Audi e-tron se řadí s hodnotou součinitele aerodynamického odporu vzduchu 0,28 na vrchol segmentu SUV. Propracovaná aerodynamika významně přispívá k prodloužení dojezdu a týká se téměř všech oblastí konstrukce automobilu. Promyšlenost detailů začíná připevněním akumulátorů k podlaze a končí virtuálními vnějšími zpětnými zrcátky s malými kamerami, která slaví premiéru v sériově vyráběném automobilu.
Změna myšlení pro elektrickou mobilitu
Hmotnost elektromobilu má na jeho spotřebu elektrické energie mnohem menší vliv, než je tomu u vozu se spalovacím motorem. I těžký elektromobil jezdí ve městě hospodárně, protože dokáže velkou část energie, kterou vynaloží na zrychlení, před příštím červeným semaforem získat zpět rekuperací. A při cestování na dlouhé vzdálenosti, pro které je Audi e-tron jako stvořené, hrají hlavní roli zcela jiné faktory. Jako u každého automobilu ustupují v tomto případě valivý odpor a setrvačnost do pozadí již od rychlosti jízdy 70 km/h a hlavní roli začíná hrát aerodynamický odpor vzduchu. Energii, nezbytnou k jeho překonání, již nelze získat zpět. Z toho důvodu se inženýři při vývoji modelu Audi e-tron zaměřili na aerodynamiku, která je rozhodující v situaci, kdy se již automobil nachází v rychlém pohybu. Díky vytříbeným aerodynamickým opatřením nabízí Audi e-tron vysokou hospodárnost, která umožňuje dosahovat dojezdu, vhodného i pro cestování na dlouhé vzdálenosti. Podle zkušební metodiky WLTP ujede Audi e-tron na jedno nabití akumulátorů více než 400 kilometrů.
Každá tisícina se počítá: aerodynamický odpor vzduchu
Audi e-tron je elektricky poháněné SUV pro sport, rodinu a volný čas. Jako typický zástupce značky v segmentu vyšší třídy nabízí dostatek prostoru pěti cestujícím a velký zavazadlový prostor. Audi e-tron má rozvor 2928 milimetrů, vnější délku 4901 milimetrů a výšku 1616 milimetrů. Vzhledem k vnější šířce 1935 milimetrů je sice čelní plocha (A) relativně velká, celkový aerodynamický odpor (cxx A) činí však jen 0,74 m2, což je lepší hodnota než u Audi Q3.
Za tento výsledek vděčí Audi e-tron hodnotě součinitele aerodynamického odporu vzduchu (cx) 0,28. Ta přináší zákazníkovi bezprostřední výhody, protože u elektromobilů hraje aerodynamický odpor vzduchu ještě větší roli než u konvenčně poháněného vozu. V tomto případě se počítá každý detail. Snížení hodnoty součinitele aerodynamického odporu vzduchu (cx) o jednu tisícinu prodlouží zákazníkovi dojezd v každodenním provozu o půl kilometru.
Aerodynamická opatření podrobně
Celkový koncept modelu Audi e-tron s velkorysou nabídkou vnitřního prostoru nebyl během vývoje aerodynamiky nikdy zpochybněn. Inženýři Audi dosáhli hodnoty cx= 0,28 nejrůznějšími aerodynamickými opatřeními ve všech oblastech karoserie. Některá z těchto technických řešení jsou patrná na první pohled, naproti tomu ostatní odvádějí svou práci ve skrytu. Audi e-tron díky tomu snižuje hodnotu součinitele aerodynamického odporu vzduchu o téměř 70 tisícin. V typickém provozním profilu to v rámci zkušebního cyklu WLTP znamená prodloužení dojezdu o 35 kilometrů na jedno nabití akumulátorů. Pokud by inženýři chtěli dosáhnout uvedeného prodloužení dojezdu snížením hmotnosti, museli by ušetřit více než půl tuny.
Nově vyvinutá: sériová vnější zpětná zrcátka
Vnější zpětná zrcátka představují pro proudící vzduch nepoddajnou překážku. Proto jsou při optimalizaci aerodynamiky mimořádnou výzvou. Inženýři a designéři vyvinuli pro Audi e-tron nové tvarové a konstrukční řešení, jež klade proudícímu vzduchu jen nepatrný odpor. Vnější zpětná zrcátka jsou poprvé u vozu Audi připevněna ke spodní okenní liště. Kryty zrcátek mají na pravé a levé straně odlišné tvary a s bočními okny fungují jako malé difuzory. V porovnání s konvenčními vnějšími zpětnými zrcátky snižují součinitel aerodynamického odporu vzduchu o 5 tisícin.
