La legendaria tracción quattro: marcando el camino también en la era eléctrica

El sistema de tracción quattro es sinónimo de dinamismo, estabilidad, tracción y seguridad, así como de experiencia técnica y máximo rendimiento. En resumen, representa a la perfección el lema de Audi, “A la Vanguardia de la Técnica”. Por eso hablar de Audi es hablar de la tracción quattro, y viceversa. El sistema que entrega potencia a las cuatro ruedas es uno de los pilares de la marca, desde el quattro original lanzado en 1980, hasta el actual sistema de tracción total eléctrica con vectorización del par de la serie e-tron.

The legendary quattro: setting the pace in e-mobility as well

¿Cómo ha llegado la tracción quattro a ser tan legendaria?

Cuando el Audi quattro debutó en el Salón del Automóvil de Ginebra de 1980, supuso el estreno de una transmisión completamente nueva en el sector de los turismos: un sistema de tracción total que era ligero, compacto, eficiente y presentaba una distorsión mínima. Esto hizo que, desde el primer momento, el concepto quattro fuera especialmente adecuado para coches deportivos. Y como resultado, la lista de logros de más de 40 años de quattro es impresionante.

Hasta la fecha Audi ha fabricado alrededor de 11,8 millones de coches con tracción total.

El sistema de tracción quattro forma parte del ADN de la marca de los cuatro aros y ha sido aclamado tanto en los deportes de motor, como entre los clientes desde la década de 1980. Numerosos anuncios y campañas publicitarias de renombre, como la del Audi 100 CS quattro subiendo a un trampolín de saltos de esquí con el piloto profesional de rallies Harald Demuth al volante, también han contribuido a su estatus de leyenda. Con el sistema quattro eléctrico de los modelos e-tron, Audi establece el siguiente punto de referencia en la era de la e-movilidad.

¿Dónde y cómo se utiliza la tracción quattro hoy en día?

A excepción de la gama A1, la tracción quattro está disponible como sistema de tracción total puramente mecánico en todas las series de modelos. El nuevo Audi RS 3 es el primero que ha incorporado la tracción quattro con el RS torque splitter, que distribuye el par motor entre las ruedas traseras de forma totalmente variable.

The legendary quattro: setting the pace in e-mobility as well

El e-tron y el e-tron Sportback inauguraron en 2018 la era de la tracción total eléctrica. En los modelos Audi e-tron, un motor eléctrico impulsa el eje delantero y otro el trasero. Las versiones S de la serie e-tron representan un hito técnico particular: es la primera vez que se utilizan tres motores eléctricos en un modelo de producción en serie, dos de ellos en el eje trasero. En este caso la vectorización eléctrica de par, es decir, la distribución del par entre las dos ruedas traseras sin necesidad de una conexión mecánica como un diferencial, proporciona al sistema de tracción quattro una agilidad y una tracción aún mayores.

¿Qué hace que el sistema de tracción quattro sea único?

Audi ofrece una gran variedad de conceptos automovilísticos en toda su gama de modelos y, por lo tanto, la tecnología quattro también cubre un amplio espectro. Desde un punto de vista técnico no importa cómo se implemente el sistema quattro: siempre es sinónimo de una gran  capacidad de tracción, una experiencia de conducción altamente dinámica y de la máxima seguridad. En todas las versiones quattro encontramos el sistema de control selectivo de par de las ruedas, que facilita la conducción en su límite dinámico mediante ligeras intervenciones en el sistema de frenos. En concreto, frena ligeramente la rueda en el interior de la curva -que es la que soporta menos carga- cuando se conduce de forma deportiva; la diferencia de fuerzas de propulsión asegura que el coche gire fácilmente. Estas aportaciones hacen que el comportamiento sea más neutral, más rápido y más estable.

¿Qué diferencias hay entre los sistemas de tracción quattro para modelos con motores longitudinales y transversales?

En los modelos de Audi con motores delanteros montados longitudinalmente el corazón del sistema de tracción quattro permanente es un diferencial central autoblocante que, en condiciones normales, distribuye el 40% del par al eje delantero y el 60% al eje trasero; es decir, un ligero sesgo hacia la parte trasera para proporcionar un tacto de conducción más deportivo. Si es necesario, puede transmitir hasta el 70% al eje delantero o hasta el 85% al eje trasero. El diferencial central está diseñado como un mecanismo puramente mecánico que no presenta retardo en su accionamiento: entre una corona exterior y un engranaje central interior giran engranajes planetarios cilíndricos que están conectados a una carcasa giratoria.

