Audi implantará la tecnología de hibridación ligera en toda su gama durante los próximos diez años.
Además de apostar por la
tecnología híbrida enchufable que incorporan los modelos e-tron, Audi está
impulsando la electrificación del resto de su gama de vehículos con la nueva
tecnología de hibridación ligera mild
hybrid, que se irá introduciendo durante los próximos diez años. La marca
de los cuatro aros tiene como objetivo ofrecer todos sus nuevos modelos con
esta tecnología, que ofrece numerosas vías para hacer la conducción aún más
deportiva, más confortable, más segura y más eficiente.
Hibridación ligera: 12 voltios
Audi ofrece una solución a medida
para cada nuevo modelo electrificado, y una eficiente hibridación ligera puede
ser implementada también a partir de los actuales sistemas eléctricos de 12
voltios. Sus componentes clave son una batería de iones de litio con una
capacidad de 11 amperios/hora y un
generador accionado por correa que se utiliza al mismo tiempo como motor de
arranque.
El generador allana el camino
para el desarrollo de nuevas funciones. La activación del sistema start-stop puede iniciarse antes de que
el vehículo se detenga por completo, cuando ha alcanzado una velocidad residual
de alrededor de 15 km/h. Otra función es la de desconexión temporal del motor
cuando circulando a alta velocidad, el conductor retira su pie del acelerador.
Con un máximo de 5 kW, la capacidad de recuperación de potencia es considerable; además, el generador puede
asistir al motor de combustión con hasta 1 kW de potencia. Como resultado, el
motor TDI o TFSI puede funcionar muy cerca de su régimen ideal de carga. El
generador de arranque por correa con tecnología de 12 voltios tiene el
potencial suficiente para reducir hasta en 0,4 litros cada 100 kilómetros el
consumo de combustible.
El sistema eléctrico de 48
voltios
Esta tecnología es aún más
interesante con el sistema eléctrico auxiliar de 48 voltios, que Audi está a
punto de hacer debutar en serie en un modelo de producción. La batería de iones
de litio proporciona 10 amperios/hora de capacidad; sin embargo, el generador
de arranque por correa produce 12 kW. Traducido en términos de ahorro de
combustible, esto significa un ahorro de hasta 0,7 litros cada 100 kilómetros.
Con 48 voltios se pueden implementar las mismas funciones de hibridación ligera
conseguidas con 12 voltios, pero en mucha mayor medida: por ejemplo, la fase de
circulación por inercia con el motor de combustión apagado puede durar hasta 30
segundos.
Aparte de la hibridación, el
sistema eléctrico de 48 voltios abre las puertas a muchas otras ventajas. Su
alto voltaje facilita el uso de secciones de cable más pequeñas, gracias a
lo cual también se reduce el peso de los
mazos de cable y evita la disipación de potencia. Pero lo mejor de todo es que
proporciona hasta cuatro veces más potencia que el sistema eléctrico de 12
voltios y, como aquel, amplía las perspectivas de innovación a interesantes
tecnologías para la transmisión y la suspensión.
Compresor accionado
eléctricamente
Una de estas nuevas soluciones es
el compresor accionado eléctricamente, que la firma ha mostrado con
anterioridad en prototipos como el Audi RS5 TDI competition concept y el Audi TT clubsport turbo concept. El compresor accionado eléctricamente está
situado a continuación del intercambiador de calor, en la zona de paso al
conducto de admisión. Se conecta en serie por detrás del turbocompresor, al que
complementa en su funcionamiento cuando los gases de escape no proporcionan la
energía suficiente para mover su turbina. En lugar del rotor de la turbina, el
compresor accionado eléctricamente incorpora un pequeño motor eléctrico de unos
7 kW de potencia que acelera la rueda del turbocompresor hasta alcanzar
velocidades muy altas en apenas 250 milisegundos. De esta forma, el motor
siempre desarrolla su potencia sin ningún retardo perceptible mientras arranca
o cuando se acelera desde bajas revoluciones. El compresor accionado
eléctricamente elimina la necesidad de reducir de marcha constantemente,
manteniendo el motor a bajas revoluciones. Los conductores más deportivos
apreciarán la inmediata entrega de potencia a la hora de adelantar o al
acelerar al salir de una curva.
El compresor accionado eléctricamente
es ideal para muchos modelos de la actual gama Audi, tanto con motores TDI como
TFSI, y pronto pasará a formar parte de la producción en serie. La compañía se
centrará en el uso de la tecnología de compresor accionado eléctricamente en
los motores de seis y ocho cilindros.
Sistemas de 48 voltios en la
suspensión
También cuando hablamos de la
suspensión, la alta tensión abrirá las puertas a nuevas tecnologías.
Próximamente, se lanzará la primera de éstas como parte de su producción en
serie: el sistema electromecánico de estabilizadoras activas EAWS para el
control del balanceo de la carrocería.
