L’Audi A7 Sportback h-tron quattro

Elle couvre 500 km avec un plein et n’émet rien de plus que quelques gouttes d’eau : l’Audi A7 Sportback h-tron quattro utilise un système électrique puissant et sportif avec comme source d’énergie une pile à combustible associée à une batterie hybride et un moteur électrique supplémentaire à l’arrière. L’Audi A7 Sportback h-tron quattro est équipée de la transmission intégrale quattro avec une puissance disponible de 170 kilowatts, un nouveau départ pour les voitures à pile à combustible. Il n’y a pas de connexion mécanique entre les essieux avant et arrière. En tant qu’e-quattro, la distribution du couple de l’Audi A7 Sportback h-tron quattro est gérée électroniquement.

A l’occasion du Salon de l’Automobile de Los Angeles 2014, Audi invite des journalistes automobile internationaux à effectuer leurs premiers kilomètres d’essai sur les routes avec le démonstrateur technologique.


« L’Audi A7 Sportback h-tron quattro est une véritable Audi – sportive et efficiente. Conçue comme une e-quattro, ses deux systèmes électriques fonctionnent sur les 4 roues, » explique Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, membre du directoire de AUDI AG en charge du développement technique. « Le concept h-tron montre que nous avons aussi maitrisé la technologie de la pile à combustible. Nous pourrons lancer le processus de production dès que le marché et les infrastructures seront prêts. »

En mode pile à combustible, l’Audi A7 Sportback h-tron quattro ne nécessite qu’1 kg d’hydrogène pour couvrir 100 km – l’équivalent de 3,7 l de carburant. La capacité du réservoir signifie qu’elle a une autonomie de plus de 500 km.

Comme sur une voiture avec un moteur à combustible, faire le plein ne prend pas plus de 3 minutes. L’autonomie est boostée jusqu’à 50 km par une batterie d’une capacité de 8,8 kw-heure, qui est rechargée par récupération ou alternativement par une prise de courant. L’Audi A7 Sportback h-tron quattro, en tant que plug-in hybrid, aura donc une autonomie supplémentaire importante en réserve.


Elle réalise le 0 à 100 km/h en 7,9 s et atteint une vitesse maximale de 180 km/h. Elle couvre 500 km avec un plein et n’émet rien de plus que quelques gouttes d’eau : l’Audi A7 Sportback h-tron quattro, révélée au Salon de l’Automobile de Los Angeles 2014 utilise un système électrique puissant et sportif avec comme source d’énergie une pile à combustible associée à une batterie hybride et un moteur électrique supplémentaire à l’arrière. La puissance de 170 kW du système électrique est transférée aux roues avant et arrière. Cette configuration permet à l’Audi A7 Sportback h-tron quattro zéro émission de bénéficier de la transmission intégrale quattro, un nouveau départ pour les voitures à pile à combustible.

« L’Audi A7 Sportback h-tron quattro est une véritable Audi – sportive et efficiente. Conçue comme une e-quattro, ses deux systèmes électriques fonctionnent sur les 4 roues, » explique Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, membre du directoire de AUDI AG en charge du développement technique. « Le concept h-tron montre que nous avons aussi maitrisé la technologie de la pile à combustible. Nous pourrons lancer le processus de production dès que le marché et les infrastructures seront prêts. »


Le « h » du nom h-tron indique l’élément chimique hydrogène. Les démonstrateurs technologiques présentés par Audi au Salon de l’Automobile de Los Angeles ressemblent aux modèles de production. Avec son sceau h-tron, ce concept car rejoint les autres modèles Audi aux principes alternatifs, les modèles e-tron et g-tron. De l’extérieur, on ne voit pas la pile à combustible qui convertit l’hydrogène en énergie électrique.


La pile à combustible

Les véritables différences se trouvent à l’intérieur de l’Audi A7 Sportback. La pile à combustible est installée à l’avant, comme le moteur traditionel dans l’Audi A7 Sportback. Le système d’échappement est composé de plastique léger car il n’évacue que de la vapeur d’eau. La pile à combustible contient plus de 300 éléments individuels qui forment ensemble une pile. Le cœur de chacun de ces éléments est une membrane en polymère. On trouve un catalyseur en platine de chaque côté de la membrane.

C’est ainsi que fonctionne la pile à combustible : l’hydrogène est envoyé à l’anode, où il est divisé en protons et électrons. Les protons se déplacent dans la membrane jusqu’à la cathode, où il réagissent avec l’oxygène présent dans l’air pour former de la vapeur d’eau. Quant aux électrons hors de la pile, ils fournissent l’énergie électrique. Selon le niveau de charge, le voltage est de 0,6 à 0,8 volts.


La pile à combustible entière opère à un voltage entre 230 et 360 volts.

Les principaux assemblages auxilliaires incluent

• Un turbocompresseur qui force l’air dans les piles
• Le ventilateur de re-circulation – il revoie l’hydrogène non utilisé à l’anode afin d’améliorer l’efficience
• Une pompe de refroidissement

Ces composants ont un système électrique haut-voltage et sont alimentés par la pile à combustible.

Le circuit de refroidissement pour le refroidissement de la pile à combustible est séparé. Un échangeur thermique et un chauffage thermoélectrique maintiennent des températures agréables dans l’habitacle.

La pile à combustible, qui fonctionne à des températures pouvant varier de 80° Celsius nécessite plus de refroidissement qu’un moteur à combustion équivalent, mais atteint une meilleure efficience de 60 % - près du double du moteur à combustion conventionnel. Elle peut démarrer à -28 ° Celsius.


