Souhra hardwaru a softwaru: Od klasického mechanického systému k plně integrované řídící jednotce

Značka Audi způsobila přesně před 40 lety revoluci v automobilovém světě. Trvalý pohon všech kol quattro, představený v roce 1980, znamenal nový přístup k podvozkové technice. Quattro je dodnes zásadním pilířem sloganu „Náskok díky technice“. Díky inteligentnímu síťovému propojení prostřednictvím elektronické podvozkové platformy ECP (Electronic Chassis Platform) mohou inovativní podvozkové systémy maximálně rozvíjet svůj potenciál. Mezi ně patří například elektromechanická stabilizace bočního náklonu eAWS, předvídavý aktivní podvozek nebo dynamické řízení všech kol DAS.

Systém integrovaného řízení brzdové soustavy iBRS (integrated Brake Control System) v modelu Audi e-tron ukazuje, že se hospodárnost stala vedle komfortu a sportovnosti třetím těžištěm vývoje podvozků. Budoucí jednotka řízení jízdní dynamiky bude mít podobu technicky vyspělé řídicí jednotky, která současně ovládá až 90 komponentů.

Na cestě k integrovanému mozku jízdní dynamiky

Audi kontinuálně rozvíjí myšlenku integrace technologií podvozku a pohonu. Budoucí procesor integrovaného řízení jízdní dynamiky bude mít pod kontrolou jak podélnou a příčnou dynamiku, tak i řízení energetických toků a pohonu. Téměř současně bude pod jeho taktovkou probíhat rekuperace kinetické energie při brzdění, optimalizace tlumicí síly v řádu milisekund a precizní řízení vozidla v jízdním pruhu. Úkol pro vývojáře budoucích generací podvozků je totiž jasný. Hlavní roli bude hrát kromě ještě většího rozsahu mezi sportovním a komfortním nastavením také integrace technologií pro hospodárný provoz.

Procesor jízdní dynamiky bude centrálně ovládat téměř všechny funkce podvozku, pohonu a rekuperačního systému, které mají vliv na podélnou, příčnou a vertikální dynamiku. Svým výkonem bude výrazně překonávat současnou elektronickou podvozkovou platformu EFP. Oproti dnešním systémům pracuje cca desetkrát rychleji a ovládá až 90 komponentů systému – u aktuální platformy ECP jich je 20. Novinkou je jeho modulární využitelnost ve spojení s různými druhy pohonu. Uplatnění nalezne ve vozech se spalovacími motory nebo hybridními či elektrickými pohony, s pohonem předních nebo všech kol, případně s pohonem zadních kol u elektromobilů. Centrální jednotka pro řízení jízdní dynamiky umožní kromě funkcí „Car-to-X“ také funkce na požádání (Function-on-Demand). Její přesné datové výpočty využijí rovněž asistenční funkce.

Audi sází při vývoji podvozkových technologií na rozsáhlejší síťové propojení jednotlivých mechatronických komponentů podvozku a funkcí vozidla na základě inteligentního elektronického řízení. Elektronická podvozková platforma ECP (Electronic Chassis Platform) nalezla první uplatnění v roce 2015 v modelu Audi Q7. V současnosti propojuje v modelech Audi střední, vyšší a luxusní třídy jednotlivé komponenty podvozkových systémů. Díky tomuto inteligentnímu síťovému propojení mnoha po desetiletí zdokonalovaných podvozkových technologií, jakými jsou například trvalý pohon všech kol quattro, adaptivní vzduchové odpružení nebo dynamické řízení všech kol, prostřednictvím ECP se značce Audi daří úspěšně překlenovat propast mezi požadavky na nejvyšší úroveň jízdního komfortu a maximální jízdní dynamiku.

Síťové propojení umožňuje dosud nevídaný rozsah nastavení od komfortního až po sportovní

Skvělým příkladem mimořádného úsilí, které Audi vynakládá na technické koncipování podvozků, je elektrická stabilizace náklonu v modelech Audi SQ7 a SQ8. Tento systém dokáže maximálně rozvinout svůj potenciál právě díky inteligentnímu síťovému propojení. Boční náklon SUV vyšší třídy je při průjezdu zatáčkou a náhlých změnách směru minimální. Systém navíc umožňuje těmto modelům Audi v segmentu SUV vyšší třídy dosud nevídanou příčnou dynamiku. Pro řidiče to znamená nezapomenutelné zážitky z jízdy.

