Motores eléctricos ultraeficientes, control térmico y mucho software: así es la nueva plataforma de Audi

Bajo las siglas PPE (Premium Platform Electric) se encuentra la plataforma desarrollada por Audi en colaboración con Porsche, que es elemento esencial para la ampliación de la gama de modelos totalmente eléctricos de la marca. Para la  próxima generación de vehículos eléctricos de Audi, el fabricante ha rediseñado los motores eléctricos, las baterías, la electrónica de potencia, las transmisiones y otros componentes relacionados, adaptándolos específicamente a las necesidades de este sistema de propulsión.
Ha sido diseñada para soportar vehículos de todos los formatos, incluyendo berlinas tradicionales, todoterrenos y SUV. Es adaptable en términos de dimensiones, abarcando longitud, anchura, altura y distancia entre ejes. Incorpora un sistema eléctrico de 800 voltios que permite una potencia de recarga de hasta 350 kW, y es compatible con diferentes tamaños de batería. Con la tecnología actual, se espera que las capacidades de la batería puedan ofrecer una autonomía de más de 500 kilómetros.
El sistema de propulsión ha sido diseñado para ser más compacto y eficiente que sus predecesores. Los nuevos motores eléctricos de la plataforma PPE ofrecen una autonomía adicional de 40 kilómetros en comparación con los Audi e-tron de primera generación.
También se ha mejorado el proceso de fabricación con un mayor grado de automatización y una amplia capacidad de fabricación interna. Los motores eléctricos para el eje trasero del Audi Q6 e-tron, síncronos de imanes permanentes (PSM), tienen una longitud de 200 milímetros. Los del eje delantero, asíncrono de excitación externa  (ASM), miden 100 milímetros y pueden girar libremente cuando no están en uso, sin pérdidas significativas por arrastre.
El nuevo devanado en horquilla y el sistema de refrigeración directa por pulverización de aceite en el estator del motor eléctrico contribuyen significativamente a una mayor eficiencia del sistema de propulsión. Por ejemplo, el factor de llenado de cobre se ha incrementado al 60%, comparado con el 45% de los devanados convencionales utilizados anteriormente.
La inclusión de una bomba de aceite eléctrica en la transmisión también contribuye a mejorar la eficiencia. Audi ha logrado reducir considerablemente el uso de elementos pesados de tierras raras y aumentar la densidad de potencia en un 20% gracias a la refrigeración del aceite del rotor.
La electrónica de potencia, cuyo principal componente es el inversor, desempeña un papel crucial al controlar el motor eléctrico y convertir la corriente continua de la batería en corriente alterna. Los datos precisos para el control del inversor son proporcionados por el ordenador HCP1 (Plataforma informática de alto rendimiento 1), responsable del sistema de propulsión y suspensión.
En la versión más potente del inversor, refrigerada por agua, se utilizan semiconductores de carburo de silicio que ofrecen una eficiencia un 60% mayor, especialmente notable bajo carga parcial y con mayor fiabilidad. Estos semiconductores contribuyen significativamente a aumentar la eficiencia y el rendimiento de los nuevos motores eléctricos. En comparación con los semiconductores de silicio, pueden llegar a incrementar la autonomía hasta en 20 kilómetros.
La arquitectura de 800 voltios permite el uso de cables más delgados tanto en la batería como en el motor eléctrico, reduciendo así el espacio de instalación, el peso y el consumo de materias primas. Además, al generar menos calor debido a menores pérdidas de energía, el sistema de enfriamiento puede ser más compacto y eficiente.
La transmisión emplea lubricación por cárter seco y una bomba de aceite eléctrica, con boquillas que rocían directamente los engranajes. Este diseño minimiza las pérdidas por fricción y optimiza el espacio de instalación.
La arquitectura de 800 voltios, necesaria para soportar potencias de carga de hasta 270 kW, es fundamental para garantizar un alto rendimiento durante el proceso de carga. La química de las celdas de la batería ha sido optimizada específicamente para adaptarse a este alto volta
En colaboración con los proveedores que ofrecen celdas con alta densidad energética, reducido contenido de cobalto y menor resistencia, asegurando así un rendimiento de carga óptimo, Audi ha logrado un equilibrio óptimo entre densidad de energía y eficiencia de carga.
La gestión térmica juega un papel crucial en el alto rendimiento de carga y en la prolongación de la vida útil de la batería. Se ha rediseñado el sistema de gestión térmica del vehículo para aprovechar mejor la eficiencia de la transmisión y reducir las pérdidas de calor. Además de la bomba de calor de agua y glicol existente, ahora se ha añadido una bomba de calor de aire. Esto permite utilizar el calor residual del refrigerante del motor eléctrico, la electrónica de potencia y la batería, así como el calor del aire ambiente, como fuentes de calefacción para el interior del vehículo.
Un componente clave es la gestión térmica predictiva, que utiliza datos del sistema de navegación, la ruta planificada, el temporizador de salida y el comportamiento de conducción del cliente para anticipar las necesidades de refrigeración o calefacción de la batería de manera eficiente y oportuna.