Plug-in hybrid

Le concept plug-in hyrbid de l’Audi A7 Sportback h-tron quattro représente l’évolution logique depuis les voitures de tests Audi A2 H2 et l’Audi Q5 HFC. Sa batterie lithium-ion peut être rechargée par une prise électrique. Avec sa capacité d’énergie de 8,8 kWh, elle a été adoptée par l’Audi A3 Sportback e-tron. Elle est située sous le coffre et bénéficie d’un circuit de refroidissement séparé.

La batterie haute-performance est le partenaire idéal de la pile à combustible. Elle peut stocker l’énergie récupérée au freinage et fournir une puissance considérable pour l’accélération, permettant à l’Audi A7 Sportback h-tron quattro de répondre aux standards quattro. Si la voiture glisse, le couple peut être contrôlé électroniquement et ajusté sur les deux essieux.

L’Audi A7 Sportback h-tron quattro peut parcourir 50 km grâce à la puissance de la batterie. La batterie à l’arrière du plug-in hybrid peut être rechargée grâce à une prise électrique. Selon le voltage, une recharge complète prend entre 2 (prise industrielle 360 volts) et 4 heures (prise domestique 230 volts).

La batterie opère à différents niveaux de voltage jusqu’à la pile à combustible. Un convertisseur DC (DC/AC) est placé entre les 2 composants. Un convertisseur tri-port est placé derrière la pile. Il équilibre le voltage, permettant aux moteurs électriques de fonctionner à leur efficience maximale de 95 %.


L’électronique à l’avant et à l’arière du véhicule transforme le courant direct de la pile à combustible et la batterie en courant alternatif pour que les moteurs électriques alimentent les essieux avant et arrière séparemment.

Les deux moteurs électriques, qui sont refroidis par un circuit basse-température avec le convertisseur de voltage sont des machines synchrones activées de manière permanente. Ils ont chacuns une puissance de 85 kW, ou même 114 kW lorque le voltage est temporairement élevé. Le couple maximal est de 270 Nm par moteur électrique.

Les boitiers des moteurs électriques incorporent les trains épicycloïdaux avec un ratio de transmission unique de 7.6 :1. Un frein à main mécanique et une fonction différentielle complètent le système.


L’attrait du e-quattro

Conduire l’Audi A7 Sportback h-tron quattro offre l’attrait de l’électrique associé au nouvel e-quattro. La propulsion silencieuse est entièrement disponible et la pile à combustible atteint sa puissance maximale en une seconde lorsqu’elle est complètement chargée. C’est une réponse plus dynamique qu’un moteur à combustion car l’intégralité du système n’inclut que quelques composants mécaniques.

Avec une puissance de propulsion de 540 Nm, l’Audi A7 Sportback h-tron quattro, qui pèse environ 1 950 kg, réalise le 0 à 100 km/h en 7,9 secondes. Sa vitesse maximale est de 180 km/h. Le concept e-quattro nécessite la coordination précise des moteurs électriques – le démonstrateur technologique offre une conduite sportive et stable comparable à une voiture équipée du système quattro mécanique.


Un compteur informe le conducteur de la puissance disponible à chaque instant. Les autres sections montrent le niveau de carburant dans le réservoir d’hydrogène et le niveau de charge de la batterie. Des graphiques sur l’écran MMI représentent le flux d’énergie. Lorsque le conducteur presse le bouton EV, le démonstrateur technologique roule uniquement grâce à la puissance de la batterie.

Lorque le conducteur passe du mode de transmission automatique D à S, le niveau de récupération d’énergie au freinage augmente afin que la batterie se recharge lors d’un freinage sportif. Le freinage est lui aussi presque toujours électrique : les moteurs électriques agissent comme des alternateurs et transforment l’énergie cinetique de la voiture en énergie électrique stockée dans la batterie. Le quatre disques de freins n’agissent que lors d’un freinage fort ou d’urgence.

La trappe du réservoir se situe sur la partie droite du coupé cinq portes et est composée d’un connecteur de remplissage pour l’hydrogène. Le plein de H2 prend environ 3 minutes, soit le même temps que pour une voiture conventionnelle. Le réservoir communique avec le système de remplissage par interface infrarouge et équilibre la pression et la température.


Zéro emissions

Les quatre réservoirs d’hydrogène de l’Audi A7 Sportback h-tron quattro sont situés sous le coffre, devant l’essieu arrière, dans le tunnel central. Une enveloppe en carbone recouvre la coque intérieure en aluminium. Les réservoirs peuvent stocker environ 5 kg d’hydrogène à une pression de 700 bar – assez pour couvrir 500 km. Selon le cycle NEDC, la consommation de carburant est d’environ 1 kg d’hydrogène / 100km, soit l’équivalent de 3,7 l d’essence.

L’Audi A7 Sportback h-tron quattro n’émet pas de CO2. En utilisant l’hydrogène renouvelable, elle est une voiture zéro emission : depuis 2013, Audi exploite une usine pilote qui utilise l’énergie éolienne pour produire de l’hydrogène par électrolyse. Cet hydrogène est encore utilisé dans un processus de production additionnel afin d’obtenir du méthane synthétique (Audi e-gas). Une nouvelle étape pourrait être la création d’un réseau de stations service pour les véhicules à pile à combustible qui serait une solution pour la mobilité durable sans émission.

Source : Communiqué de Presse Audi MediaServices (du 19 novembre 2014)