EL AUDI RS Q E-TRON Y EL Q4 E-TRON

DESIERTO Y CALLE

El objetivo de Audi con el RS Q e-tron es demostrar que la electrificación también puede triunfar en el escenario más duro del deporte del motor y, al mismo tiempo, desarrollar tecnologías innovadoras que puedan ser aplicadas posteriormente al desarrollo de los vehículos de producción. Los desafíos durante su diseño han sido la densidad de energía y el rendimiento que se requiere en una prueba como el Dakar, con etapas diarias con cientos de kilómetros, la enorme resistencia que genera la fina arena del desierto, las elevadas temperaturas exteriores y un peso mínimo del vehículo fijado por el reglamento de dos toneladas.

El espíritu de la gama Audi Q4 e-tron es ofrecer una movilidad eléctrica sin concesiones y ser un vehículo para todo y para todos. Los Audi Q4 e-tron y Q4 Sportback e-tron ofrecen un diseño progresivo, un amplio interior, una elevada autonomía (de hasta kilómetros, WLTP), una experiencia de usuario completamente digital, una conducción segura, deportiva y confortable, y una amplia gama de sistemas de asistencia a la conducción.

Con sus similitudes y diferencias, ambos son los compañeros perfectos de Carlos Sainz en su vida diaria y en la competición.

Diferentes conceptos para reducir la huella de carbono

“Es imposible fabricar un vehículo todo terreno totalmente eléctrico para competir en el Rally Dakar utilizando la tecnología de baterías actual”, afirma Lukas Folie, ingeniero de baterías de alto voltaje en Audi. “Lo que vamos a intentar no se ha hecho nunca antes, estamos ante el mayor desafío para un sistema de propulsión eléctrico”, comenta Andreas Roos, responsable del Proyecto Dakar en Audi Sport.

El sistema de propulsión del Audi RS Q e-tron es eléctrico. Dado que en el desierto no existen oportunidades para recargar la batería, se ha optado por un concepto innovador: un motor TFSI como el utilizado por el Audi RS 5 DTM actúa como un convertidor de energía encargado de recargar la batería de alto voltaje durante la conducción. El motor funciona en un rango especialmente eficiente de entre 4.500 y 6.000 rpm, lo que permite un consumo específico muy por debajo de los 200 gramos por kWh.

Toda esta tecnología se embarca en un bastidor tubular de acero con componentes estructurales de fibra de carbono y cyclon. El conjunto dispone de tracción a las cuatro ruedas y de un sistema de suspensiones diseñados para sortear todos los obstáculos de una prueba como el Dakar.

Los Audi Q4 e-tron y Q4 Sportback e-tron tienen una carrocería autoportante fabricada con acero ultrarresistente y aluminio, y están construidos sobre la plataforma modular MEB, diseñada para vehículos de propulsión eléctrica. En función de la versión, equipan uno o dos motores eléctricos y tracción trasera o quattro, alimentados por una batería de alta capacidad que se puede recargar a través de la red, y que también recibe carga durante la conducción a través del sistema de recuperación de energía en las fases de deceleración o la frenada.

© Audi Communications Motorsport

Propulsión eléctrica

Los Audi Q4 e-tron y Q4 Sportback e-tron disponen de dos variantes de batería y tres motores a elegir para cubrir la demanda de clientes muy diferentes. La batería compacta del Q4 35 e-tron tiene una capacidad neta de 52 kWh (55 kWh brutos); en los Q4 40 e-tron y Q4 50 e-tron quattro la capacidad es de 77 kWh netos (82 kWh brutos). El Q4 35 e-tron y el Q4 40 e-tron cuentan con un motor eléctrico que impulsa las ruedas traseras, con una potencia de 125 kW (170 CV) y 150 kW (204 CV), respectivamente. La versión tope de gama, el Q4 50 e-tron quattro, dispone de dos motores eléctricos, uno en cada eje, con una potencia combinada de 220 kW (299 CV). Cuenta, por lo tanto, con tracción total eléctrica.

