L'AUDI RS Q E-TRON I EL Q4 E-TRON: ELS COMPANYS PERFECTES DE CARLOS SAINZ AL DESERT I AL CARRER

L’AUDI RS Q E-TRON I EL Q4 E-TRON: ELS COMPANYS PERFECTES DE CARLOS SAINZ AL DESERT I AL CARRER

Els Audi RS Q e-tron i Q4 e-tron comparteixen l’esperit d’Audi de portar la mobilitat elèctrica a tots els territoris. El Q4 e-tron és el primer Audi elèctric al segment SUV compacte, mentre que el RS Q e-tron suposa un concepte innovador per competir al Ral·li Dakar amb un sistema de propulsió alternatiu. Tots dos porten al nivell més alt l’eslògan de la marca “A la Vanguardia de la Tècnica” i ofereixen tecnologies innovadores per satisfer les necessitats per a les quals van ser dissenyats.

L’objectiu d’Audi amb l’RS Q e-tron és demostrar que l’electrificació també pot triomfar a l’escenari més dur de l’esport del motor i, alhora, desenvolupar tecnologies innovadores que es puguin aplicar posteriorment al desenvolupament dels vehicles de producció. Els desafiaments durant el seu disseny han estat la densitat d’energia i el rendiment que es requereix en una prova com el Dakar, amb etapes diàries amb centenars de quilòmetres, l’enorme resistència que genera la sorra fina del desert, les elevades temperatures exteriors i un pes mínim del vehicle fixat pel reglament de dues tones.

L’esperit de la gamma Audi Q4 e-tron és oferir una mobilitat elèctrica sense concessions i ser un vehicle per a tot i tothom. Els Audi Q4 e-tron i Q4 Sportback e-tron ofereixen un disseny progressiu, un ampli interior, una elevada autonomia (de fins a quilòmetres, WLTP), una experiència d’usuari completament digital, una conducció segura, esportiva i confortable, i una àmplia gamma de sistemes dassistència a la conducció.

Amb les seves similituds i diferències, tots dos són els companys perfectes de Carlos Sainz a la seva vida diària ia la competició.

Diferents conceptes per reduir la petjada de carboni

“És impossible fabricar un vehicle tot terreny totalment elèctric per competir al Ral·li Dakar utilitzant la tecnologia de bateries actual”, afirma Lukas Folie, enginyer de bateries d’alt voltatge a Audi. “El que intentarem no s’ha fet mai abans, estem davant del desafiament més gran per a un sistema de propulsió elèctric”, comenta Andreas Roos, responsable del Projecte Dakar a Audi Sport.

El sistema de propulsió de l’Audi RS Q e-tron és elèctric. Atès que al desert no hi ha oportunitats per recarregar la bateria, s’ha optat per un concepte innovador: un motor TFSI com l’utilitzat per l’Audi RS 5 DTM actua com un convertidor d’energia encarregat de recarregar la bateria d’alt voltatge durant la conducció . El motor funciona en un rang especialment eficient d’entre 4.500 i 6.000 rpm, fet que permet un consum específic molt per sota dels 200 grams per kWh.

Tota aquesta tecnologia s´embarca en un bastidor tubular d´acer amb components estructurals de fibra de carboni i cyclon. El conjunt disposa de tracció a les quatre rodes i un sistema de suspensions dissenyats per sortejar tots els obstacles d’una prova com el Dakar.

Els Audi Q4 e-tron i Q4 Sportback e-tron tenen una carrosseria autoportant fabricada amb acer ultraresistent i alumini, i estan construïts sobre la plataforma modular MEB, dissenyada per a vehicles de propulsió elèctrica. En funció de la versió, equipen un o dos motors elèctrics i tracció del darrere o quattro, alimentats per una bateria d’alta capacitat que es pot recarregar a través de la xarxa, i que també rep càrrega durant la conducció a través del sistema de recuperació de energia en les fases de desacceleració o la frenada.

Propulsió elèctrica

Els Audi Q4 e-tron i Q4 Sportback e-tron disposen de dues variants de bateria i tres motors a escollir per cobrir la demanda de clients molt diferents. La bateria compacta del Q4 35 e-tron té una capacitat neta de 52 kWh (55 kWh bruts); en els Q4 40 e-tron i Q4 50 e-tron quattro la capacitat és de 77 kWh nets (82 kWh bruts). El Q4 35 e-tron i el Q4 40 e-tron compten amb un motor elèctric que impulsa les rodes del darrere, amb una potència de 125 kW (170 CV) i 150 kW (204 CV), respectivament. La versió topall de gamma, el Q4 50 e-tron quattro, disposa de dos motors elèctrics, un a cada eix, amb una potència combinada de 220 kW (299 CV). Compte, per tant, amb tracció total elèctrica.

