Efectivamente tyo100, realmente la solución no estaba en modificar el archivo .htaccess, es decir en el código del módulo mod_rewrite.
Hay que hacer un script en php para reemplazar los espacios de la variable antes de pasarla por el mod_rewrite.
Concretamente se trata de este script:
$modelo = str_replace("+","_",urlencode($row['modelo']));
Con este simple script lo que hace es coger la variable de la base de datos "modelo", le ponemos el urlencode para que nos unifique los espacios con +, y luego con str_replace, reemplazamos el + con el _.
De este modo obtenemos la página deseada:
http://www.mipaginacom/BMW/modelo_coche_Audi_A3.html