Světová premiéra: virtuální vnější zpětná zrcátka
Poprvé v sériově vyráběném automobilu jsou pro Audi e-tron na přání nabízena virtuální vnější zpětná zrcátka, která snižují součinitel aerodynamického odporu vzduchu o dalších 5 tisícinv porovnání s již aerodynamicky optimalizovanými sériově dodávanými vnějšími zpětnými zrcátky a zároveň jsou mimořádným prvkem díky svým aerodynamickým vlastnostem i nevšednímu vzhledu. Do šestiúhlého zakončení nízkého nosného tělesa je integrována malá kamera. Funkce vyhřívání ji chrání před zamlžením a námrazou, aby byla zaručena dobrá viditelnost za každého počasí. Každý nosný díl má navíc ukazatel směru LED a na přání kameru systému Top View. V porovnání se sériovými vnějšími zpětnými zrcátky je inovativní konstrukce výrazně užší. Vnější šířka vozidla se tak zmenší o 15 centimetrů a navíc se citelně sníží již beztak nízká hladina vnitřního hluku. V interiéru elektromobilu Audi e-tron zobrazují záběry z kamer displeje OLED, umístěné v přechodu mezi přístrojovou deskou a výplněmi dveří.
Kompletně zakrytá: spodní část vozidla
Mnoho aerodynamických opatření modelu Audi e-tron se projevuje v oblastech, které zůstávají zákazníkovi v každodenním provozu skryty. Rovná spodní část vozu s celoplošným zakrytím přinesla v porovnání s konvenčním vozidlem snížení cxo 17 tisícin. Hlavním komponentem je hliníkový panel o tloušťce 3,5 milimetru, který zespodu chrání akumulátory před poškozením, například odletujícími kameny nebo obrubníkem.
Elektromotory na nápravách a závěsy kol jsou zakryty materiálem ze slisovaného rouna, který zároveň pohlcuje hluk. Spoilery před předními koly minimalizují nežádoucí turbulence proudícího vzduchu v oblasti podběhů kol. Proud vzduchu je tak cíleně veden kolem kol.
Na zadní nápravě modelu Audi e-tron mají příčná ramena vlastní kryty. Stupňovitý difuzor pod zadním nárazníkem zpomaluje zrychlený proud vzduchu zpět na rychlost okolního proudícího vzduchu a minimalizuje nežádoucí turbulence. Drobnými, smysluplnými detaily na spodní části vozu jsou také body, v nichž jsou vysokonapěťové akumulátory přišroubovány ke karoserii. Podobně jako golfový míček mají miskovité prohlubně. Tyto „důlky“ s průměrem a hloubkou několika centimetrů zajišťují ještě lepší proudění vzduchu než rovná plocha.
Otevřený nebo zavřený: variabilní otvor pro přívod chladicího vzduchu
Vylepšením součinitele aerodynamického odporu vzduchu o 15 tisícinpřispívá k hospodárnosti variabilní otvor pro přívod chladicího vzduchu. Mezi maskou chladiče Singleframe a chladiči je umístěn modul se dvěma žaluziemi, které jsou podle potřeby otvírány a zavírány malými elektromotory. Každá žaluzie je složena ze tří lamel. Aerodynamické prvky a tvarové díly, vyrobené pěněním, utěsňují oblast před variabilním otvorem pro přívod chladicího vzduchu tak, aby přiváděný vzduch proudil bez turbulencí. Pěnový materiál zároveň pohlcuje nárazovou energii při kolizi v nízké rychlosti, čímž přispívá také k ochraně chodců.
Řídicí jednotka ovládá variabilní otvor pro přívod chladicího vzduchu s ohledem na maximální hospodárnost a při své činnosti zohledňuje velký počet parametrů. Jede-li Audi e-tron rychlostí v rozsahu 48 až 160 km/h, uzavírá v závislosti na možnostech obě žaluzie, aby se zlepšilo obtékání karoserie vzduchem. Je-li nezbytné přivádět chladicí vzduch ke komponentům pohonu nebo kondenzátoru klimatizace, otevře se nejprve horní žaluzie a v dalším kroku i spodní. Hydraulická brzdová soustava modelu Audi e-tron přichází ke slovu jen vzácně díky výkonné rekuperaci. Je-li brzdová soustava zapotřebí, například při jízdě ve strmém klesání se zcela nabitými akumulátory, otevřou se žaluzie vstupního otvoru a chladicí vzduch je přiváděn dvěma kanály do podběhů předních kol ke kotoučovým brzdám.
V sériové výbavě: aerodynamicky tvarovaná kola a pneumatiky
Podběhy kol a kola se obvykle podílejí jednou třetinou na celkovém aerodynamickém odporu vzduchu, takže jsou významným faktorem pro aerodynamickou účinnost. Do krajních otvorů pro přívod vzduchu na přídi modelu Audi e-tron jsou integrovány další kanály – zvenčí dobře viditelné – vedoucí k podběhům kol. Jimi je vzduch usměrňován tak, aby proudil kolem kol. Tyto doplňkové otvory snižují součinitel aerodynamického odporu vzduchu o 5 tisícin.