Si un conductor se dirige a una estación de carga de alta potencia programada en la ruta, el sistema de gestión térmica predictiva preparará la batería para la carga rápida mediante enfriamiento o calefacción, reduciendo así el tiempo necesario para la carga. Si se acerca una pendiente pronunciada, el sistema ajustará la temperatura de la batería mediante un enfriamiento adecuado para evitar un aumento excesivo de temperatura durante la carga. En el modo de conducción eficiente, la activación del acondicionamiento de la batería se retrasa para maximizar la autonomía según el estilo de conducción.
En el modo dinámico, el objetivo es optimizar el rendimiento del vehículo. Sin embargo, si las condiciones del tráfico no permiten una conducción dinámica, el sistema de gestión térmica ajustará automáticamente el uso de energía para el acondicionamiento de la batería y minimizará su impacto en la autonomía.
Una nueva función del sistema de gestión térmica es el acondicionamiento continuo de la batería incluso cuando el vehículo permanece estacionado. Esto asegura que la temperatura de la batería se mantenga dentro del rango óptimo durante toda su vida útil, incluso en condiciones climáticas extremas. El diseño del flujo de refrigerante, con el principio de flujo en U bajo los módulos de la batería y monitoreado por 48 sensores de temperatura, garantiza una distribución homogénea del calor dentro de la batería, mejorando así la eficiencia en la absorción y entrega de energía.
Con esta nueva plataforma, según indica Audi, en solo 10 minutos, es posible recuperar una autonomía de hasta 255 kilómetros en una estación de recarga que ofrezca 270 kW. Para pasar de un estado de carga (SoC) de aproximadamente el 10%, a un 80%, la batería requiere 21 minutos.
Para facilitar este proceso, Audi utiliza una unidad de control de comunicaciones llamada Dispositivo de Interfaz de Carga con Actuador Inteligente (SACID). Esta unidad actúa como interfaz entre el enchufe de carga y la estación de carga, transmitiendo la información estandarizada entrante a la computadora del dominio.
Con la nueva plataforma PPE, aproximadamente el 95% del proceso de frenado diario se cubre mediante recuperación, es decir, mediante frenado regenerativo a través de los motores eléctricos. La función de recuperación ya no la gestiona el sistema de control de frenos, sino el HCP1, uno de los cinco ordenadores de alto rendimiento del vehículo responsables del sistema de propulsión y suspensión en esta plataforma. Como resultado, aumenta la influencia del sistema de propulsión sobre el sistema de frenos.
El conductor ya no nota la transición del frenado regenerativo mediante sistemas de propulsión eléctrica al frenado mecánico con frenos de fricción accionados hidráulicamente. La combinación de frenos garantiza una sensación de pedal controlada con un punto de presión constante y definido claramente. Ahora es posible combinar los frenos por eje. La recuperación se mantiene en el eje trasero según sea necesario, mientras que se genera presión hidráulica en el eje delantero.
Existe la opción de recuperación de inercia en dos etapas, seleccionable mediante las levas del volante. También se puede optar por navegar a vela. O. Otra característica es el modo de conducción ‘B’, que se aproxima a la sensación conocida como one pedal, permitiendo una conducción más eficiente y controlada en condiciones urbanas y de tráfico denso.
La nueva arquitectura electrónica del E3 1.2, permite experimentar las ventajas de la digitalización de manera más inmediata. Aumenta el número, tamaño y resolución de las pantallas de los vehículos, además de estar diseñado para recibir actualizaciones inalámbricas (OTA) y añadir nuevas funciones bajo demanda.
En la serie Q6 e-tron, Audi introduce una plataforma de infoentretenimiento completamente nueva basada en Android Automotive, estandarizada. Numerosas funciones del vehículo pueden ser controladas mediante el asistente digital de Audi, un asistente de voz con autoaprendizaje. Este asistente está profundamente integrado en el vehículo y se visualiza por primera vez mediante un avatar en el salpicadero (Audi Assistant Dashboard) y en el head-up display de realidad aumentada.
Con la tienda de aplicaciones de terceros, los usuarios pueden utilizar sus aplicaciones favoritas de su ecosistema digital directamente en la pantalla del vehículo. La tienda ofrece acceso a una amplia variedad de aplicaciones, que pueden instalarse directamente en el MMI sin necesidad de utilizar sus teléfonos inteligentes.
Inicialmente, estarán disponibles aplicaciones en categorías como Música, Vídeo, Juegos, Navegación, Estacionamiento y Carga, Productividad, Clima y Noticias. Por ejemplo, la categoría Música incluirá aplicaciones como Amazon Music y Spotify. La tienda se ampliará continuamente en el futuro y se puede acceder a ella a través de un mosaico separado en el MMI. Todas las aplicaciones adicionales se integrarán perfectamente en el MMI y estarán diseñadas para ser utilizadas de manera segura y fiable durante el viaje. El portafolio de aplicaciones disponible es específico para cada mercado.
La serie Q6 e-tron también incluye la conocida interfaz de smartphone de Audi para integrar Apple CarPlay y Android Auto, proporcionando una conectividad completa con dispositivos móviles.
Redactor y probador especializado en vehículos eléctricos y movilidad sostenible. Escribe en Híbridos y Eléctricos desde 2017. Es ingeniero de Caminos por la Universidad Politécnica de Madrid y Técnico especialista en vehículos híbridos y eléctricos por la SEAS. Ha trabajado en medios como Movilidad Eléctrica y Km77.
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