol quattro, který přinesl změnu paradigmat v oblasti poháněcích systémů ve světě automobilů včetně motoristického sportu. Značka Audi využívá nyní rozsáhlé know-how, získávané již od roku 1980, k dalšímu kroku. S elektrickým pohonem quattro v modelech řady e-tron vytyčuje Audi další milník, tentokrát v éře elektromobility. Potěšení z jízdy a hospodárnost se zde snoubí v jednom celku.

Audi vytváří z pohonu quattro a modelů e-tron přesvědčivou kombinaci vysokých výkonů a mimořádné hospodárnosti. Společnost velkosériově vyrábí pohon všech kol, který je nesmírně variabilní, dynamický a precizní. Současně však efektivně využívá disponibilní energii.

Proč sází Audi na elektrický pohon všech kol?

„Elektrické quattro je pro nás dokonalou kombinací skvělých výkonů a vysoké hospodárnosti,“ říká Michael Wein, vedoucí projektu regulačních systémů pohonu všech kol. „Kombinujeme hospodárnost pohonu jedné nápravy s trakcí a dynamikou pohonu všech kol.“ U aktuální modelové řady e-tron pohání vůz při dobré trakci pouze zadní kola. Motor pohonu předních kol se sice otáčí, ale není napájen. Protože se jedná o asynchronní elektromotor, nevznikají přitom žádné elektrické ztráty vyplývající z jeho principu činnosti. Toto uspořádání pohonu má tedy nízkou spotřebu elektrické energie. Přední náprava se připojí až v okamžiku, kdy je to opravdu nezbytné – například při požadavku mimořádné jízdní dynamiky, přenosu vysokého točivého momentu nebo poklesu adheze na mokru, znečištěné vozovce nebo sněhu. Řidič si toho přitom ani nevšimne, protože celý proces je otázkou několika milisekund.

Co je na elektrickém pohonu quattro v porovnání s konkurencí tak jedinečné?

Audi je prvním výrobcem, který v modelu e-tron S umožňuje vysokou variabilitu rozdělování točivého momentu na základě uspořádání pohonu s jedním elektromotorem na přední nápravě a dvěma elektromotory v jedné skříni na zadní nápravě. Ve spojení s komplexním systémem elektronického řízení řeší elektrické quattro konflikt protichůdných požadavků na dynamiku a hospodárnost. Jako výchozí totiž používá pohon zadní nápravy, k němuž se variabilně a neznatelně připojuje pohon přední nápravy. Audi přitom integruje další doplňkové funkce. Mezi ně patří variabilní rozdělování točivého momentu mezi zadní kola, optimalizace přenosu hnací síly brzdnými zásahy na jednotlivých kolech, která simuluje funkci uzávěrky mechanického diferenciálu, a velmi výkonná rekuperace systémem elektrického pohonu. Řidič navíc může přizpůsobovat vysokou variabilitu systému svým požadavkům individuálním výběrem jízdních režimů.

Kdy aktivují modely e-tron a e-tron S svůj elektrický pohon všech kol?

Elektrický pohon všech kol se aktivuje při poklesu adheze povrchu vozovky, při mimořádně dynamické jízdě, případně pokud řidič požaduje vysoký výkon nebo maximální rekuperaci – tedy získávání kinetické energie při brzdění a setrvačné jízdě. Pokud je zpomalení nižší než 0,3 g, pracují elektromotory jako generátory, využívají přitom kinetickou energii vozu a přeměňují ji na elektrickou energii, která se ukládá do akumulátorů. To platí pro více než 90 procent všech brzdných manévrů v každodenním provozu. Systém plynule připojí hydraulickou brzdovou soustavu až při vyšším tlaku na pedál brzdy. Při brzdění z rychlosti 100 km/h dokáže například e-tron S získávat zpět kinetickou energii výkonem až 270 kW. Pro porovnání: Ve Formuli E to je 250 kW. Vyžaduje-li řidič při zrychlování maximální výkon, poskytují modely e-tron S nejvyšší výkon 370 kW a točivý moment 973 N.m. U funkcí pohonu i rekuperace rozhodují síťově propojené řídicí jednotky vždy o nejlepším poměru rozdělování točivého momentu pro příslušnou situaci.

Jaké možnosti nabízí elektrické quattro oproti konvenčnímu pohonu všech kol?

U modelů Audi e-tron pohání přední a zádní nápravu vždy jeden elektromotor. Varianty e-tron S mají odlišné uspořádání s jedním elektromotorem na přední nápravě a dvěma elektromotory na zadní nápravě. Audi e-tron S přitom disponuje ještě agilnějším pohonem quattro díky elektrické funkci variabilního rozdělování točivého momentu mezi zadní kola. Velkou výhodou je jednoduchá konstrukce bez mechanického propojení obou elektromotorů na zadní nápravě. Funkce elektronicky řízené uzávěrky diferenciálu a sportovního diferenciálu zajišťuje výhradně software. Značka Audi tak díky inteligentnímu řízení pohonu realizovala aktivní a zcela variabilní rozdělování točivého momentu mezi pravé a levé kolo zadní nápravy.