Dalšími 3 tisícinamipřispívají ke snížení cxaerodynamicky optimalizovaná 19“ kola, jimiž je Audi e-tron sériově vybaveno. Na přání si může zákazník objednat aerodynamická kola s průměrem ráfku 20 nebo 21 palců. Jejich elegantní design je plošší než u konvenčních kol. Sériově dodávané pneumatiky rozměru 255/55 R 19 se vyznačují mimořádně nízkým valivým odporem. Dokonce i bočnice pneumatik jsou aerodynamicky optimalizovány negativně reliéfními nápisy místo vystouplých reliéfů.
Blíž k silnici: adaptivní vzduchové odpružení
Dalším aerodynamickým faktorem v oblasti podvozku je sériově dodávané adaptivní vzduchové odpružení s elektronicky řízenými tlumiči. V závislosti na rychlosti jízdy mění světlou výšku karoserie. V porovnání s vozem, vybaveným podvozkem s ocelovými pružinami, lze tím dosáhnout snížení součinitele aerodynamického odporu vzduchu o 19 tisícin. Z toho připadá 10 tisícin na nejnižší polohu, která je o 26 milimetrů pod normální úrovní. Část obdélníkové plochy pneumatik, kladoucí odpor proudícími vzduchu, se díky snížení karoserie skryje v podběhu kol. Tímto opatřením se také zlepší ovladatelnost.
Osvědčená řešení: střešní spoiler a difuzor
Kromě specifických dílů, které byly vyvinuty speciálně pro Audi e-tron, používá elektricky poháněné SUV také běžná aerodynamická řešení. Dlouhý střešní spoiler s důmyslným prostorovým tvarovým řešením zajišťuje čisté oddělování proudícího vzduchu od povrchu střechy na jejím konci. Funkci spoileru optimalizují aerodynamické kryty na obou stranách zadního okna. Difuzor využívá – podobně jako u závodního vozu – kompletní šířku zádě a zvyšuje přítlak.
Technický glosář k aerodynamice
Aerodynamika
Aerodynamika – nauka o pohybu těles v plynech a jejich vzájemných interakcích včetně působících sil – má v automobilové technice velký význam. Aerodynamický odpor roste s druhou mocninou rychlosti a od cca 50 až 70 km/h – v závislosti na konkrétním automobilu – převyšuje ostatní jízdní odpory: valivý odpor a setrvačnost. Při rychlosti jízdy 130 km/h musí automobily vynakládat na překonání aerodynamického odporu vzduchu cca tři čtvrtiny energie potřebné k pohonu.
Součinitel aerodynamického odporu vzduchu (cx)
Součinitel aerodynamického odporu vzduchu (cx) je bezrozměrná veličina, charakterizující odpor proudění. Popisuje, jak vzduch obtéká karoserii automobilu. Značka Audi je v této oblasti již mnoho let průkopníkem a svým vývojem vytyčila důležité milníky. Audi 100 z roku 1982 mělo cx= 0,30, A2 1.2 TDI z roku 2001 dosáhlo hodnoty cx= 0,25. Nejnižšími hodnotami cxse však může pochlubit příroda: u vodní kapky činí cca 0,05, u tučňáka dokonce jen 0,03.
Čelní plocha
Čelní plocha (A) je plocha průřezu automobilu. V aerodynamickém tunelu se zpravidla měří laserovým systémem, který snímá vnější kontury včetně vnějších zpětných zrcátek a pneumatik. Audi e-tron má čelní plochu 2,65 m2. Pro porovnání: čelní plocha motocyklu je cca 0,7 m2, velké nákladní vozidlo má čelní plochu až 10 m2. Vynásobením čelní plochy a hodnoty součinitele aerodynamického odporu vzduchu (cx) vyjde efektivní hodnota aerodynamického odporu vzduchu tělesa.
Variabilní otvor pro přívod vzduchu
Variabilní otvor pro přívod vzduchu je tvořen rámečkem za maskou chladiče Singleframe se dvěma elektricky ovládanými žaluziemi, které lze ovládat nezávisle na sobě. Při jízdě středně vysokou rychlostí zůstávají žaluzie pokud možno uzavřené, aby bylo co nejméně narušováno proudění vzduchu. V určitých situacích – například při potřebě chlazení agregátů nebo při vysokém zatížení brzdové soustavy modelu Audi e-tron – jsou žaluzie otvírány nezávisle na sobě. Audi používá podobnou techniku variabilního otvoru pro přívod vzduchu také u některých modelů se spalovacím motorem.
Adaptivní vzduchové odpružení
Adaptivní vzduchové odpružení včetně elektronicky řízených tlumičů umožňuje velký rozsah nastavení mezi vysokou úrovní komfortu odpružení a vynikající ovladatelností se sportovní charakteristikou a mimořádnou jízdní stabilitou. Světlá výška karoserie se mění v závislosti na rychlosti jízdy a požadavcích řidiče. Systém navíc disponuje funkcí udržování stálé světlé výšky.