En cambio, en los modelos compactos con motores en posición transversal Audi utiliza una transmisión quattro cuyo núcleo es un embrague de discos múltiples de accionamiento hidráulico controlado electrónicamente. Para distribuir el peso de forma más homogénea se instala en el extremo del árbol de transmisión, por delante del diferencial del eje trasero. Su gestión está configurada de forma tan dinámica, que incluso puede transmitir parte del par del eje delantero al trasero en el mismo instante en el que el conductor gira el volante.

También se utiliza un embrague multidisco en el deportivo de alto rendimiento R8, con su motor en disposición central. En este caso el embrague se instala en el eje delantero. Si es necesario transfiere continuamente el par de las ruedas traseras a las delanteras para conseguir el característico efecto de la tracción quattro de Audi.

¿Para qué modelos está diseñado el sistema quattro con tecnología ultra?

El sistema quattro con tecnología ultra, optimizado para la máxima eficiencia, está diseñado para los modelos de Audi con motor delantero longitudinal y transmisión manual o S tronic. Con este sistema se utilizan dos embragues. En el modo más eficiente, funcionando como un sistema de tracción delantera, se abre un embrague de discos múltiples situado al final de la transmisión, lo que desactiva la transmisión del par entre los ejes. El diseño del embrague trasero garantiza que el eje de transmisión permanezca inmóvil, eliminando así la principal fuente de pérdidas por arrastre en la parte trasera de la cadena cinemática. El sistema de control inteligente de activación de la tracción a las cuatro ruedas funciona de forma predictiva gracias a la ayuda de un gran número de sensores que analizan continuamente los datos sobre la conducción y las condiciones de la carretera.

¿Qué tipo de sistema quattro se utiliza en los modelos más deportivos?

Para los modelos especialmente potentes equipados con una transmisión tiptronic con convertidor de par, Audi ofrece un diferencial deportivo que mejora el dinamismo, la tracción y la estabilidad, distribuyendo de forma ideal el par entre las ruedas traseras. Además de un diferencial convencional, el diferencial deportivo cuenta con una etapa de engranajes a cada lado y con un embrague multidisco de accionamiento electrohidráulico. Cuando el embrague se cierra, fuerza de manera continua una mayor velocidad de rotación del engranaje, lo que obliga a la rueda a girar más rápido. El par motor adicional necesario para conseguirlo proviene de la rueda opuesta en el interior de la curva, y llega a través del diferencial. De este modo puede fluir más par motor de forma específica a una de las ruedas traseras. El diferencial deportivo permite distribuir el par entre las ruedas izquierda y derecha en todas las situaciones de conducción, incluso cuando el vehículo avanza por inercia. Al entrar en una curva o al acelerar el par se dirige principalmente a la rueda situada en el exterior de la curva; esto permite que el coche literalmente se inscriba en la trayectoria, eliminando cualquier indicio de subviraje.

El nuevo Audi RS 3 Sportback y el Audi RS 3 Sedan son los primeros modelos que incorporan la tracción integral permanente quattro con el RS torque splitter, que cuenta con dos embragues multidisco controlados electrónicamente, cada uno de ellos conectado a un eje de transmisión en el eje trasero. El sistema, diseñado para el máximo rendimiento, distribuye activamente el par motor de forma variable entre el eje delantero y las ruedas individuales del eje trasero.

Cuando se conduce de forma deportiva, el torque splitter aumenta el par que recibe la rueda trasera exterior en la curva, que tiene mayor carga, lo que reduce significativamente la tendencia al subviraje. En las curvas a la izquierda transmite el par a la rueda trasera derecha, mientras que en las curvas a la derecha, lo hace a la rueda trasera izquierda; y en la conducción en línea recta lo reparte a ambas ruedas. El resultado es una estabilidad óptima y una agilidad máxima, especialmente en las curvas tomadas a alta velocidad.

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¿Cómo funciona el sistema quattro eléctrico?

