A la sortie du SQ5 3.0 TFSI au salon de Genève 2017, une déclinaison diesel était déjà évoquée par Audi. C'est désormais chose faite avec l'intégration d'une toute nouvelle motorisation. Audi reprend la retraite appliquée avec succès sur le V8 TDI du formidable SQ7 et concocte un V6 TDI de 3 litres avec un compresseur électrique et système Mild Hybrid sous 48V.
Le compresseur électrique gave le V6 d'air frais à très bas régime avec un temps de réponse réduit: de 0 à 65'000 t/min en 300 ms pour une pression de 1.4 bar. Le turbocompresseur classique prend ensuite le relais quand le débit de gaz d'échappement est suffisant, à partir de 1650 t/min. Ce turbo a géométrie variable produit jusqu'à 2.4 bar de pression relative. Un Sound Actuator fait partie de l'équipement pour que la sonorité soit à la hauteur du couple maxi.
Le système 48V est alimenté par une batterie Lithium Ion de 10Ah. Le démarreur/alternateur assure des fonctions hybrides légères, récupérant l'énergie cinétique en décélération pour la stocker dans la batterie. Ceci permet de rouler moteur arrêté pendant 40 secondes entre 55 et 160 km/h, et d'appliquer le système stop-start bien avant l'arrêt, dès 22 km/h, tout en continuant à alimenter les différents périphériques électriques. Si le SQ5 TDI est équipé du régulateur de vitesse adaptatif, son radar redémarre le moteur dès que le véhicule précédent bouge.
Les composants de la transmission reprennent la recette classique d'Audi: boîte tiptronic à 8 rapports, et transmission permanente Quattro avec une répartition nominale du couple de 40:60, variable de 70:30 à 15:85. Une vectorisation du couple est réalisée par freinage sélectif, ou de manière active par le différentiel Quattro Sport si l'option a été choisie.