26.4.2024 | Svátek má Oto


AUTOMOBILY: Elektrický Dakar

9.6.2022

Když před dlouhými osmi lety Daimler představil svůj koncept Mercedes SLS Electric, v Top Gear se s ním svezl James May, byla to jedna z prvních kapek elektrického deště, který sliboval změnit motorsport.

Později, pro u nás málo známý, ale o to brutálnější závod do vrchu Pikes Peak, Volkswagen postavil v roce 2018 svůj speciál I.D. R EV a totálně ho ovládl.

A nyní přišlo na řadu Audi. To si již zajistilo hned několik vavřínů v různých soutěžích speciálů, například DTM/GT, ale teď se rozhodli borci z Ingolstadtu, že pokoří soutěž, která je synonymem slova dobrodružství. Dakar.

Pro mnohé z nás, kteří vyrůstali koncem osmdesátých a začátkem devadesátých, je to slovo spojené s představami písečných dun Afriky a spálené nafty kopřivnických tatrovek, které do cíle vodil těsně před startem tohoto ročníku zesnulý Karel Loprais.

Stejně jako odešel Mr. Dakar, tak i původní lokace Afrika. Nejprve byla nahrazena Jižní Amerikou a nyní se závod pořádá již druhým rokem v Saudské Arábii. Mnozí závodníci tento ročník hodnotili jako jeden z nejrychlejších a z toho důvodu i nejbrutálnějších pro techniku. Odnesli to i speciály od Audi se jménem RS Q e-tron, které sice v jednotlivých etapách neměly konkurenci, ale zklamalo zavěšení zadní nápravy, a tak se na předpokládané celkové vítězství dívaly jen z dálky. Zatím. Jsem si naprosto jist, že v tomto okamžiku (píšu tyto řádky čtyři měsíce po konci Dakaru) již mají stroje rozebrané do posledního šroubečku a letošní problém v příštím roce nezažijeme.

Proč toto auto považuji za tak zásadní, že jej mám v hledáčku? Protože poprvé úplně otočilo koncept aut poháněných více či méně elektřinou, jak jej známe, a svým způsobem tak sjednotilo automobilovou scénu. Jak pro elektromobilisty, tak pro „ropáky“ je jeho působení považováno za vítězství.

Až do nedávna existovaly buď čistě EV superspeciály, viz ten od VW, který za méně než osm minut zdolal trať, což v podstatě musel, protože akumulátory byly schopné vydržet jen minut dvanáct, nebo hybridy. Jejich asi nejlepší ukázkou, kromě zmiňovaných okruhových GT, jsou nové WRC hybridy s 1,6l turbomotory spřaženými se 100kW elektromotorem. Mimochodem, jedním z nových účastníků závodů je i Hyundai, kdo by to čekal, že?

Principem většiny závodních hybridů, podobně jako těch sériových, je pohon jedné či dokonce obou náprav spalovacím motorem a pomoc elektromotoru v okamžicích, kdy to je potřeba. Po nějakou dobu může být elektromotor dokonce hlavním pohonným systémem vozu, ale přesto starý dobrý spalovací/zážehový motor je připojen přes mechanické „něco“ ke kolům. To popíšeme posléze.

Uvedený koncept Audi kompletně překopala. Celé pohonné ústrojí je plně elektrické a jakákoliv mechanická síla ze spalovacího motoru se na něm nijak nepodílí. Ten je ve voze jen a pouze pro to, aby ve spojení s generátorem „došťouchával“ akumulátory.

Znalejší namítnou, že to není nic nového pod sluncem, že prakticky na stejném principu fungují už dobře století staré dobré diesel-elektrické lokomotivy, a budou mít zcela pravdu. Ale to bylo poprvé, kdy se v reálném provozu, tedy v závodě, vyzkoušela daná technologie na cestách necestách.
Má své nesporné výhody. Především v tomto uspořádání může spalovací motor fungovat za všech okolností v nejúčinnějším režimu, tedy s nejmenším množství zplodin. Díky čistě elektrickému pohonu je křivka výkonu velmi vyrovnaná, zrychlení okamžité a až do maximální rychlosti.

