Rally Dakar: la batería de alto voltaje del Audi RS Q e-tron

“Con nuestra configuración de propulsión en el RS Q e-tron, Audi es un pionero en el Rally Dakar”, dice Lukas Folie, el ingeniero de baterías de alto voltaje. “Definir los retos para este tipo de competición fue muy exigente. Simplemente no hay valores de referencia para este tipo de competencia de resistencia utilizando un concepto así”.

En comparación con el Campeonato del Mundo de Fórmula E, que Audi disputó por última vez con un sistema de propulsión eléctrico con batería, las exigencias en el Rally Dakar son diferentes: etapas diarias de muchos cientos de kilómetros, la enorme resistencia de conducción en la suave arena del desierto, además de altas temperaturas exteriores y un peso mínimo del vehículo de dos toneladas fijado por el reglamento, son valores extremos en el automovilismo. "Con la tecnología de baterías actual no es posible fabricar un vehículo todoterreno totalmente eléctrico para el Rally Dakar en estas condiciones", dice Lukas Folie. Por lo tanto, el equipo de ingeniería dirigido por Axel Löffler, Jefe de diseño del RS Q e-tron, tuvo que definir los pilares básicos para el concepto general del vehículo con propulsión eléctrica y convertidor de energía sin experiencia previa. Debido al corto tiempo de desarrollo del proyecto, Audi confió en una tecnología celular probada. La capacidad de la batería de alto voltaje es de 52 kWh y, por lo tanto, es suficiente para las demandas máximas esperadas en cada etapa del rally. El peso de la batería de alto voltaje, incluido el medio refrigerante, es de unos 370 kilogramos.

La capacidad de energía y el rendimiento requeridos, así como los mecanismos de control y seguridad, hicieron que Audi recurriera a células redondas ya probadas como base de la batería de alto voltaje. El sistema de batería está diseñado de tal manera que los pilotos de Audi Sport Mattias Ekström, Stéphane Peterhansel y Carlos Sainz no sienten ninguna diferencia entre una batería nueva y una usada.

Cuando los pilotos de rally abandonan el ‘vivac’ en la mañana al empezar cada etapa en propulsión eléctrica con una batería de alto voltaje cargada, comienza un sistema de control muy complejo. Solo unos minutos antes del inicio de la etapa, los equipos conocen los detalles de la ruta cuando se entregan los libros de ruta. El Audi RS Q e-tron con su innovador sistema de propulsión siempre debe estar preparado para todas las condiciones en términos de distancias, velocidades, dificultad del terreno y otros factores.

Los ingenieros y técnicos en electrónica han programado algoritmos para mantener el SoC de la batería (SoC: State of Charge), es decir, el nivel de carga, dentro de rangos definidos en función de la demanda de energía. El consumo de energía y la recarga de la batería siempre están equilibrados en distancias definidas. Si, por ejemplo, un paso difícil por las dunas con alta resistencia requiere la máxima energía durante un corto tiempo, el estado de carga cae dentro de un rango controlado. La razón: la potencia de los motores-generadores instalados en los ejes delantero y trasero está limitada a un máximo de 288 kW, según el reglamento. Sin embargo, el convertidor de energía solo puede proporcionar una potencia de carga máxima de 220 kW. En casos extremos, el consumo es temporalmente superior a la generación de energía. “Algo como esto es posible por un tiempo limitado”, dice Lukas Folie. “Pero en una distancia más larga, siempre resulta en un juego de suma cero: luego tenemos que regular el consumo de energía para que el estado de carga de la batería permanezca dentro de unos parámetros establecidos. La cantidad absoluta de energía disponible a bordo debe ser suficiente para cubrir la etapa del día”.

Para lograr la máxima eficiencia, Audi también se basa en un principio en el desierto que ya se ha utilizado en los autos deportivos de Le Mans y en la Fórmula E: el RS Q e-tron recupera energía durante al frenar. Las unidades MGU en los ejes delantero y trasero pueden convertir el movimiento de rotación de las ruedas en energía eléctrica. El objetivo es recuperar la máxima cantidad de energía. El flujo de potencia en esta dirección inversa no está sujeto a las mismas limitaciones de potencia que al acelerar. Lo que suena tan simple requiere un complejo sistema de frenado inteligente (IBS), que combina la función de frenado hidráulico con el freno eléctrico regenerativo.

Gracias a este diseño específico, el RS Q e-tron tiene una posición excepcional en el campo de salida. Esto se aplica no solo a la topología del sistema básico de todos los conjuntos, sino también al sistema de control de energía. Aunque tiene que mover una masa mayor debido al reglamento, el RS Q e-tron consume menos energía que la competencia. El menor volumen del depósito del convertidor de energía especificado en el reglamento demuestra que el auto de rally con los cuatro aros es muy eficiente.