El Audi RS Q e-tron emplea  una unidad motor-generador (MGU) en cada eje como las que utiliza el actual Audi e-tron FE07 desarrollado por Audi Sport para la temporada 2021 de la Fórmula E. La potencia máxima del sistema de propulsión eléctrico es de 500 kW (680 CV), pero está limitada a 288 kW por el reglamento del Dakar. El sistema de batería de iones de litio con celdas redondas tiene 52 kWh de capacidad y un peso de 370 kilos.

La recarga

La batería del Audi RS Q e-tron se va recargando durante la conducción con la energía procedente del convertidor de energía y de una tercera unidad MGU, que actúa en este caso como un generador. Se han diseñado y programado algoritmos para mantener el nivel de carga de la batería dentro de unos rangos definidos en función de la demanda de energía. La potencia de los motores-generadores instalados en los ejes delantero y trasero está limitada a un máximo de 288 kW, para cumplir con la normativa. Sin embargo, el convertidor de energía sólo puede proporcionar una potencia de carga máxima de 220 kW. Por tanto, únicamente en casos extremos, el consumo es ligeramente superior a la capacidad de generación de energía.

Los Audi Q4 e-tron y Q4 Sportback e-tron se pueden cargar con diferentes potencias dependiendo de la batería, usando corriente alterna (CA) y corriente continua (CC). La batería de mayor capacidad permite cargar con una potencia de hasta 11 kW utilizando corriente alterna, y de hasta 125 kW (carga de alta potencia HPC) con corriente continua. Con carga de alta potencia y en condiciones ideales se puede pasar del 5 al 80 por ciento de capacidad de la batería en apenas 38 minutos, y bastan 10 minutos para recuperar unos 130 km de autonomía 130 km.

© www.stephanredel.com

Regeneración de la energía

Las unidades MGU instaladas en los ejes delantero y trasero del Audi RS Q e-tron pueden convertir el movimiento de rotación de las ruedas en energía eléctrica. Y a esto se suma la energía recuperada por el sistema de frenado inteligente (IBS), que combina el frenado hidráulico con el freno eléctrico regenerativo.

En los Audi Q4 e-tron y Q4 Sportback e-tron la recuperación de energía se puede regular a través de los programas de conducción y con las levas del volante, que permiten al conductor seleccionar manualmente tres niveles diferentes de retención. Al frenar, en la mayoría de las situaciones de conducción diaria la recuperación se realiza solo con el motor eléctrico del eje trasero. Las versiones quattro pueden alcanzar eléctricamente una desaceleración de 0,3 g, lo que equivale a una capacidad de recuperación de hasta 145 kW. El sistema solo activa los frenos hidráulicos de las ruedas si se requiere una desaceleración mayor.

La gestión térmica

El Audi RS Q e-tron dispone de un sofisticado sistema de refrigeración para disipar el calor en las exigentes condiciones del desierto. Para ello cuenta con seis circuitos de refrigeración diferentes: de baja temperatura para la batería de alto voltaje (HVB), de baja temperatura para las unidades motor-generador (MGU), circuitos de refrigeración de la dirección asistida y los gatos elevadores, circuito de refrigeración del aire acondicionado, y circuitos de alta temperatura para el refrigerante y el aire de carga.

En los SUV eléctricos compactos el sistema de gestión térmica no solo se encarga de disipar el calor, sino también de calentar el sistema cuando la temperatura exterior es baja. Consta de dos circuitos de refrigeración. Uno de ellos controla la temperatura de los motores eléctricos, su electrónica de potencia, el cargador instalado a bordo y el transformador CC/CC, que conecta el sistema eléctrico de alta tensión con el de 12 V. Este circuito de media temperatura está conectado a uno de baja temperatura que solo refrigera la batería de tracción.

© mikel prieto

La conducción

El Audi RS Q e-tron y las versiones 50 e-tron quattro de los Audi Q4 e-tron y Q4 Sportback e-tron se benefician de las ventajas de la propulsión eléctrica, del cambio automático y de la tracción a las cuatro ruedas. En ambos casos presumen de un carácter equilibrado, gracias a su bajo centro de gravedad y a la distribución uniforme de la carga entre los ejes debido a la ubicación baja y centrada de los componentes del sistema de propulsión.