Má ale i nevýhody. Kapacita akumulátorů musí být velmi pečlivě spočítaná, aby nedocházelo k jejich úplnému vybití při dlouhém „tlačení na pilu“. Samotné akumulátory pak zažívají mnohem větší, dokonce bych se nebál říci brutálnější energetické výkyvy, kdy prakticky ve stejném okamžiku dochází k jejich nabíjení i vybíjení. To musí nutně dost rapidním způsobem snižovat jejich životnost. V podstatě totiž fungují jako obří superkapacitor. Energie jimi protéká tam a zpět podle toho, jak to do řídící jednotky naprogramovali inženýři závodního týmu. A že s tím museli mít opravdu celkem dost práce.

Popišme si situaci, ať je vidět ten rozdíl mezi starší verzí hybrid konceptu a touto novou.

Začněme s novinkou:

Řidič přijde k tomuto autu a místo nastartování jen zapne systém. V podstatě stejně jako kdyby zmáčkl tlačítko ON na domácím počítači. Magie za tímto strojem prověří veškeré systémy, zkontroluje stav nabití akumulátorů a připraví elektromotory k činnosti. V realitě je tento okamžik kratší než nastartování moderního vozu pomocí stejně vypadajícího tlačítka. Auto se může okamžitě rozjet, poháněno čistě elektřinou z akumulátorů. Po krátkém okamžiku elektronika prověří i stav spalovacího motoru a nastartuje jej. Nebo také ne. Podle programu profilu jízdy může tento interval může trvat vteřiny nebo i desítky minut. Po celou tu dobu je tedy vůz opravdu čistokrevným elektromobilem. Je ale jisté, že nakonec systém vyhodnotí, že je čas nahodit motor. Nebude k tomu potřebovat startér, použije generátor, aby roztočil klikovou hřídel, spustí palivové čerpadlo, díky senzorům časování ventilů bude vědět přesně kdy má vstřik vpustit palivo do válců a kdy má svíčka směs zapálit.

Svým způsobem to je podobný postup jako bylo před sto lety startování letadel, jen místo statečného mechanika, který by protáčel vrtulí je zde generátor a místo pilota čekajícího na signál „Kontakt!“ je zde výpočetní jednotka miliónkrát výkonnější, než měla celá mise Apollo.

Nějakou chvíli bude motor pracovat jen na tom, aby se ohřál na pracovní teplotu a dosáhl optimálních otáček. Stále se nebude nijak podílet na pohonu vozu, dokonce bude naopak nějakou energii z baterií brát. Až nastane okamžik kdy počítač vyhodnotí, že je čas a z generátoru, který se zatím kromě startu motoru jen vezl, se stane stroj na elektřinu.

Jestli do teď to pro elektroniku byla takříkajíc zívačka, od tohoto momentu se naopak celkem zapotí. Z generátoru do akumulátorů, potažmo do společného elektrického systému, půjde stále stejné množství energie (pro zjednodušení, těch režimů jistě bude několik, včetně „jedeme hodně dlouho do kopce na plný plyn a potřebujeme úplně všechno“) a druhý pramen té energie budou samotné akumulátory. Naopak elektromotory budou vysávat tuto energii jak moc a mocně budou řidiči na to šlapat. Potažmo se v případě Dakaru toho vůbec nebáli. Takže elektronika bude muset řešit dilema, zda posílat elektrony z generátoru přímo do elektromotorů, nebo jí část cpát do článků baterie, aby v okamžiku (často opravdu jen v příštím) je bylo možno odtamtud zase vyextrahovat do věčně hladových elektromotorů.

Pro neznalé oko je to prakticky totéž, co do této chvíle prováděly všechny hybridy, ale opak je pravdou. Proto si popišme tedy i toto soustrojí:

Hybridy totiž používaly systém spíše mechanický, kdy ten společný bod nebyla elektronická řídící jednotka, ale mechanické spojení elektrického a spalovacího motoru plus generátoru, nejčastěji v nějaké podobě planetové převodovky. Pro neznalé, planetová převodovka nemusí mít jen jeden vstup a výstup a měnitelný předem stanovený počet převodů mezi, jak je známe ze současných automobilů, ale každý vstup může být i výstup (zde například generátor a elektromotor) a jejich převod je zcela plynulý.

