Elek-tron

Audi stellt das Batteriesystem und die Ladestrategie des e-tron vor

Keine Angst: Wenn im vierten Quartal die Serienexemplare des Audi e-tron ausgeliefert werden, sollen die Kunden weder eine mangelhafte Reichweite („Range Anxiety“) noch eine unzugängliche Ladeinfrastruktur („Access Anxiety“) befürchten müssen. Der erste rein elektrische Audi hat eine Batterie mit großer Kapazität. Und er kann sehr schnell laden. Wie das Konzept im Detail funktioniert, haben die Ingenieure des e-tron jetzt in einem Workshop erklärt: Das unausgesprochene Ziel ist, einen neuen Maßstab zu setzen und Tesla zu übertreffen.

Der Audi e-tron ist optisch eine moderne Interpretation des allroad quattro. Anders als ein klassischer Avant hat er Gestaltungselemente eines SUVs. Im Vergleich zur Q-Serie von Audi wiederum ist er niedrig. Zwischen den Achsen sitzt das Batteriesystem mit einer Kapazität von 95 Kilowattstunden (kWh). 432 Lithium-Ionenzellen im Pouch-Format (übersetzt: Beutel), die vorerst von LG Chem zugeliefert werden, sind in 36 Modulen zu je zwölf Einzelzellen zusammengefasst. Die Spannung liegt bei knapp 400 Volt.

Audi verwendet nicht den Modularen Elektrifizierungsbaukasten (MEB) von Volkswagen und auch noch nicht die gemeinsame Premium Platform Electric (PPE) von Porsche. Der e-tron hat eine individuelle Lösung. Das 700 Kilogramm schwere Batteriesystem ist 2,28 Meter lang und 1,63 Meter breit. Unter der Rücksitzbank ist über der unteren Lage von Zellen eine zweite gestapelt; hieraus ergibt sich eine Höhe von 34 Zentimetern. Beim Anblick wirkt das Batteriesystem massiv, und die Techniker legen Wert auf die Feststellung, sämtliche Crashtests inklusive des gefürchteten seitlichen Pfahlaufpralls erstklassig zu bestehen.

Wie schwer der e-tron insgesamt ist, verrät Audi noch nicht. Ein paar Vergleichswerte als Anhaltspunkt: Tesla Model S P100DL laut DAT-Leitfaden 2.404 kg. Tesla Model X P100DL 2.688 kg. Zur weiteren Einordnung zwei willkürlich herausgesuchte Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor: Mercedes S560 2.045 kg. Skoda Superb Combi 1.4 TSI 1.440 kg. Hier müssen also Fortschritte gemacht werden, weil der Materialeinsatz bei Batterie-elektrischen Autos im Premiumsegment unangemessen hoch ist.

„Mehr als“ 400 Kilometer im WLTP

Audi verspricht mindestens 400 Kilometer Reichweite im neuen WLTP, was bei 95 kWh Batteriekapazität einem Verbrauch von höchstens 23,8 kWh auf 100 Kilometer entsprechen würde. Weil der e-tron aerodynamisch ausgefeilt ist – vielleicht schaffen es sogar die digitalen Außenspiegel durch die deutsche Zulassung – dürfte dieser Wert in der Typprüfung unterboten werden und die finale Reichweitenangabe klar über 400 Kilometern liegen. Man stapelt tief. Lassen wir uns überraschen.

Für eine Strecke von zum Beispiel 600 Kilometern ist so oder so das schnelle Laden mit Gleichstrom (abgekürzt DC für direct current) relevant. Die nominale Ladeleistung von 150 kW ist dabei ebenso wichtig wie die tatsächliche Erreichbarkeit dieser Zahl. In einer halben Stunde können folglich 75 kWh in die Batterie fließen. Rechnet man mit einem Autobahnverbrauch von 25 kWh / 100 km, wäre das Strom für 300 km. Oder, nochmal anders gerechnet, für eine 600 Kilometer lange Tour wären zwei Pausen von rund zehn Minuten notwendig, wenn mit vollem Akku gestartet wird.

Regelmäßige Elektroautofahrer wissen, dass es sich nicht lohnt, jede Nachkommastelle zu kalkulieren. Wichtiger ist, dass die Infrastruktur steht und funktioniert: Das Joint-Venture Ionity hat gerade den ersten von 400 High-Power-Chargern am Rastplatz Brohltal Ost (A61) in Betrieb genommen. Hier werden sogar 350 kW Ladeleistung geliefert; Teslas Supercharger bringen derzeit bis zu 135 kW.

