O Rali Dakar é uma das provas mais exigentes do desporto motorizado e esta edição é o início de uma nova aventura para a Audi Sport no mundo da competição.
Numa prova em que as equipas terão de superar mais de 8.000 quilómetros, a novidade são os três novos Audi RS Q e-tron que a marca dos quatro anéis traz para enfrentar o deserto e a areia escaldante da Arábia Saudita.
A Audi é o primeiro construtor a participar no Dakar com um conceito de transmissão alternativo que combina uma transmissão elétrica com uma bateria de alta voltagem e um conversor de energia altamente eficiente.
O novo Audi RS Q e-tron utiliza três motores elétricos (Audi MGU05, um para cada eixo herdado do FE-07 da Fórmula E da última temporada e uma parte do sistema de conversão) com uma potência total de 680 cv (500 kW). Isto permite uma aceleração dos 0-100 km/h em 4,5 segundos quando circula em terreno de baixa aderência, enquanto a velocidade máxima é de 170 km/h (limitado pelos regulamentos do Dakar).
Um terceiro MGU, de conceção idêntica, faz parte do conversor de energia, e serve para recarregar a bateria enquanto se conduz. Além disso, a energia é recuperada durante a travagem. A bateria tem capacidade de 52 kWh com um peso total de 370 kg. Os sistemas de energia elétrica funcionam assim com três tensões diferentes: 12 V, 48 V e 800 V.
Por ser uma prova longa, sem paragens intermediárias durante cada troço cronometrado (algumas etapas chegam a ter mais de 800 km), foi necessário integrar um motor de combustão interna TFSI para fornecer energia à bateria. Trata-se de um motor turbo a gasolina de quatro cilindros e 2 litros derivado do R5 campeão no DTM em 2020.
Este sistema garante menos de 200 g/km em emissões de CO2. Os dois eixos não possuem nenhuma ligação mecânica entre si, mas o software de distribuição de binário assume o mesmo papel de um diferencial central convencional. Para Andreas Ross, responsável pelo projeto Dakar na Audi Sport, “Este é o mais recente desafio para um sistema de transmissão elétrica”.
O Audi RS Q e-tron prescinde de uma caixa de velocidades convencional — conta apenas com uma caixa redutora de uma relação. O software desenvolvido pela Audi assume a distribuição do binário entre os eixos e cria assim um diferencial central virtual e livremente configurável, que tem o efeito secundário positivo de poder poupar o peso e o espaço que foram requeridos pelos veios de transmissão e por um diferencial mecânico.
O depósito de combustível com 295 litros de capacidade está posicionado 1,1 metros atrás do eixo dianteiro, a altura ao solo é de 300 mm, cada roda pesa 44,7 kg (jante e pneu), e em cada dia são gerados 50 GB de dados. No total, o RS Q e-tron possui 6.000 peças.
A bateria de alta tensão está localizada na zona central do Audi RS Q e-tron. Incorpora o coração do inovador acionamento elétrico com conversor de energia.
“Com a configuração de condução no RS Q e-tron, a Audi é pioneira no Rali Dakar”, disse Lukas Folie, o engenheiro da bateria de alta tensão. “Definir os desafios para este tipo de competição foi muito exigente. Simplesmente não há valores empíricos no automobilismo para tal conceito e para este tipo de competição de resistência”.
Em comparação com o Campeonato do Mundo de Fórmula E, os padrões no Rali Dakar são diferentes: etapas diárias de muitas centenas de quilómetros, a enorme resistência à condução na areia do deserto, além de altas temperaturas climatéricas e um peso mínimo do veículo, definido pelos regulamentos, em duas toneladas são dados a ter em especial atenção nesta prova de todo-terreno.
“Não é possível, com a atual tecnologia de bateria, conceber um veículo todo-o-terreno BEV 100% elétrico para o Rali Dakar sob essas condições”, sublinha Lukas Folie. A equipa de engenharia liderada por Axel Löffler, chefe de design do RS Q e-tron teve, assim, que definir benchmarks básicos para o conceito geral do veículo com acionamento elétrico e conversor de energia sem quaisquer valores empíricos anteriores. Devido ao curto tempo de desenvolvimento do projeto (pouco mais de um ano), a Audi optou pela comprovada tecnologia de células. A capacidade da bateria de alta tensão é de 52 kWh e, portanto, é suficiente para os requisitos máximos esperados em cada etapa do rali. O peso da bateria de alta tensão incluindo o meio de arrefecimento é de cerca de 370 kg.