Elektronicky řízené ovládání příčného zkrutného stabilizátoru snižuje v rychle projížděných zatáčkách boční náklon. Během milisekund se plynule vytvoří na vnější straně točivý moment až 1200 N.m, který působí vzhůru proti odstředivé síle. Díky tomu lze dosáhnout v zatáčce vyšší rychlosti a výrazně se zmírní reakce vozu na dynamické změny. Při jízdě přímým směrem, například na nerovné silnici, odpojí planetová převodovka obě poloviny stabilizátoru, čímž se zvýší úroveň jízdního komfortu. Elektronická podvozková platforma v roli centrální řídicí jednotky přitom zohledňuje také informace od ostatních podvozkových technologií ve výbavě modelů SQ7 a SQ8, jakými jsou řízení všech kol, vzduchové odpružení nebo sportovní diferenciál systému quattro. Tato úzká spolupráce podvozkových systémů Audi přináší řidiči nevšední zážitky z jízdy s velmi precizní ovladatelností a vysokou úrovní agility.

Dalším výjimečným podvozkovým systémem, který výrazně zvyšuje úroveň komfortu, je aktivní podvozek v Audi A8. Jedná se o zcela aktivní systém odpružení s elektromechanickým ovládáním. Každému kolu náleží jeden elektromotor napájený hlavní elektrickou sítí s napětím 48 V. Elektronická podvozková platforma vysílá ovládací signály pro aktivní podvozek v pětimilisekundovém taktu. Řemenový převod a kompaktní harmonická převodovka zvyšují točivý moment elektromotoru na 1100 N.m a přenáší jej na ocelovou otočnou trubku. Od konce zkrutné tyče působí síla přes pákový mechanismus a spojovací tyč na zavěšení. Na přední nápravě se přenáší na tlumicí a pružicí vzpěry adaptivního vzduchového odpružení, na zadní nápravě na příčná ramena.

Tímto způsobem lze každé kolo modelu Audi A8 samostatně zdvihnout vzhůru nebo stlačit dolů, a tím aktivně přizpůsobovat polohu karoserie stavu vozovky. Aktivní podvozek tak dynamicky reguluje polohu karoserie v každé jízdní situaci. Díky této flexibilitě dosahují možnosti nastavení jízdních vlastností zcela nové šíře. Zvolí-li řidič v systému Audi drive select režim dynamic, chová se vůz sportovněji. Do zatáček vjíždí s tuhým nastavením a úhel bočního náklonu karoserie je přibližně poloviční v porovnání s normálním podvozkem. Při brzdění je náklon karoserie kolem příčné osy sotva patrný. Naproti tomu v režimu comfort vůz plavně překonává jakékoli nerovnosti, aniž by o tom cestující měli sebemenší ponětí. Aktivní podvozek tlumí pohyby karoserie průběžným přiváděním energie do karoserie, nebo jejím odváděním – v závislosti na příslušné jízdní situaci. Vůz tím řidiče a cestující do jisté míry „izoluje“ od mechanických a jízdních vlivů.

Hrozí-li boční náraz rychlostí více než 25 km/h, zvýší aktivní podvozek karoserii modelu A8 ve zlomku sekundy až o 80 milimetrů. Druhý účastník nehody tak narazí do limuzíny v místech, která jsou ještě odolnější. Deformace vnitřního prostoru a zatížení cestujících, především v oblastech hrudníku a břicha, se tím sníží až o 50 procent v porovnání s bočním nárazem bez zvýšení karoserie. I v této situaci nese odpovědnost za řízení aktivního podvozku a propojení s ostatními podvozkovými systémy, například vzduchovými pružinami, ECP. Výsledkem je nejvyšší úroveň jízdního komfortu a maximální bezpečnost.

Získává ten, kdo brzdí – systém integrovaného řízení brzdové soustavy v modelu Audi e-tron

Systém integrovaného řízení brzdové soustavy iBRS (integrated Brake Control System) v modelech Audi e-tron zřetelně ukazuje, k jak úzkému vzájemnému propojení dochází v oblasti technologií podvozku a pohonu. Hospodárnost se tak vedle komfortu a sportovnosti stává třetím významným parametrem ve vývoji podvozků.