El Audi RS Q e-tron solo necesita una transmisión con una única marcha adelante. Al igual que en los vehículos eléctricos de la marca, no existe una conexión mecánica entre los ejes delantero y trasero. El software desarrollado por Audi se encarga de distribuir el par de la tracción quattro entre los ejes, haciendo la función de un diferencial central virtual configurable libremente, lo que tiene el efecto secundario positivo de permitir ahorrar el peso y el espacio que habrían requerido los ejes de transmisión y un diferencial mecánico.

En los modelos de calle, la propulsión eléctrica se adapta a cualquier solicitud del conductor, aportando un empuje progresivo, poderoso y consistente, y una rápida respuesta al acelerador. En el coche de competición, la forma de entregar el par de este tipo de motores incrementa la motricidad de los neumáticos y será un gran aliado en la arena del Dakar.

© mikel prieto

El sistema de control

Con su concepto de control y manejo, el Audi RS Q e-tron redistribuye varias funciones entre el conductor y el copiloto. Hay ocho botones en el volante, situados directamente delante del conductor. Detrás del volante se ubica una pantalla que proporciona información sobre la presión de los neumáticos, el sentido de la marcha seleccionado, la velocidad actual y diferentes alertas. Dos pequeños displays instalados por encima y hacia el parabrisas funcionan a modo de “repetidores” y aportan información esencial en el campo de visión: a la izquierda se muestra la dirección que indica la brújula, mientras que a la derecha aparece la velocidad. Una pantalla situada justo en el centro del salpicadero ofrece información sobre la presión de los neumáticos, el reparto de frenada, el sistema brake-by-wire y muchas otras funciones. La información se resalta en color verde mientras los distintos sistemas funcionan de forma correcta, o en rojo cuando se produce un error. Debajo de esta pantalla se localiza un panel de interruptores cuyas teclas individuales reaccionan de forma sensible al tacto con un punto de presión. Para orientarse en el terreno y, al mismo tiempo, mantener la ruta prescrita, los copilotos tienen que consultar las pantallas de dos tablets.

El puesto de conducción de los Q4 e-tron y Q4 Sportback e-tron ofrece un diseño tridimensional y los distintos conjuntos de control y pantallas se integran como elementos de diseño. La instrumentación digital se enmarca en un cuadro con forma de rombo entre dos volúmenes; uno corto en el lado izquierdo, y otro más largo en el lado derecho. La pantalla central del MMI touch está orientada hacia el conductor. Inmediatamente por debajo se ubica la unidad de mando para la climatización. Más abajo, un gran panel de mandos con acabado black panel integra el compacto selector de marchas y diversos botones. Los volantes incorporan superficies táctiles con acabado black panel, cuyas zonas funcionales también tienen retroiluminación para indicar los respectivos mandos activos. Ligeras protuberancias sirven de demarcación entre funciones para facilitar el manejo, y los botones tienen respuesta háptica al presionarlos. Además, estos modelos pueden incorporar un head-up display con realidad aumentada, que refleja información relevante en el parabrisas en dos niveles separados.

© www.stephanredel.com

La seguridad

Minimizar los riesgos en las carreras off-road ha sido una de las prioridades para Audi a la hora de desarrollar un sofisticado concepto de seguridad para el Audi RS Q e-tron. Su estructura básica de protección y de carga consiste en un bastidor tubular que, por normativa, debe estar fabricado en materiales metálicos. Además, Audi protege a los ocupantes del vehículo con paneles de materiales compuestos en los espacios situados entre el chasis. Estos componentes de material plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP), y en algunos casos complementados con Zylon, que presenta una gran resistencia al desgarro, impiden la posible penetración de objetos afilados y puntiagudos desde el exterior. Además, protegen al piloto y al copiloto de cualquier problema relacionado con el sistema de alta tensión. Los asientos especiales con carcasas de CFRP se encargan de ejercer de elementos amortiguadores de impactos y tienen un revestimiento de espuma especial y banquetas inflables, adaptadas a la morfología individual del piloto y del copiloto.

