Audi è il primo costruttore al mondo a prendere parte in veste ufficiale alla Dakar con un prototipo elettrico con range extender. Audi RS Q e-tron, infatti, si avvale di un sofisticato sistema di gestione termica composto da 6 circuiti di raffreddamento in grado di sfidare condizioni ambientali estreme.
“Sin dagli albori del progetto Audi RS Q e-tron, uno dei principali obiettivi degli ingegneri dei quattro anelli è stato garantire un’efficiente gestione termica all’avanguardistico prototipo elettrico con range extender - afferma Sebastian Fröber, Responsabile dei Sistemi di Raffreddamento- Inizialmente ci siamo affidati alle simulazioni di fluidodinamica computazionale, quindi abbiamo realizzato i primi prototipi”.
Preziosa si è rivelata l’esperienza maturata con Audi R18 e-tron quattro, prima racing car ibrida al mondo a conquistare la 24 Ore di Le Mans, e con le monoposto di Formula E, sebbene le finalità fossero radicalmente diverse: nel primo caso l’aerodinamica complessiva delle vetture costituiva la priorità, mentre per Audi RS Q e-tron, chiamata ad affrontare il deserto, è fondamentale favorire la dissipazione del calore. Un orizzonte reso possibile da molteplici circuiti di raffreddamento.
Il “cuore” di Audi RS Q e-tron è costituito dalla batteria ad alto voltaggio.Per gestire la temperatura dell’accumulatore, Audi si affida al refrigerante non conduttivo Novec, altresì noto come “acqua senz’acqua” o “acqua secca”, il cui radiatore è collocato sotto al cofano anteriore.
Altrettanto cruciale la gestione termica dei tre powertrain derivati dalla monoposto Audi e-tron FE07 di Formula E: due MGU (Motor Generator Unit), una in corrispondenza di ciascun assale, si occupano della trazione, mentre una terza unità agisce quale generatore per contribuire alla ricarica della batteria ad alto voltaggio, specie in frenata. Le tre MGU, nello specifico, sono collegate mediante un circuito a bassa temperatura, forte di un radiatore specifico posizionato anch’esso sotto al cofano anteriore.
I circuiti a bassa temperatura costituiscono una sfida ingegneristica particolarmente delicata. Mentre i sistemi ad alta temperatura beneficiano di un rilevante effetto raffreddamento anche in pieno sole con 40 °C, tale da scongiurare l’ebollizione, le soluzioni a bassa temperatura – che mirano a garantire l’afflusso di liquido non oltre i 60 °C – godono di un apporto ambientale limitato.
Media temperatura per l’olio dello sterzo e la climatizzazione
In prossimità del radiatore anteriore sinistro, dedicato – come accennato – alla gestione termica delle tre MGU, è collocato il circuito di raffreddamento dell’olio dello sterzo, sottoposto a un notevole stress nella guida off road. Il medesimo circuito serve i martinetti per il sollevamento della vettura in caso di foratura. Parallelamente, la presa d’aria anteriore destra ospita il condensatore del climatizzatore.
Alta temperatura per il range extender
Non essendo possibile attingere energia nel deserto, Audi ha optato per una soluzione on board: la batteria ad alta tensione viene rifornita durante la marcia grazie all’azione di un range extender. Funzione, quest’ultima, affidata al quattro cilindri TFSI – turbo a iniezione diretta della benzina – derivato dal DTM, il Campionato Tedesco Turismo, collocato trasversalmente alle spalle dell’abitacolo e servito da uno specifico circuito di raffreddamento nonché da uno scambiatore di calore per il lubrificante. La sovralimentazione mediante turbocompressore a gas di scarico si avvale di un intercooler dedicato. Entrambi i radiatori, affiancati in corrispondenza dell’assale posteriore, sono alimentati attraverso le prese d’aria al tetto. “Affrontando passaggi molto tecnici, ad esempio le dune, l’afflusso d’aria potrebbe non essere sufficiente” afferma Sebastian Fröber. “Per scongiurare il surriscaldamento, a valle di ciascuno dei radiatori è posta un’elettroventola ad alta portata.
Condizioni ambientali estreme? Nessun problema!
Il sistema di gestione termica di Audi RS Q e-tron è progettato per affrontare condizioni estreme. “Durante la più recente sessione di test in Marocco – aggiunge Fröber – Carlos Sainz ha percorso decine di chilometri lungo un ‘uadi’, il letto secco di un torrente, con le prese d’aria volutamente nastrate, così da bloccare i flussi. Tutti i circuiti hanno funzionato correttamente”.
Sebbene i sistemi di raffreddamento incidano sull’efficienza complessiva della vettura, Audi RS Q e-tron è pioniere della rivoluzione energetica nei rally raid. Il motore TFSI, attivo come range extender, eroga 272 CV nel range da 4.500 a 6.000 giri/minuto con un consumo specifico di carburante inferiore a 200 grammi per kWh. Un valore di assoluto riferimento tra le vetture da competizione nonché una nuova frontiera nell’ambito delle competizioni marathon.
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