L’Audi RS Q e-tron empra una unitat motor-generador (MGU) a cada eix com les que utilitza l’actual Audi e-tron FE07 desenvolupat per Audi Sport per a la temporada 2021 de la Fórmula E. La potència màxima del sistema de propulsió elèctric és de 500 kW (680 CV), però està limitada a 288 kW pel reglament del Dakar. El sistema de bateria de ions de liti amb cel·les rodones té 52 kWh de capacitat i un pes de 370 quilos.

La recàrrega

La bateria de l’Audi RS Q e-tron es va carregant durant la conducció amb l’energia procedent del convertidor d’energia i una tercera unitat MGU, que actua en aquest cas com un generador. S’han dissenyat i programat algorismes per mantenir el nivell de càrrega de la bateria dins uns rangs definits en funció de la demanda d’energia. La potència dels motors-generadors instal·lats als eixos davanter i del darrere està limitada a un màxim de 288 kW, per complir amb la normativa. No obstant això, el convertidor denergia només pot proporcionar una potència de càrrega màxima de 220 kW. Per tant, únicament en casos extrems, el consum és lleugerament superior a la capacitat de generació denergia.

Els Audi Q4 e-tron i Q4 Sportback e-tron es poden carregar amb diferents potències depenent de la bateria, usant corrent altern (CA) i corrent continu (CC). La bateria de més capacitat permet carregar amb una potència de fins a 11 kW utilitzant corrent altern, i de fins a 125 kW (càrrega d’alta potència HPC) amb corrent continu. Amb càrrega d’alta potència i en condicions ideals es pot passar del 5 al 80 per cent de capacitat de la bateria en només 38 minuts, i n’hi ha prou amb 10 minuts per recuperar uns 130 km d’autonomia 130 km.

Regeneració de lenergia

Les unitats MGU instal·lades als eixos davanter i del darrere de l’Audi RS Q e-tron poden convertir el moviment de rotació de les rodes en energia elèctrica. I a això se suma l’energia recuperada pel sistema de frenada intel·ligent (IBS), que combina la frenada hidràulica amb el fre elèctric regeneratiu.

Als Audi Q4 e-tron i Q4 Sportback e-tron la recuperació d’energia es pot regular a través dels programes de conducció i amb les lleves del volant, que permeten al conductor seleccionar manualment tres nivells diferents de retenció. En frenar, a la majoria de les situacions de conducció diària la recuperació es realitza només amb el motor elèctric de l’eix del darrere. Les versions quattro poden assolir elèctricament una desacceleració de 0,3 g, cosa que equival a una capacitat de recuperació de fins a 145 kW. El sistema només activa els frens hidràulics de les rodes si es requereix una desacceleració més gran.

La gestió tèrmica

L’Audi RS Q e-tron disposa d’un sistema de refrigeració sofisticat per dissipar la calor en les exigents condicions del desert. Per això compta amb sis circuits de refrigeració diferents: de baixa temperatura per a la bateria d’alt voltatge (HVB), de baixa temperatura per a les unitats motor-generador (MGU), circuits de refrigeració de la direcció assistida i els gats elevadors, circuit de refrigeració de l’aire condicionat i circuits d’alta temperatura per al refrigerant i l’aire de càrrega.

Als SUV elèctrics compactes el sistema de gestió tèrmica no només s’encarrega de dissipar la calor, sinó també d’escalfar el sistema quan la temperatura exterior és baixa. Consta de dos circuits de refrigeració. Un controla la temperatura dels motors elèctrics, la seva electrònica de potència, el carregador instal·lat a bord i el transformador CC/CC, que connecta el sistema elèctric d’alta tensió amb el de 12 V. Aquest circuit de mitjana temperatura està connectat a un de baixa temperatura que només refrigerés la bateria de tracció.

La conducció

L’Audi RS Q e-tron i les versions 50 e-tron quattro dels Audi Q4 e-tron i Q4 Sportback e-tron es beneficien dels avantatges de la propulsió elèctrica, del canvi automàtic i de la tracció a les quatre rodes. En ambdós casos presumeixen d’un caràcter equilibrat, gràcies al baix centre de gravetat ia la distribució uniforme de la càrrega entre els eixos a causa de la ubicació baixa i centrada dels components del sistema de propulsió.