O sistema de bateria está desenhado de tal forma que os pilotos da Audi Sport Mattias Ekström, Stéphane Peterhansel e Carlos Sainz não sintam qualquer diferença entre uma bateria nova e uma usada. Quando os pilotos do rali deixam o bivouac em modo elétrico na manhã de cada etapa com uma bateria de alta tensão carregada, um sistema de controlo altamente complexo é iniciado. Poucos minutos antes do início da etapa, as equipas ficam a saber de todos os detalhes do percurso quando os roadbooks são entregues. O Audi RS Q e-tron com sua direção inovadora deve estar sempre preparado para todas as condições em termos de distâncias, velocidades, dificuldade do terreno e outros fatores.
Os engenheiros e técnicos da eletrónica programaram algoritmos para manter o Estado de Carga (SoC), ou seja, o nível de carga, dentro de faixas definidas, dependendo da procura de energia. A extração de energia e a recarga da bateria estão sempre em equilíbrio em distâncias definidas. Se, por exemplo, na passagem de duna difícil e com elevada resistência à condução é requerida a máxima energia por um curto período de tempo, enquanto o estado de carga se encontra dentro de uma faixa controlada. O motivo: a força motriz das unidades motor-gerador nos eixos dianteiro e traseiro é limitada a um máximo de 288 kW no total, de acordo com os regulamentos do Dakar. No entanto, o conversor de energia só pode fornecer uma potência de carregamento máxima de 220 kW. Em casos extremos, portanto, o consumo é maior do que a geração de energia, por breves momentos. “Algo assim é possível por um tempo limitado”, diz Lukas Folie. “Mas numa distância mais longa, temos então que regular o consumo de energia para que o estado de carga da bateria permaneça dentro de um determinado parâmetro. A quantidade absoluta de energia disponível a bordo deve ser suficiente para percorrer a etapa do dia.”
Para obter a máxima eficiência no deserto, a Audi também aposta num princípio que já foi usado nos carros que disputaram as 24 Horas de Le Mans e a Fórmula E: o RS Q e-tron recupera energia durante a travagem. As unidades MGU nos eixos dianteiro e traseiro podem converter o movimento rotacional das rodas em energia elétrica. O objetivo é recuperar o máximo de energia. O fluxo de potência durante a travagem não está sujeito às mesmas limitações de potência que ao acelerar. O que parece tão simples requer um complexo Sistema de Travagem Inteligente (IBS). Combina a função de travagem hidráulica com o travão regenerativo elétrico.
À partida e graças a este design, o RS Q e-tron tem um posicionamento excecional. Isso aplica-se não apenas à topologia base do sistema de todos os conjuntos, mas também ao sistema de controlo de energia. Apesar de ter que mover uma massa maior devido aos regulamentos, o RS Q e-tron aplica menos energia que a concorrência. O menor volume do depósito para o conversor de energia especificado nos regulamentos prova que o carro da marca dos quatro anéis é muito eficiente.
No volante do Audi RS Q e-tron existe um conjunto de oito botões que, entre vários comandos, controlam a buzina, as escovas do para-brisas e as entradas de dados no software se o piloto quiser armazenar uma anomalia com carimbo de data/hora. O limitador de velocidade também pode ser ativado no volante em zonas onde, por exemplo, existe uma velocidade máxima. Segundo os regulamentos do Dakar, a velocidade máxima permitida é de 170 km/h. Atrás do volante está um ecrã que fornece informações sobre a pressão dos pneus, a direção e a velocidade atual. Também contém avisos importantes para que o piloto possa reagir imediatamente em caso de desligamento repentino do sistema ou desconexão da bateria de alta tensão.
Por sua vez, na zona do centro do cockpit do RS Q e-tron está localizada a alavanca do travão de mão de alumínio de dupla manivela, o qual é acoplado ao inovador sistema brake-by-wire que combina o travão hidráulico com um sistema de recuperação. Puxar o travão de mão ajuda a recuperar energia, assim como o acionamento do travão de pé.
Existe também um ecrã no centro do habitáculo, entre o piloto e o navegador, que contém informações sobre a pressão dos pneus, o equilíbrio de travão selecionado, o sistema de travão por cabo e muitas outras funções. As informações são destacadas na cor verde quando uma função ou sistema está a funcionar corretamente, ou a vermelho quando ocorre um erro. Debaixo deste ecrã ao centro está localizado um painel de controlo operado pelo co-piloto.
O percurso desta 44ª edição do Dakar, que se realiza pela terceira vez na Arábia Saudita entre 1 (dia do prólogo em Haʼil) e 14 de janeiro de 2022 (em Jeddah, nas margens do Mar Vermelho), inclui 12 etapas num total de 8.375 km, dos quais 4.258 km em 12 setores cronometrados.
Com o RS Q e-tron, a Audi é o primeiro construtor automóvel a utilizar uma transmissão eletrificada no Dakar, em combinação com um conversor de energia para competir pela vitória contra equipas inscritas com carros ‘convencionais’ na prova mais difícil do mundo.