Systém rekuperace přispívá až 30 procenty k dojezdu elektricky poháněného SUV. Systém iBRS zahrnuje jak oba elektromotory, tak i integrovanou hydraulickou brzdovou soustavu. Poprvé jsou přitom kombinovány tři různé druhy rekuperace: páčkami manuálně ovládaná rekuperace při uvolnění pedálu plynu, automatická rekuperace při uvolnění pedálu plynu s využitím předvídavého asistenta pro hospodárnou jízdu a rekuperace při brzdění s plynulými přechody mezi elektrickým a hydraulickým brzděním. Do zpomalení 0,3 g uskutečňuje Audi e-tron rekuperaci bez použití konvenčních brzd výhradně prostřednictvím elektromotorů – do tohoto režimu spadá více než 90 procent všech zpomalení v běžném provozu. Díky tomu se prakticky všechny běžné brzdné manévry energeticky využívají k nabíjení akumulátorů.

Řidič může měnit intenzitu rekuperace při uvolnění pedálu plynu ve třech stupních páčkami na volantu. V nejnižším stupni se vůz po uvolnění pedálu plynu pohybuje setrvačností bez dodatečného brzdného momentu. V nejvyšším stupni snižuje elektricky poháněné SUV rychlost jízdy velmi citelně, a řidič tak může zpomalovat a zrychlovat pouze ovládáním pedálu plynu, čímž se zcela mění zážitek z řízení vozidla. Při tomto zpomalování není nutné používat brzdový pedál. Teprve v situaci, kdy rychlost jízdy poklesne pod 10 km/h nebo v níž řidič brzdovým pedálem požaduje zpomalení větší než 0,3 g či při zcela nabitých akumulátorech a nemožnosti rekuperace, přicházejí na řadu kotoučové brzdy.

Díky novému konceptu elektrohydraulického ovládání, který Audi používá jako první výrobce na světě v sériově vyráběném automobilu s elektrickým pohonem, jsou přechody mezi zpomalováním elektrickou rekuperací pomocí elektromotorů a mechanickým brzděním hydraulicky ovládanými konvenčními kotoučovými brzdami pro řidiče neznatelné. Modulace brzdného účinku brzdovým pedálem je jasně definovaná a konstantní jako u vozidla s konvenčním spalovacím motorem a hydraulickou brzdovou soustavou. Brzdový pedál je oddělený od hydraulické soustavy, přechody mezi brzděním elektromotory a třecími brzdami jsou plynulé a pro řidiče při ovládání pedálu brzdy nepostřehnutelné.

Výše uvedené vlastnosti jsou výsledkem náročné konstrukce elektrohydraulického systému. Hydraulický píst v kompaktním brzdovém modulu vytváří dodatečný tlak, jímž zvyšuje brzdný moment rekuperačního systému. Při automatizovaném brzdění v nebezpečné situaci uběhne mezi zahájením zpomalení a dosažením maximálního brzdného tlaku mezi brzdovým obložením a brzdovými kotouči pouhých 150 milisekund. Systém integrovaného řízení elektrohydraulické brzdové soustavy rozhoduje v závislosti na jízdní situaci, zda bude Audi e-tron zpomalovat rekuperací pomocí elektromotorů, kotoučovými brzdami, nebo kombinací obou systémů – a to elektricky individuálně na každé nápravě. Elektricky poháněné SUV tímto systémem cíleně využívá svůj maximální potenciál pro rekuperaci.

Síťové propojení má i u systému integrovaného řízení brzdové soustavy zásadní roli. Systém iBRS je při své činnosti podporován sériově dodávaným asistentem pro hospodárnou jízdu, který rozpoznává provozní podmínky, dopravní situaci v okolí vozidla a průběh trasy pomocí radarových senzorů, obrazů z kamer, dat navigačního systému a informací z komunikace „Car-to-X“. Pokud by bylo smysluplné, aby dal řidič nohu z pravého pedálu, obdrží příslušný pokyn na digitálním panelu přístrojů Audi virtual cockpit. Ve spolupráci s adaptivním asistentem řízení, dodávaným na přání, dokáže asistent pro hospodárnou jízdu elektricky poháněné SUV navíc předvídavě zpomalovat a zrychlovat.