Aquí, un compacto motor eléctrico
dotado de un engranaje planetario de tres etapas se interpone entre las dos
mitades de la barra estabilizadora. Con un estilo de conducción orientado al
confort, las dos partes en las que se encuentra dividida la barra
estabilizadora están desconectadas, lo que se traduce en un excelente confort
de marcha. Si se elige un modo de conducción deportivo, el motor eléctrico de 1,5
kW de potencia, que es capaz de generar un par de torsión de hasta 1.200 Nm,
hace que la barra estabilizadora comience a ejercer su función para controlar
el balanceo de la carrocería. El efecto es un comportamiento más deportivo: la
carrocería se inclina menos en las curvas, la tendencia al subviraje se reduce
y la aceleración lateral se incrementa. La estabilizadora delantera y la trasera pueden ser ajustadas
independientemente la una de la otra.
Otra de las posibilidades del
sistema es la recuperación de energía. Cuando por efecto de los baches de la
carretera las ruedas de un mismo eje del vehículo siguen recorridos diferentes
cada una de las partes de la barra estabilizadora conectadas al motor eléctrico
transmite el movimiento haciendo que funcione como un generador, lo que
transforma la energía cinética en energía eléctrica. Gracias a este efecto,
haciendo un balance global el sistema electromecánico de control activo del
balanceo apenas requiere energía para funcionar.
Comparado con los sistemas actuales
de estabilizadoras activas con funcionamiento hidráulico, el sistema de Audi
basado en la tecnología de 48 voltios ofrece mayores ventajas. Puede
desarrollar más potencia, trabaja más rápido y más eficientemente, y está
activado incluso a bajas velocidades. La ausencia de un circuito hidráulico con
su correspondiente fluido significa que el sistema también está libre de
mantenimiento y es respetuoso con el medioambiente.
Amortiguador electromecánico e-ROT
Un segundo proyecto basado en la
tecnología de 48 voltios se encuentra todavía en fase de prototipo. Se denomina
provisionalmente e-ROT, y consiste en un amortiguador giratorio electromecánico
que reemplaza al actual amortiguador hidráulico, y es capaz de recuperar
energía durante el funcionamiento de la suspensión.
En cuanto a los principios básicos,
no es diferente del estabilizador electromecánico activo para el control del
balanceo. Básicamente, un robusto brazo de palanca conectado a la rueda absorbe
las fuerzas que son inducidas en la misma durante el movimiento de la
suspensión. Mediante una serie de engranajes, se transmite la fuerza un motor
eléctrico, el cual la transforma en electricidad. Se recuperan unos 150 vatios
de media en carretera; desde 3 vatios circulando sobre una autopista bien asfaltada
a 613 vatios sobre una carretera secundaria bacheada. Esto se traduce en un
ahorro equivalente de hasta tres gramos de CO2 por kilómetro
recorrido en condiciones normales de conducción.
El sistema eROT responde
rápidamente y con mínimas inercias. Se emplea para recuperar energía y actúa a
la vez como un amortiguador controlable activamente, eliminando la
independencia que existe entre las fases de compresión y extensión que limita
la eficacia de los actuales amortiguadores hidráulicos. Gracias a la tecnología
eROT Audi es capaz de adaptar la etapa de compresión a unas características más
confortables y suaves sin tener que hacer concesiones con los ajustes de
amortiguación para alcanzar el efecto de extensión deseado. La posición
horizontal del sistema constituye una ventaja adicional: la eliminación de los
amortiguadores verticales libera espacio adicional para su instalación.
EL DATO
Implantación gradual: la
plataforma modular de electrificación Audi
En aproximadamente un período de
diez años, Audi equipará todos sus nuevos modelos –a excepción de los e-tron
con tecnología híbrida de alto voltaje– con los nuevos desarrollos de
hibridación ligera. En este año 2016, el sistema eléctrico auxiliar de 48
voltios será comercializado en un nuevo modelo de producción en serie, el cual
también incorporará en su equipamiento el compresor accionado eléctricamente y
el estabilizador electromecánico activo
del balanceo. El generador todavía funciona con la red principal de 12 voltios;
un transformador DC/DC interconecta el sistema eléctrico de 12 voltios con el
sistema eléctrico auxiliar de 48 voltios.
La siguiente fase de expansión
está planificada para 2017, cuando la hibridación ligera se pondrá en marcha
sobre la base de la tecnología de 48 voltios. Aquí, el sistema de 12 voltios estará conectado mediante un potente
transformador DC/DC al sistema de 48 voltios, que pasará a convertirse en el
sistema eléctrico principal. La batería de iones de litio que se requiere es aproximadamente del
mismo tamaño que una batería convencional, y para la gestión térmica es
suficiente con la refrigeración por aire.
A medio plazo, Audi tiene la
intención de aplicar la tecnología de 48 voltios a elementos auxiliares como
las bombas y componentes del sistema de sobrealimentación del motor, sistemas
de aire acondicionado y de la transmisión. Actualmente, estos sistemas están
accionados hidráulicamente o a través del motor de combustión; sin embargo, si
estuvieran accionados eléctricamente, podrían ser controlados bajo demanda y
también podrían ser también más ligeros y compactos. Y lo mismo se puede
aplicar para otros sistemas que demandan gran cantidad de energía, como las
lunetas térmicas o los sistemas de sonido. Pequeños consumidores como las
unidades de control o las luces se mantendrán con los sistemas de 12 voltios
también en el futuro.
Video y foto: Audi.