La gestión de la batería y la recuperación de energía son decisivos
La gestión de la batería y la recuperación de energía son los desafíos más importantes a los que se ha tenido que enfrentar Audi Sport en el desarrollo del nuevo Audi RS Q e-tron con propulsión eléctrica.
Las largas etapas propias de la prueba dakariana y el elevado consumo de energía que demanda la conducción “off road” sobre dunas de arena exigían recurrir a una batería excesivamente grande y pesada para ser capaces de completar todo el kilometraje en “modo competición” (solución carente de eficacia en un coche de carreras).
Este es el principal motivo por el cual los ingenieros alemanes optaron finalmente por desarrollar un sistema híbrido “Range Extender” (“Autonomía Extendida”) con propulsión 100 % eléctrica, introduciendo un motor térmico que fuera capaz de recargar la batería de alto voltaje mientras el coche está en marcha (hace las funciones de generador, no de propulsor).
La batería de alto voltaje, instalada literalmente en el centro del Audi RS Q e-tron (para equilibrar el reparto de pesos) y en la posición más baja del coche (para rebajar el centro de gravedad), es el corazón del sistema de propulsión eléctrica con convertidor de energía desarrollado para este prototipo de competición.
Dicha batería de alto voltaje (800 voltios), compuesta por celdas de ion-litio, cuenta en el Audi RS Q-e-tron con una capacidad de 52 kWh y tiene un peso final de 375 kilogramos (incluyendo el sistema de refrigeración), encontrando así el punto de equilibrio entre las necesidades de autonomía y la capacidad de regeneración de energía.
La densidad de energía y el rendimiento que se requiere para una prueba como el Dakar hicieron que Audi recurriera a las ya probadas celdas redondas como base de la batería de alto voltaje, de manera que los pilotos no notarán ninguna diferencia entre una batería nueva y una usada.
Poniendo en funcionamiento el motor térmico durante la asistencia, los mecánicos recargan al máximo la batería del Audi RS Q e-tron antes de comenzar cada etapa del Dakar, operación que requiere tan solo 14 minutos cuando el coche está parado y la batería completamente descargada.
A partir de ese momento, comenzará a funcionar un sofisticado sistema de control y recuperación de energía para ofrecer el máximo rendimiento a lo largo de la especial cronometrada.
Los ingenieros y especialistas en electrónica han desarrollado y programado complejos algoritmos para mantener el estado de carga de la batería “SoC” (“State of Charge”), es decir, el nivel de carga en función de la demanda puntual de energía (diferente en medio de una especial cronometrada o en condiciones de tráfico abierto durante los kilómetros de enlace).
Se da la circunstancia de que la potencia final de los dos motores eléctricos (uno en cada eje) está limitada por el reglamento FIA a 288 kW (391 CV), pero el conjunto convertidor de energía (motor térmico + “MGU”) tan solo es capaz de proporcionar 220 kW de potencia de carga máxima, lo que puede ocasionar en casos extremos un consumo ligeramente superior a la generación de energía.
Esta situación puede darse solo durante un tiempo limitado, pues el sofisticado control electrónico de todo el sistema se encarga de que el consumo de energía y la recarga de la batería estén siempre en equilibrio.
Todo esto hace que la recuperación de energía en las frenadas se haya convertido también en un factor decisivo durante las largas jornadas dakarianas.
La recuperación de energía durante la frenada es algo que también tienen los coches eléctricos de calle, pero que ha sido especialmente afinado en el Audi RS Q e-tron, aprovechando la experiencia acumulada por Audi en otros coches de carreras como sus sport prototipos “e-tron” ganadores en Le Mans o sus monoplazas de la Fórmula E.
Los dos motores/generadores “MGU” instalados en cada eje, son capaces de aportar propulsión al acelerar y también actúan como generadores de energía en los momentos de deceleración, transformando la energía cinética (el movimiento de rotación de las ruedas) en energía eléctrica.
Esto requiere un complejo sistema de frenada inteligente “IBS” (“Intelligent Brake System”), que combina la función de los frenos hidráulicos con el freno eléctrico regenerativo, de manera que el conductor, al dejar de acelerar, percibe ya sensación de frenada sin ni siquiera pisar el pedal de freno.
El piloto puede ajustar puntualmente el nivel de deceleración regenerativa que quiere en cada situación (cuanta más frenada regenerativa mayor recarga de la batería), trabajando conjuntamente con un equipo de frenos convencional (con cuatro discos ventilados), aunque tiene un mando electrónico “Brake by wire” (“Freno por cable”), es decir, no hay un mando mecánico entre el pedal de freno y la bomba de freno.
