Audi zvyšuje napätie

Tomáš Neuschl, 01.09.2014
Zaťaženie elektrickej siete moderných automobilov rastie a tradičná 12 V sústava začína strácať dych. Nové možnosti otvára vyššie napätie.

Aktuálne vývojové trendy automobilov smerujú k stále širšej ponuke komfortných a najmä bezpečnostných systémov. Na ich pohon a ovládanie sa takmer výlučne využíva elektrická energia, čo zvyšuje nároky na palubnú sieť, takže kabeláž osobného auta dnes máva stovky metrov a aj desiatky kilogramov.

Elektrický výkon je pri jednosmernej sústave daný súčinom napätia a prúdu. Pri danom napätí siete sa väčší výkon dosahuje zvýšením prúdu, čo si ale žiada primerane dimenzované vodiče s väčším prierezom a samozrejme i hmotnosťou a cenou. Ďalšie zvyšovanie výkonu preto speje k zvyšovaniu napätia. Pri osobných automobiloch je dnes štandardom 12 V sústava, pri nákladných 24 V. Aj kvôli zariadeniam, ktorých výkon sa počas prevádzky prudko mení sa však ich reálne možnosti vyčerpávajú a tak vývoj smeruje k sieťam s napätím 48 V.

Jednou z firiem, koketujúcich s touto myšlienkou je i automobilka Audi, ktorá v súčasnosti testuje 48 V sústavu na konceptoch A6 TDI a RS 5 TDI. Motory oboch automobilov využívajú preplňovanie turbokompresorom, ktorý je doplnený o ďalší kompresor, poháňaný elektromotorom. Jeho výkon by pri klasickej 12 V sústave znamenal mimoriadne vysoké prúdy, takže použitie vyššieho napätia je takmer nevyhnutné. Okrem toho je vítané napríklad aj pri systémoch regulujúcich parametre podvozku.

Technicky je palubná sústava oboch konceptov riešená ako hybridná, so základnou 12 V a doplnkovou 48 V vetvou, so vzájomným prepojením cez DC/DC prevodník. V aktuálnom štádiu vývoja je zdrojom energie 48 V časti lítium-ionový akumulátor a alternátor. Zapojenie umožňuje prevádzku v režime mild hybrid, kedy sa na pohon alternátora prednostne využíva kinetická energia auta pri jeho spomaľovaní so zaradeným prevodovým stupňom. Vtedy sa prejaví ďalšia výhoda 48 V sústavy, pretože alternátor je schopný pracovať s výkonom až 10 kW, čo je výrazne viac, než v súčasnosti, kedy je maximum tých najvýkonnejších asi 3 kW. Vďaka tomu je možné uchovanie výrazne väčšieho množstva energie, čo sa v praxi môže prejaviť úsporou paliva až 0,4 l/100 km a úmerným poklesom emisií CO2 o 10 g/km.