El circuito de alta tensión del sistema de propulsión eléctrica con su convertidor de energía necesita una protección especial. El encapsulado de la batería de alto voltaje, ubicada en el centro del vehículo en una posición especialmente segura, está formado por estructuras de CFRP, algunas de ellas reforzadas con Zylon. La protección de los bajos del vehículo es especialmente compleja. Otras normas y dispositivos proporcionados por ASO completan el concepto global de seguridad. Por ejemplo, los ocupantes pueden hacer una llamada de emergencia a través de un sistema de seguimiento de que incluye un interruptor SOS, lo que permite su rápida localización. Un sistema de grabación de datos registra las variables más importantes medidas en caso de accidente para su posterior análisis y una cámara a bordo muestra lo que ocurre en el habitáculo. El sistema Sentinel hace más seguros los adelantamientos en las típicas situaciones de polvo en el desierto. Y por último, la normativa limita la velocidad máxima en la categoría T1 a 170 km/h.

El Audi Q4 e-tron ha obtenido las cinco estrellas de Euro NCAP, con una elevada protección de los ocupantes adultos (93%) e infantiles (89%). Los asientos delanteros del Q4 e-tron representan lo más avanzado en términos de seguridad. En el caso de una colisión lateral, un airbag central se despliega a partir del flanco derecho del asiento del conductor como un complemento a los airbags laterales, asegurando así que conductor y ocupante delantero no impacten uno contra otro.

Los sistemas de asistencia a la conducción más importantes forman parte del equipamiento de serie de este modelo. El sistema de conducción dinámica Audi drive select interviene sobre distintos módulos técnicos, como la propulsión o el tren de rodaje con control de la amortiguación. También gestiona las intervenciones de los frenos del control selectivo de par de las ruedas, que funcionan en estrecha coordinación con el control de estabilidad ESC. El sistema armoniza las reacciones reales del coche con un modelo digital objetivo, de modo que la dinámica transversal y la seguridad de conducción estén siempre en el nivel óptimo.

Todo el sistema eléctrico de alto voltaje cuenta con el máximo nivel de protección. La carcasa de la batería es una estructura de aluminio firmemente atornillada a la carrocería del Q4 e-tron, lo que aumenta su rigidez. Un robusto bastidor integral fabricado con perfiles de aluminio extruido protege la batería en caso de accidente, mientras que un protector de aluminio reemplazable la aísla de la carretera. En caso de accidente grave se corta inmediatamente el flujo de alta tensión a todos los componentes.

 

Ficha técnica

 

Audi Q4 50 e-tron

Audi RS Q e-tron

Carrocería

Autoportante, con alta proporción de acero ultrarresistente en el habitáculo y umbrales laterales de construcción híbrida con aluminio.

Bastidor tubular de acero con componentes estructurales de fibra de carbono y cyclon.

Longitud

4.588 mm.

4.500 mm

Anchura

2.108 mm.

2.300 mm.

Altura

1.632 mm.

1.950 mm.

Peso

2.135 kilos

2.000 kilos *

Motor

Un motor-generador asíncrono de imanes permanentes ASM (delante) y  un motor-generador síncrono de imanes permanentes PSM (detrás). 

Un motor-generador eléctrico MGU05 por eje

Generador de energía

 

Motor 2.0 TFSI + MGU (220 kW)

Potencia combinada

220 kW

288 kW *

Par máximo

460 Nm

 

Transmisión

Caja de cambios automática de una velocidad

Una caja de cambios automática de una velocidad por eje

Tracción

A las cuatro ruedas

A las cuatro ruedas, con diferencial autoblocante electrónico delantero y trasero, y diferencial central virtual.

Suspensión

Independiente McPherson (delante) y paralelogramo deformable (detrás), con muelles y amortiguadores.

Independiente de doble horquilla, con muelles y amortiguadores de gas regulables.

Frenos

De disco ventilados /delante) y tambores (detrás).

De disco ventilados con sistema “brake-by-wire” y repartidor de frenada regulable.

Neumáticos

235/55 R19 (delante) y 255/50 R19 (detrás).

37 x 12,5 R17

Depósito combustible

-

300 litros

Batería

De iones de litio y 77 kWh

De iones de litio y 52 kWh

Peso de la batería

Alrededor de 500 kilos

370 kilos

Potencia máxima de carga

125 kW

220 kW

Aceleración 0-100 km/h

6,2 s.

4,5 s.

Velocidad máxima

180 km/h

170 km/h *

*Limitados por reglamento