To není hloupé řešení, protože v podstatě zástavbově nahrazuje původní (objemově větší) spalovací motor s převodovkou. Ale funguje jen do určité velikosti všech jeho komponentů. V okamžiku, kdy je elektromotor výkonnější, se vše již pod společnou kapotu nevejde a elektřina pak obyčejně pohání jednu nápravu (často zadní) a ropa přední. Což znamená více mechaniky, a jak známo, jakmile se něco může o sebe třít, tak to také dělá, velmi agresivně a nejlépe do sebezničení.

Audi svým řešením většinu mechaniky elegantně obchází. V nejlepším případě toto provedení znamená, že každé kolo má vlastní elektromotor přímo připojený napevno, bez převodových koleček, dokonce bez diferenciálu mezi stranami či nápravami. Stejně tak sestava motor a generátor je v pevném spojení. S tím se potom dá doslova čarovat pomocí software způsoby, které v žádném případě už mechanika nezvládne. Každá zatáčka se dá projet s přesností na milimetry bez ztráty výkonu či adheze. Dokonce i v případě, že pod každou pneumatikou bude jiný materiál. Což je pro Dakar přímo typická situace. Ale nejen tam. Programování tohoto systému umožní jezdit bezpečně i na ledu, na zaprášené cestě, či, a to zní v souvislosti z Dakarem poněkud kuriózně, také na parkovišti. Díky tomu, že motory na jednotlivých kolech na stejné straně mohou jít tak říkajíc proti sobě, se tak poloměr zatáčení stává překonaným termínem. Tohle auto se dokáže totiž otočit na svém vlastním středu. Parkovací místo jen o centimetry větší, než samotný vůz už nemusí být jen pro stuntmany vjíždící tam smykem, tlačítko na středovém tabletu „najdi parkování“ to s pomocí senzorů vyřeší i pro zaměstnané mámy s dvěma dětmi na zadních sedačkách.

Všechny tyto novoty a vymoženosti byly důvodem, proč podporovatelé elektromobility prohlásili tento vůz za své vítězství.

A zároveň tak učinili i podporovatelé tradičních motorů, protože jen a pouze díky pomoci dvoulitrového oturbovaného monstra na místě zadních sedaček s nádrží o velikosti menšího tankeru tento zázrak elektro-techniky dojel dál než ke startovní čáře.

Pravda je ovšem taková, že ani jedna ze skupin nevyhrála. Cena těchto speciálů, podobně jako u těch okruhových, je prakticky nevyčíslitelná. Z kuloárů se nese šepot o pěti miliónech Euro za kus, čemuž se dá celkem dost dobře i věřit. To znamená, že pokud, paradoxně, nejste petrolejoví šejci, tímto autíčkem se nikdy nesvezete. A že většina technologií v něm použitých se k obyčejnému člověku dostane asi tak stejně, jako kdysi ve Formule 1 tak opěvovaný KERS, který teď mají prakticky jen Londýnské autobusy. Tím se ovšem svézt můžete. Jen rychlost bude poněkud odlišnější než na okruzích F1.

Elektřina změnila motorsport často k nepoznání. Některé z vlastností elektromotorů nemohou bez jisté závisti přejít ani ti největší škarohlídové. Ale ani ti největší optimisté nemohou tvrdit, že to hned tak půjde bez ropy. Zde je slovo synergie asi nejpříhodnější termín k použití. Tady někde se dají symbolicky podat ruce mezi jinak naprosto znepřátelenými tábory. Jenže se zdá, že jen a pouze tady. V reálném světě, bez pozlátka dobrodružství písečných dun, epických panoramat skalnatých hor ozářených žhavým sluncem, se nesportovně vede nenávistná rétorika, podkopávají se nohy, kladou překážky ve jméně imaginárního dobra, lže se a zákeřně podvádí.

Možná, že bychom všichni trochu toho sluníčka, písku a odstupu od přízemnosti potřebovali. On ten pohled na stroj řítící se pustinou prostě za to stojí.