L’Audi RS Q e-tron només necessita una transmissió amb una única marxa endavant. Igual que en els vehicles elèctrics de la marca, no hi ha una connexió mecànica entre els eixos davanter i del darrere. El programari desenvolupat per Audi s’encarrega de distribuir el parell de la tracció quattro entre els eixos, fent la funció d’un diferencial central virtual configurable lliurement, cosa que té l’efecte secundari positiu de permetre estalviar el pes i l’espai que haurien requerit els eixos de transmissió i un diferencial mecànic.

Als models de carrer, la propulsió elèctrica s’adapta a qualsevol sol·licitud del conductor, aportant una empenta progressiva, poderosa i consistent, i una ràpida resposta a l’accelerador. Al cotxe de competició, la manera de lliurar el parell d’aquest tipus de motors incrementa la motricitat dels pneumàtics i serà un gran aliat a la sorra del Dakar.

El sistema de control

Amb el seu concepte de control i maneig, l’Audi RS Q e-tron redistribueix diverses funcions entre el conductor i el copilot. Hi ha vuit botons al volant, situats directament davant del conductor. Darrere del volant hi ha una pantalla que proporciona informació sobre la pressió dels pneumàtics, el sentit de la marxa seleccionat, la velocitat actual i diferents alertes. Dos petits displays instal·lats per sobre i cap al parabrisas funcionen com a “repetidors” i aporten informació essencial al camp de visió: a l’esquerra es mostra la direcció que indica la brúixola, mentre que a la dreta apareix la velocitat. Una pantalla situada just al centre del quadre de comandament ofereix informació sobre la pressió dels pneumàtics, el repartiment de frenada, el sistema brake-by-wire i moltes altres funcions.

La informació es ressalta en color verd mentre els diferents sistemes funcionen de forma correcta, o en vermell quan es produeix un error. Sota aquesta pantalla es localitza un panell d’interruptors les tecles individuals del qual reaccionen de manera sensible al tacte amb un punt de pressió. Per orientar-se al terreny i, alhora, mantenir la ruta prescrita, els copilots han de consultar les pantalles de dues tauletes. El lloc de conducció dels Q4 e-tron i Q4 Sportback e-tron ofereix un disseny tridimensional i els diferents conjunts de control i pantalles s’integren com a elements de disseny. La instrumentació digital s’emmarca en un quadre amb forma de rombe entre dos volums; un curt al costat esquerre, i un altre més llarg al costat dret. La pantalla central del MMI touch està orientada cap al conductor. Immediatament per sota se situa la unitat de comandament per a la climatització.

Més avall, un gran panell de comandaments amb acabat black panell integra el compacte selector de marxes i diversos botons. Els volants incorporen superfícies tàctils amb acabat black panel, les zones funcionals del qual també tenen retroil·luminació per indicar els respectius comandaments actius. Lleugeres protuberàncies serveixen de demarcació entre funcions per facilitar el maneig, i els botons tenen resposta hàptica en pressionar-los. A més, aquests models poden incorporar un head-up display amb realitat augmentada, que reflecteix informació rellevant al parabrisa en dos nivells separats.

La seguretat Minimitzar els riscos a les carreres off-road ha estat una de les prioritats per a Audi a l’hora de desenvolupar un sofisticat concepte de seguretat per a l’Audi RS Q e-tron. La seva estructura bàsica de protecció i càrrega consisteix en un bastidor tubular que, per normativa, ha d’estar fabricat en materials metàl·lics. A més, Audi protegeix els ocupants del vehicle amb panells de materials compostos als espais situats entre el xassís. Aquests components de material plàstic reforçat amb fibra de carboni (CFRP), i en alguns casos complementats amb Zylon, que presenta una gran resistència a l’esquinç, impedeixen la possible penetració d’objectes esmolats i punxeguts des de l’exterior.

A més, protegeixen el pilot i el copilot de qualsevol problema relacionat amb el sistema d’alta tensió. Els seients especials amb carcasses de CFRP s’encarreguen d’exercir elements amortidors d’impactes i tenen un revestiment d’escuma especial i banquetes inflables, adaptades a la morfologia individual del pilot i del copilot. El circuit d’alta tensió del sistema de propulsió elèctrica amb el convertidor d’energia necessita una protecció especial. L’encapsulat de la bateria d’alt voltatge, ubicada al centre del vehicle en una posició especialment segura, està format per estructures de CFRP, algunes reforçades amb Zylon. La protecció dels baixos del vehicle és especialment complexa.