Vier regelbare Kühlkreisläufe, Wärmepumpe serienmäßig

Batterien können heiß werden, was die Leistungsaufnahme (zum Beispiel beim Laden) und die Abgabe (zum Beispiel beim Beschleunigen) stark hemmt. Die Tesla-Modelle sind bekannt dafür, zwar auf dem Drag Strip Sprintrekorde zu erreichen. Auf dem Nürburgring aber sind sie selten anzutreffen. Audi will hier besser sein als Tesla.

Um die Batterie so lange und so oft wie möglich im Wohlfühlbereich von 25-35 Grad Celsius zu halten – und ja, sie arbeitet selbstverständlich auch außerhalb dieser Temperaturzone – hat der Audi e-tron vier Kühlkreisläufe. Der Innenraum, die beiden E-Motoren, die Leistungselektronik, die Ladegeräte und die Batteriezellen werden klimatisiert. Für Letztere ist eine Art Kühlmatte integriert, eine unten und außenliegende Fläche, die über einen wärmeleitenden Kleber mit den Zellen verbunden ist.

Diese vier Flüssigkeitskreisläufe können jeweils so getrennt oder verbunden werden, wie es gerade sinnvoll ist: Die Abwärme der Leistungselektronik kann zum Heizen des Innenraums verwendet werden und so weiter. Einschub: Eine Wärmepumpe ist in allen e-tron eingebaut. Im Ergebnis ist sich Audi sicher, die hohe Ladeleistung von 150 kW sehr lange halten zu können. Die halbe Stunde bis zu einem Ladestand von 80 Prozent sei realistisch, heißt es in Hintergrundgesprächen. Und auch die maximale Beschleunigung könne „mehrfach“ abgerufen werden, wobei mehrfach bedeutet: Häufiger als bei Tesla.

AC-Laden mit elf oder 22 kW

Wir freuen uns darauf, dass in einem Wirklichkeitstest überprüfen zu können. Für den Alltag ist neben der Gleichstrom-Ladeleistung (DC) die beim Wechselstrom (abgekürzt AC für alternating current) wichtig. Zu Hause oder an den weit verbreiteten AC-Säulen können mit drei Phasen serienmäßig elf kW gezogen werden, woraus eine Wartezeit von rund 8,5 Stunden resultiert. Gegen Aufpreis sind 22 kW möglich (ca. 4,5 Stunden).

Jeder Audi e-tron bekommt das System „compact“ (elf kW) mitgeliefert. Diese ins Kabel integrierte Wallbox kann zu Hause montiert oder im Kofferraum mitgenommen werden. Bei der mobilen Anwendung ist unter anderem der direkte Anschluss an CEE-Strecker möglich. Das optionale 22 kW-System „connect“ hat zusätzlich alles, was das Energieherz begehrt wie etwa eine Steuerung in Zusammenarbeit mit der eigenen Photovoltaikanlage.

Range Anxiety dürfte angesichts der großen Batterie und der rasant wachsenden DC-Infrastruktur kaum aufkommen. Audi ist zuversichtlich, dass der Aufbau der Säulen dem Fahrzeugbestand immer einen Schritt voraus ist. Schwieriger zu lösen ist die Access Anxiety, also die problemlose Identifikation und Freischaltung des Stroms an einem Ladepunkt.

Die beste aller Lösungen namens Plug & Charge ist leider noch keine Realität, obwohl die ISO 15118 das theoretisch vorsieht. Bei Plug & Charge wird die Steckerverbindung vom Mensch hergestellt; die Identifikation, Freischaltung und Abrechnung erfolgt automatisch. Vor 2020 wird Plug & Charge nicht flächendeckend zur Verfügung stehen. Bis dahin bleibt es beim optimierten Standardprozedere: Um ein Chaos der Ladekarten zu vermeiden, bündelt Audi die wichtigsten Hintergrundsysteme wie etwa Hubject und Ladenetz bzw. e-clearing.net in der e-tron Charging Card und einer App. Die meisten europäischen Säulen werden so nutzbar sein.

Der Audi e-tron kann kommen. Ab 80.000 Euro ist er zu haben, wenn es nach der eigentlichen Premiere im Spätsommer losgeht. Auf den e-tron folgt 2019 der e-tron Sportback auf gleicher Basis sowie 2020 der GT auf der Premium Platform Electric. Die Spannung der Batterie verdoppelt sich dann von 400 auf 800 Volt. Und in der Folge klettert die Ladeleistung von 150 auf bis zu 350 kW. Wenn in zwölf Minuten 70 Kilowattstunden in die Batterie strömen, dürften die letzten Zweifel am Fahren mit Strom klein werden.

Erschienen am 20. April bei heise Autos.

Bildquelle: Audi

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