Jak dosáhla značka Audi tak vysoké variability elektrického pohonu?

Audi kombinuje ve velkosériové výrobě nové uspořádání pohonu s komplexním ovládáním a řízením. Všechny důležité softwarové komponenty včetně jejich síťového propojení pocházejí přitom z vlastního vývoje. V porovnání s mechanickým pohonem všech kol jsou reakce elektrického pohonu mimořádně rychlé. Reakční doba elektrického rozdělování točivého momentu mezi zadní kola je pouhých 30 milisekund – jedná se o dobu, která uběhne od okamžiku zjištění stavu senzory až po odpověď v podobě aktivní změny poměru rozdělování točivého momentu. To je jen jedna čtvrtina doby odezvy mechanického systému. Elektrické pohony navíc poskytují výrazně vyšší točivé momenty. Na vnější kolo v zatáčce lze přenášet až o 220 N.m vyšší točivý moment. V důsledku převodu to znamená až 2100 N.m působících na kolo. Pohon tak při průjezdu zatáčkou vytváří požadovaný silový moment, který způsobuje otáčení vozu kolem svislé osy. Vůz se ještě ochotněji natočí do zatáčky a jeho chování je mimořádně agilní. Velmi precizně lze optimalizovat také trakci při nízké adhezi na sněhu nebo ledu. Systém zjišťuje adhezi poháněných kol a ideálně ji využívá přenosem optimálního točivého momentu. Výsledkem je zvýšení celkové úrovně trakce.

Jak se dosahuje tak vysoké preciznosti řízení?

Předpokladem pro tyto softwarové funkce je inteligentní síťové propojení. Řídicí jednotka pohonu DCU (Drive Control Unit) rozhoduje o hnací síle jednotlivých elektromotorů. Rozhodující je přitom nejvyšší možná účinnost pro optimalizaci hospodárnosti. Integrující řídicí jednotka elektronické podvozkové platformy ECP (Electronic Chassis Platform) sleduje na základě signálů od senzorů provozní stav vozu a vypočítává ideální poměry rozdělování točivého momentu mezi nápravy i mezi jednotlivá kola. Systém řízení jízdní dynamiky přitom zahrnuje řízení pohonu quattro, elektrické rozdělování točivého momentu mezi zadní kola a selektivní rozdělování hnací síly mezi jednotlivá kola brzdnými zásahy na přední nápravě. Brzdy modelu e-tron S na limitu jízdní dynamiky mírně zpomalují jen přední kolo na vnitřní straně zatáčky, u modelu e-tron se jedná o kola přední i zadní nápravy. Prostřednictvím mechanického diferenciálu se tak přenáší vyšší hnací síla na vnější kolo, resp. kola, a vůz reaguje na řízení při vjezdu do zatáčky mimořádně agilně. Protiprokluzový systém TCR (Traction Control System) pracuje v jednosekundovém taktu, protože jednotlivé funkční moduly byly přemístěny z elektronicky řízeného stabilizačního systému ESC (Electronic Stability Control) do výkonové elektroniky přímo na elektromotorech. Řídicí jednotka pohonu přitom koordinuje funkce protiprokluzového systému a řízení pohonu všech kol. Pro inženýry bylo prioritou sportovní základní nastavení s agilními jízdními vlastnostmi.

Může řidič ovlivňovat charakteristiku elektrického pohonu quattro?

Řidič může přizpůsobovat elektrický pohon quattro svým požadavkům prostřednictvím hned dvou regulačních systémů. Pro modely e-tron sériově dodávaný systém Audi drive select nabízí sedm jízdních režimů comfort, auto, dynamic, efficiency, individual, allroad a offroad. Díky tomu lze přizpůsobovat mimo jiné elektrický pohon všech kol, ale i podvozek a další systémy stavu vozovky a individuálním preferencím. Elektronicky řízený stabilizační systém ESC (Electronic Stability Control) zahrnuje čtyři provozní módy Normal, Sport, Offroad a Off. Na nezpevněných cestách optimalizuje mimo jiné regulaci stabilizačního, protiprokluzového a brzdového systému a aktivuje sériově dodávaného asistenta pro sjíždění strmých svahů. Řidič může navíc volit tři stupně rekuperace. Stupeň 0 znamená setrvačnou jízdu vozidla, stupeň 1 způsobuje mírné zpomalení. U stupně 2, který dosahuje zpomalení až 0,13 g a získává zpět největší množství energie, může řidič ovládat vůz jedním pedálem. V manuálním režimu zůstává vůz vždy u aktuálně zvoleného stupně rekuperace.