Altres normes i dispositius proporcionats per ASO completen el concepte global de seguretat. Per exemple, els ocupants poden fer una trucada d’emergència a través d’un sistema de seguiment que inclou un interruptor SOS, cosa que permet la seva localització ràpida. Un sistema d’enregistrament de dades registra les variables més importants mesurades en cas d’accident per a la seva posterior anàlisi i una càmera a bord mostra el que passa a l’habitacle.

El sistema Sentinel fa més segurs els avançaments en les típiques situacions de pols al desert. I finalment, la normativa limita la velocitat màxima a la categoria T1 a 170 km/h. L’Audi Q4 e-tron ha obtingut les cinc estrelles d’Euro NCAP, amb una protecció elevada dels ocupants adults (93%) i infantils (89%). Els seients davanters del Q4 e-tron representen el més avançat en termes de seguretat. En el cas d’una col·lisió lateral, un coixí de seguretat central es desplega a partir del flanc dret del seient del conductor com un complement als coixins de seguretat laterals, assegurant així que conductor i ocupant davanter no impactin un contra l’altre. Els sistemes d‟assistència a la conducció més importants formen part de l‟equipament de sèrie d‟aquest model.

El sistema de conducció dinàmica Audi drive select intervé sobre diferents mòduls tècnics, com ara la propulsió o el tren de rodatge amb control de l’amortiment. També gestiona les intervencions dels frens del control selectiu de parell de rodes, que funcionen en estreta coordinació amb el control d’estabilitat ESC. El sistema harmonitza les reaccions reals del cotxe a un model digital objectiu, de manera que la dinàmica transversal i la seguretat de conducció estiguin sempre al nivell òptim. Tot el sistema elèctric dʻalt voltatge compta amb el màxim nivell de protecció. La carcassa de la bateria és una estructura d’alumini fermament cargolada a la carrosseria del Q4 e-tron, cosa que augmenta la seva rigidesa.

Un bastidor integral robust fabricat amb perfils d’alumini extruït protegeix la bateria en cas d’accident, mentre que un protector d’alumini reemplaçable l’aïlla de la carretera. En cas daccident greu es talla immediatament el flux dalta tensió a tots els components.

Fitxa tècnica Audi Q4 50 e-tron Audi RS Q e-tron Carrosseria Autoportant, amb alta proporció d’acer ultraresistent a l’habitacle i llindars laterals de construcció híbrida amb alumini. Bastidor tubular d’acer amb components estructurals de fibra de carboni i cyclon.

Longitud 4.588 mm. 4.500 mm Amplada 2.108 mm. 2.300 mm. Alçada 1.632 mm. 1.950 mm. Pes 2.135 quilos 2.000 quilos * Motor Un motor-generador asíncron d’imants permanents ASM (davant) i un motor-generador síncron d’imants permanents PSM (darrere). Un motor-generador elèctric MGU05 per eix Generador d’energia Motor 2.0 TFSI + MGU (220 kW) Potència combinada 220 kW 288 kW * Parell màxim 460 Nm Transmissió Caixa de canvis automàtica d’una velocitat Una caixa de canvis automàtica d’una velocitat per eix Tracció A les quatre rodes A les quatre rodes, amb diferencial autoblocant electrònic davanter i darrere, i diferencial central virtual. Suspensió Independent McPherson (davant) i paral·lelogram deformable (darrere), amb molls i amortidors. Independent de doble forquilla, amb molls i amortidors de gas regulables. Frens De disc ventilats/davant) i tambors (darrere). De disc ventilats amb sistema “brake-by-wire” i repartidor de frenada regulable. Pneumàtics 235/55 R19 (davant) i 255/50 R19 (darrere). 37 x 12,5 R17 Dipòsit combustible – 300 litres Bateria De ions de liti i 77 kWh De ions de liti i 52 kWh Pes de la bateria Al voltant de 500 quilos 370 quilos Potència màxima de càrrega 125 kW 220 kW Acceleració 0-100 km/h 6,2 s. 4,5 s. Velocitat màxima 180 km/h 170 km/h * *Limitats per reglament Consum dels models esmentats: Les xifres depenen de la combinació pneumàtic/llanta seleccionada i de la variant de motor i transmissió Audi Q4 e-tron Consum combinat d’energia elèctrica a kWh/100 km: 17,1 – 21,1 Emissions combinades de CO2 a g/km: 0 Audi Q4 Sportback e-tron Consum combinat d’energia elèctrica a kWh/100 km: 16,7 – 20,7 Emissions combinades de CO2 a g/km: 0