La tracción total eléctrica que equipan, por ejemplo, el Audi e-tron, el Audi e-tron Sportback, el Audi RS e-tron GT y el Audi e-tron GT quattro, ajusta continuamente la distribución ideal del par entre los dos ejes de forma totalmente variable, y lo hace en fracciones de segundo. Esta distribución variable del par también es posible en el Audi e-tron S y el Audi e-tron S Sportback, que utilizan un motor eléctrico en el eje delantero y dos motores alojados en una única carcasa en el eje trasero. Esto significa que con la tracción quattro eléctrica cada eje dispone de uno o, como en el caso de las variantes S del Audi e-tron, incluso de dos motores que interactúan para dar lugar a la tracción a las cuatro ruedas. De este modo el sistema de tracción total eléctrica combina la eficiencia de un sistema de tracción a un solo eje con el comportamiento dinámico y la tracción de un sistema de tracción total.

¿Cómo se distribuye el par motor en la tracción quattro eléctrica si los ejes delantero y trasero ya no están conectados físicamente?

La conexión entre los ejes delantero y trasero se implementa exclusivamente a través de funciones de software conectadas, lo que supone decenas de miles de líneas de código e innumerables parámetros. La tracción quattro eléctrica distribuye el par entre los ejes delantero y trasero en función de las necesidades, desde cero hasta el 100%. Y lo hace de forma proactiva en condiciones resbaladizas o al conducir de forma deportiva en carreteras viradas, incluso antes de que se produzca el deslizamiento o el coche subvire o sobrevire.

El resultado es una conducción muy precisa que puede ajustarse en una amplia gama a través de los sistemas de control del chasis, desde la estabilidad sin concesiones hasta la máxima deportividad. Junto con el control de par selectivo de las ruedas, el sistema de tracción total eléctrica ofrece una tracción extraordinaria en cualquier condición meteorológica y en cualquier superficie. Cuando el e-tron GT quattro circula con el modo “comfort” seleccionado en el Audi drive select, los dos motores eléctricos trabajan conjuntamente en aras del mayor ahorro de energía posible. Cuando se activa el modo “dynamic”, el comportamiento dinámico se asemeja más al del un coche con tracción trasera, mientras que el modo “efficiency” prioriza claramente la tracción al eje delantero para lograr la máxima eficiencia.

El bloqueo controlado del diferencial del eje trasero, integrado en las operaciones de control de la plataforma electrónica del chasis, forma parte del equipamiento de serie en el RS e-tron GT y es opcional en el e-tron GT. El embrague multidisco, que constituye el núcleo del sistema, permite un rango de bloqueo totalmente variable, de cero a 100%. Este sistema aumenta la aceleración lateral gracias a la distribución selectiva del par, mejora la tracción y la estabilidad y reduce las reacciones que se producen durante los cambios de carga. El par se distribuye de la rueda que gira más rápido a la que gira de forma más lenta en el exterior de la curva. Además, la ralentización selectiva de la rueda del interior de la curva mediante el control selectivo de par permite generar un momento de guiñada adicional en el eje trasero.

¿Qué papel desempeña la vectorización eléctrica del par?

El Audi e-tron S y el Audi e-tron S Sportback están equipados con tres motores eléctricos cada uno, y son una clara muestra tanto de las propiedades de un diferencial deportivo en términos de agilidad, como de las ventajas que ofrece un bloqueo transversal controlado en términos de tracción. Cada uno de los dos motores eléctricos montados en la parte trasera actúa directamente sobre una rueda trasera a través de su caja de cambios; al igual que sucede entre los ejes delantero y trasero, no hay conexión mecánica entre los dos motores eléctricos situados en las ruedas posteriores.

La vectorización del par eléctrico -el reparto de par entre las ruedas traseras- se produce en milisegundos, y puede aplicar niveles de par extremadamente altos para aumentar la dinámica lateral. Cuando el coche entra rápidamente en una curva, el motor eléctrico asigna un mayor nivel de par a la rueda trasera exterior, al tiempo que reduce el par aplicado a la rueda trasera interior. La diferencia puede ser de hasta 220 Nm; en las ruedas esto equivale a unos 2.100 Nm debido a la relación de transmisión.

¿Cuál es la ventaja de utilizar motores eléctricos individuales?

En el sistema de tracción total eléctrica, en lugar de accionar un embrague mecánico lo que se distribuye es electricidad. Esto hace posible que sólo transcurran unos 30 milisegundos entre el momento en que el sistema detecta la situación de conducción y ajusta la cantidad de par aplicada por los motores eléctricos. Se puede decir, por lo tanto, que funciona a la velocidad del rayo: es cuatro veces más rápido que los sistemas con vectorización de par convencional mediante conexiones mecánicas. Cada cinco milisegundos el software calcula un nuevo valor y se  aplica más par a la rueda exterior en función de la situación; por ejemplo, en el caso de diferentes coeficientes de fricción o de conducción deportiva en carreteras de curvas.

