Energie maximă: bateria de înaltă tensiune a mașinii de raliu Audi RS Q e-tron

·      Concepută pentru provocările necunoscute ale Raliului Dakar

·      Încărcare în condiții dificile și utilizare în off-road

·      Management inteligent al energiei, cu funcție de recuperare în etapele de frânare

La Audi RS Q e-tron, bateria de înaltă tensiune este instalată central în cadrul sistemului de propulsie și se află totodată ad litteram în mijlocul mașinii. Bateria reprezintă în același timp elementul central funcțional al sistemul electric de propulsie cu convertor de energie. Astfel, Audi a pus o nouă piatră de hotar în cel mai dificil raliu din lume și a arătat că sloganul său "Vorsprung durch Technik" (germ. Avans prin tehnologie) este aplicabil cu succes până și în deșert.

"Configurația sistemului de propulsie al noului RS Q e-tron este un proiect de pionierat în Raliul Dakar," a explicat Lukas Folie, inginerul specializat în baterii de înaltă tensiune. "Chiar și definirea provocărilor cu care ne vom confrunta în acest tip de competiție a fost deja o sarcină dificilă. Pur și simplu nu existau încă valori empirice în motorsport pentru un asemenea concept și pentru acest fel de competiție de anduranță."

Conceput pentru cerințe necunoscute

Standardele Raliului Dakar sunt diferite față de cele ale Campionatului Mondial de Formula E, la care Audi a concurat cel mai recent cu un sistem de propulsie electric pe baterie. La Dakar avem etape zilnice de multe sute de kilometri, rezistență enormă la deplasarea pe nisipul moale al deșertului, plus temperaturi exterioare ridicate și o greutate minimă de două tone pentru automobile, conform regulamentului. Toate acestea sunt condiții extreme în motorsport-ul mondial. "În condițiile tehnologiilor actuale pentru baterii, nu este posibilă conceperea unui automobil de off-road pur electric pe baterie pentru Raliul Dakar," explică Lukas Folie.  Echipa de ingineri condusă de Axel Löffler, designerul-șef al modelului RS Q e-tron, a fost astfel nevoită să definească noi repere fundamentale pentru conceptul de ansamblu al acestui autovehicul electric cu convertor electric, fără să dispună de niciun fel de valori empirice de bază pe care să poată construi. Având în vedere perioada scurtă de timp avută la dispoziție pentru dezvoltarea proiectului, Audi s-a bazat pe tehnologia deja consacrată pentru celulele bateriei. Capacitatea bateriei de înaltă tensiune este de 52 kWh, suficient pentru necesarul maxim estimat pentru fiecare etapă a raliului. Greutatea bateriei de înaltă tensiune inclusiv sistemul de răcire este de circa 370 de kilograme.

Durabilitate și densitate energetică ridicată

Audi a ales celulele rotunde deja consacrate pentru bateria sa de înaltă tensiune, având în vedere capacitatea energetică necesară și performanțele necesare, precum și mecanismele de control și siguranță. Sistemul bateriei a fost astfel proiectat încât piloții Audi Sport Mattias Ekström, Stéphane Peterhansel și Carlos Sainz să nu simtă nicio diferență între bateria nouă și bateria deja folosită.

Încărcare dificilă în off-road

Când piloții pornesc în fiecare dimineață în concurs cu propulsia electrică și cu bateria complet încărcată, este inițiat un sistem de control extrem de complex.  Echipele află care este roadbook-ul zilei și deci detaliile rutei zilnice, doar cu scurt timp înainte de startul fiecărei etape. Audi RS Q e-tron cu sistemul său inovator de propulsie trebuie astfel să fie mereu pregătit pentru toate condițiile ce ar putea interveni, putând fi nevoie de parcurgerea unor distanțe de diferite lungimi, la viteze diferite, în condiții de dificultate diferită a terenului, plus alți factori. Inginerii și tehnicienii electroniști au programat  de aceea algoritmii pentru a menține nivelul de încărcare SoC (State of Charge) în anumite intervale predefinite, în funcție de necesarul de energie. Astfel, extragerea de energie din baterie și reîncărcarea bateriei sunt permanent echilibrate pe anumite distanțe predefinite. De pildă, dacă o etapă cu dune și deci cu rezistență ridicată la înaintare impune energie maximă pe o perioadă mai scurtă, nivelul de încărcare scade într-un anumit interval controlat.  Motivul este că puterea de propulsie a unităților motor/generator de pe punțile față și spate este limitată la maximum 288 kW per total, conform regulamentului. Dar convertorul de energie poate asigura doar o putere maximă de încărcare de 220 kW. Astfel, în cazurile extreme, consumul poate fi ușor mai ridicat decât energia generată. "Aceasta este posibil doar pe o anumită perioadă," explică Lukas Folie. "Dar pe distanțe lungi, avem în sumă rezultate echilibrate. Apoi trebuie să ajustăm consumul electric în jos, astfel încât nivelul de încărcare al bateriei să se mențină într-un anumit interval. Valoarea absolută a energiei disponibile la bord trebuie să fie suficientă pentru a finaliza etapa zilei."

Recuperarea energiei este un factor foarte important

Pentru a beneficia de eficiență maximă, Audi face uz în deșert, de asemenea, de un principiu implementat deja pentru mașinile de curse folosite la Le Mans și Formula E. Astfel, și RS Q e-tron recuperează energie la frânare. Unitățile MGU de pe punțile din față și din spate pot converti mișcarea de rotație a roților în energie electrică. Scopul este de a recupera energia maximă. Fluxul de putere în această direcție inversă nu se supune acelorași limitări ca la accelerare. Ceea ce pare a fi atât de simplu, impune însă un sistem complex de frânare, așa-numitul Intelligent Brake System (IBS). Acesta combină funcția hidraulică de frânare cu funcțiile de recuperare a energiei de frânare.

Eficiență dinamică

Datorită acestui design complex și țintit, RS Q e-tron a beneficiat de o poziție de start excepțională Iar aceasta nu se referă doar la topologia de bază a sistemului tuturor unităților constructive, ci și la sistemul de control al energiei. Deși, din cauza regulamentului, sistemul trebuie să pună în mișcare o masă mai mare, RS Q e-tron a avut nevoie de mai puțină energie decât concurenții. Volumul mai mic al rezervorului pentru convertorul de energie, conform regulamentului, constituie o dovadă fără echivoc că mașina de raliu cu patru inele este extrem de eficientă.