La Audi R18 e-tron quattro è la prima auto da corsa Audi in cui l'accelerazione non si deve esclusivamente a un motore a combustione. Grazie alla propulsione ibrida parzialmente elettrica e-tron quattro, il prototipo rappresenta un'assoluta novità tra le auto sportive LMP1. Una rivoluzione durata 18 mesi per passare dai primi progetti ai test e iniziata nel febbraio 2010, con l'avvio del progetto e-tron quattro per lo sport motoristico. “Questo è un ciclo relativamente corto per una tecnologia che non è mai stata testata nel motorsport e che ancora non esiste nella produzione di serie” sottolinea Martin Mühlmeier, Capo dell’Engineering di Audi Sport.
Il primo grande ostacolo nello sviluppo del progetto è stato quello di definire l'idea. Così come è successo spesso in passato, anche per questa tecnologia Audi ha voluto giocare un ruolo guida. Per il modello R18 e-tron quattro il motto
“All'avanguardia della tecnica” ha significato lo sviluppo di un sistema ibrido specifico, completo di tutti i collegamenti in rete, comandi, software, algoritmi e interfacce.
Come per altri settori, Audi Sport collabora con costruttori esterni anche per la produzione di componenti del sistema ibrido. Per la costruzione della batteria Audi ha potuto contare sulla collaborazione di Williams WHP, mentre per l'unità motore-alternatore (MGU) la Casa automobilistica si è avvalsa della prestigiosa partnership con Bosch, optando per un sistema di accumulo dell'energia con batteria a volano, visto e considerato che le esigenze di Le Mans sono un po' diverse da quelle di tutti i giorni.
“L'alto rendimento è fondamentale nel recupero dell'energia”, afferma Christopher Reinke, Technical Project Leader LMP. “In fase di frenata la batteria deve essere in grado di assorbire molta energia nell'arco di pochi secondi.”
Sull'asse anteriore il sistema è rappresentato da due alberi di trasmissione, dall'unità motore-alternatore con riduttore epicicloidale, da una batteria elettrica a volano situata accanto al conducente, da un dispositivo di controllo dell'isolamento per l'alto voltaggio e dal sistema di comando. Il processo di recupero dell'energia è abbastanza semplice, mentre l'applicazione tecnica è estremamente complessa. Il recupero dell'energia avviene in fase di frenata, quando le ruote azionano la MGU.
Spetta all'organizzazione dell'evento definire le zone di frenata consentite. L'unità motore-alternatore accelera elettricamente un volano in fibra di carbonio funzionante sotto vuoto spinto. Una volta percorsa la curva e al momento di accelerare nuovamente, il sistema trasmette energia all'asse anteriore. Il regolamento consente di trasmettere 500 kJ di energia alle ruote anteriori, tra due fasi di frenata. Un riduttore epicicloidale adatta il rapporto di trasmissione in base all'accelerazione e alla frenata. I due assi della e-tron quattro, azionati indipendentemente uno dall'altro, vengono sincronizzati esclusivamente tramite strategie di controllo elettroniche, completamente automatiche senza intervento alcuno da parte del conducente.
Sono due i parametri che regolano l'intera procedura di ricarica (recupero di energia): la decelerazione della vettura, quindi la frenata stessa e il livello di carica della batteria. Il processo di rilascio di energia (boost) dipende dalla velocità prescritta dal regolamento, di almeno 120 km/h, ma anche dalla strategia di gara scelta, dal movimento del pedale del gas e dall'accelerazione del veicolo.
Il compromesso ideale, una vera e propria sfida Secondo Wolfgang Appel, Responsabile per lo Sviluppo dei Veicoli in Audi Sport: “La sfida principale è stata quella di trovare il compromesso ideale; dovevamo riuscire a tarare perfettamente il peso, le prestazioni, il concetto di ibrido, le norme del regolamento e il packaging, ovvero la distribuzione di tutti i componenti nell'intera vettura. E senza creare svantaggi nella vettura tradizionale, visto che entrambi le vetture presentano la stessa identica struttura, a prescindere dal sistema ibrido”.
Esternamente la R18 e-tron quattro si differenzia dalla R18 ultra, a trazione posteriore, esclusivamente per una spia di avvertimento e per l'adesivo imposto dal regolamento. L'asse anteriore e il radiatore sono coperti dalla carrozzeria. Solo un pannello di comando situato sotto la normale plancia rivela la presenza, nell'abitacolo, della trazione e-tron quattro.
È da febbraio 2010 che Audi Sport lavora al progetto e-tron quattro. I componenti sono stati testati per la prima volta nel 2010, a bordo di un'auto sportiva stradale, la R8. Da ottobre 2011 i test hanno riguardato invece la R18 e-tron quattro su circuito di gara.
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