El par de guiñada que se genera no sólo favorece un comportamiento que inscribe al vehículo en la trayectoria, sino que también requiere un ángulo de dirección menor para mantener el radio de giro. Básicamente se puede dirigir el vehículo utilizando el acelerador. El resultado es un manejo más ágil, un comportamiento autodireccional y, por lo tanto, una mayor velocidad de paso por curva. Si se necesita mayor capacidad de tracción, la diferencia de par puede ser aún superior. Por ejemplo, en el caso de que una de las ruedas traseras esté sobre una superficie resbaladiza, como una placa de hielo, cuando se acelera sólo recibe la cantidad de par que es capaz de aplicar al suelo, dependiendo del coeficiente de fricción. A diferencia de lo que sucede con un sistema mecánico, en este caso el par que se aplica a la rueda que tiene menos agarre no está limitado por el bloqueo electrónico del diferencial. La ventaja es que el par motor se transmite casi en su totalidad a la rueda con más tracción, y no se pierde a través del engranaje.

¿Qué sistemas y unidades de control intervienen en la vectorización eléctrica del par?

Las unidades de control están estrechamente interconectadas. En este caso se trata de las funciones del control electrónico de estabilización, la unidad de control del actuador, la plataforma electrónica del chasis y la electrónica de potencia. Todas interactúan entre sí.

¿Cómo funcionan estos sistemas en tándem? 

El verdadero cerebro de esta red es la plataforma electrónica del chasis con su distribución de par longitudinal y lateral integrada, que desempeña un papel clave en la gestión de la tracción total y del sistema de vectorización del par. Las señales de los sensores ofrecen información permanente de la conducción. A partir de estos datos y de los requerimientos del conductor,  calcula la distribución ideal del par longitudinal y transversal. En el Audi e-tron S, por ejemplo, sus tareas incluyen la vectorización eléctrica del par en el eje trasero, así como el control selectivo del par de las ruedas en el eje delantero. En el límite dinámico compensa el hecho de que la rueda delantera interior se quede sin carga mediante una ligera intervención en los frenos que el conductor ni siquiera percibe, pero que evita el deslizamiento y hace que la conducción sea aún más segura.

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¿Cuándo se activa la tracción total eléctrica en los modelos e-tron y e-tron S?

La tracción total eléctrica se activa cuando disminuye la adherencia, durante una conducción especialmente dinámica, cuando el conductor necesita un alto nivel de potencia o cuando se requiere la máxima recuperación, es decir, cuando se recupera energía durante la frenada y en situaciones de marcha por inercia. Si el conductor desacelera el coche, hasta un valor de 0,3 g los motores eléctricos actúan como generadores, utilizando la energía cinética y convirtiéndola en energía eléctrica, que se almacena en la batería. Esto se aplica a más del 90% de las situaciones de frenado durante la conducción diaria. Sólo cuando la presión del pedal aumenta, el sistema acciona los frenos hidráulicos de las ruedas. Al frenar desde 100 km/h, por ejemplo, el Audi e-tron S puede recuperar la energía cinética con hasta 270 kW de potencia. Si se necesita toda la potencia durante la aceleración, los modelos e-tron S pueden ofrecer un total de 370 kW (503 CV) de potencia en modo boost y 973 Nm de par motor.

¿Cómo puede influir el conductor en las características del quattro eléctrico? 

El conductor puede adaptar el funcionamiento de la tracción quattro a sus deseos mediante dos sistemas de control: el sistema de conducción dinámica Audi drive select y el sistema de control electrónico de estabilización (ESC). Con el Audi drive select se pueden ajustar las prestaciones y las características de conducción mediante diferentes perfiles, que van desde un confort excepcional hasta la eficiencia extrema, pasando por la deportividad, en función de las condiciones de la carretera y de sus preferencias personales. Estos modos afectan a la asistencia de la dirección y a las características de conducción, entre otros parámetros. Del mismo modo existen diferentes programas de ESC disponibles. En conducción fuera del asfalto optimiza la estabilidad, la tracción y el frenado, entre otros parámetros, y activa el sistema de asistencia al descenso de pendientes, que forma parte del equipamiento de serie.

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