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Gentlemen, start your engines!

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Johannes Köbler

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Ulrike Myrzik

TDI, TFSI, e-tron und g-tron – Audi hat sich bei den Antriebstechnologien der Zukunft breit aufgestellt. Entwicklungsvorstand Prof. Dr. Ulrich Hackenberg und sein Team erklären die Strategie.

ANTRIEBSSTRATEGIE

Die CO2-Reduzierung ist eine Pflicht, die wir gern erfüllen. Aber die Kür ist es, unsere Kunden mit neuen Tech­nologien, mit Emotion und Fahrspaß zu ­begeistern. Das ist der Audi-­Weg, auf dem wir noch stärker werden wollen.

Prof. Dr. Ulrich Hackenberg
Audi Vorstand Technische Entwicklung

Herr Dr. Hackenberg, 2020 kommt in der EU das Flottenverbrauchslimit von 95 Gramm CO2 pro Kilometer. Mit welchen Maßnahmen beim Antrieb will Audi es erreichen?

Dr. Hackenberg: Wir treiben die Entwicklung auf drei Feldern voran. Das erste von ihnen ist die weitere Optimierung der konventionellen Antriebe, also der Ottound Dieselmotoren, der Getriebe und des restlichen Antriebsstrangs. Bei den Motoren konzentrieren wir uns hier auf die Weiterentwicklung des Brennverfahrens, der Auflade- und Einspritztechnologien und des Thermomanagements sowie auf die Reduzierung der Reibleistung. Bei den Getrieben arbeiten wir intensiv an Maßnahmen zur Wirkungsgradsteigerung, damit meine ich etwa die bedarfsgerechte Schmierung oder auch neue Leichtlauföle.

Das zweite Feld ist die Entwicklung unseres Modellportfolios. Hier sehen wir große Potenziale für unsere TDI-Motoren in den USA – unsere clean diesel-Offensive trägt hier bereits große Früchte. Auch in China sind wir schon mit den ersten clean diesel-Modellen unterwegs, wir beobachten dort die weitere Entwicklung sehr genau. Und von der g-tron-Technologie, dem nachhaltigen Gasantrieb, versprechen wir uns auch noch einiges.

Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, 64, ging 1985 zu Audi. Von 1998 bis 2002 und von 2007 bis 2013 arbeitete er für Volkswagen, zuletzt als Entwicklungsvorstand, im Juli 2013 kehrte er in der gleichen Funktion nach Ingolstadt zurück. Darüber hinaus verantwortet Prof. Dr. Hackenberg die markenübergreifende Entwicklungssteuerung des Volkswagen-Konzerns.

Das dritte Feld ist dann doch sicher die Elektrifizierung?

Dr. Hackenberg: Ja, und sie hat sehr große Bedeutung, sie wird schon bis 2020 etwa 30 Prozent zur Verbrauchseinsparung beitragen. Wir werden die Elektrifizierung in unserem Produktportfolio in großer Breite von sogenannten Mildhybrid-Systemen bis hin zu rein batterieelektrischen Antrieben realisieren. Unterm Strich bringt der Antrieb zwei Drittel der CO2-Einsparung auf. Der Rest entfällt auf die Fahrzeugseite, wo wir die Fahrwiderstände weiter senken werden.

Bei der Elektrifizierung fahren Sie zweigleisig – mit rein elektrischen Antrieben und mit Plug-in-Hybriden. Welcher Weg verspricht auf lange Sicht mehr Erfolg?

Dr. Hackenberg: Der Plug-in-Hybrid, also die PHEVTechnologie, ist auf dem heutigen Stand die Königsdisziplin, weil er die Vorteile und auch die Komplexität des Verbrennungsmotors und des elektrischen Antriebs miteinander verbindet. Er erlaubt lokal emissionsfreies Fahren und löst zugleich das Reichweitenproblem.

Wie viel Reichweite braucht ein Allround- Elektroauto, um von den Kunden akzeptiert zu werden?

Dr. Knirsch: Heute sind es die Kunden gewohnt, mit einer Tankfüllung etwa 500 Kilometer weit zu fahren. Diese Erwartung richten sie auch an ein batterieelektrisches Fahrzeug, ein BEV. Die Weiterentwicklung der Batterietechnologie wird ein entscheidender Faktor zur Erreichung dieses Ziels sein. Wenn dann noch das Thema Nachladen gelöst ist – durch eine ausreichende Ladeinfrastruktur und das induktive Laden, an dem wir auch arbeiten –, kann rasch der Wendepunkt erreicht sein, an dem sich das Kaufverhalten ändert und die Elektromobilität stark zum Zug kommt. Wann das passieren wird, kann jedoch derzeit niemand voraussagen.

Wie groß ist die Reichweite beim R8 e-tron, dem rein elektrisch angetriebenen Sportwagen?

Enzinger: Beim R8 e-tron 2.0 machen wir gegenüber der Vorgängerversion einen richtig großen Entwicklungsschritt. Bislang waren es 215 Kilometer im NEFZZyklus, jetzt reden wir von deutlich mehr als der doppelten Reichweite. Wir verdanken das der Optimierung von Antrieb und Fahrwiderständen, aber in allererster Linie der neuen Batterietechnologie.

Und wie sieht die aus?

Kötz: Das Package – die Geometrie, die Kühlung, das Gewicht und die Einbindung ins Chassis – ist praktisch gleich geblieben. Aber bei den Zellen haben wir auf eine weiterentwickelte Technologie umgestellt, die auf BEV-Anwendungen zugeschnitten ist. Sie lässt sich im Automotive- Bereich ebenso nutzen wie bei Consumer- Geräten, wo sie schon etabliert ist. Bei der neuen Zell- Generation geht die Leistung etwas zurück, dafür wächst die Energie erheblich. Wegen der Größe unserer Batterie ist die etwas geringere Leistung kein Problem, und das Plus an Energie bringt uns die hohe Reichweite.

Sind die Consumer-Zellen der Standard der Zukunft?

Hudi: Momentan liefern Rundzellen im Modul etwa 360 Wattstunden Energie pro Liter Volumen, was schon sehr attraktiv ist. Aber auch bei den prismatischen Zellen und den sogenannten Pouch-Zellen geht die Entwicklung sehr schnell voran. In absehbarer Zukunft werden Automotive-Zellen durch ihre Packvorteile auf Modulebene ein deutliche höhere volumetrische Energiedichte erreichen als Rundzellen.

E-ANTRIEB

Beim R8 e-tron 2.0 haben wir im Vergleich zur Vorgängerversion die Reichweite mehr als verdoppelt. Wir haben alle Antriebskomponenten weiterentwickelt und die Batterie auf eine neue Zell-Technologie umgestellt.

Markus Enzinger
Leiter Entwicklung Elektrifizierung Antrieb

Kötz: Wir erleben hier eine zügige Entwicklung. Im PHEV-Segment sind die Energiedichten in den letzten drei, vier Jahren um 30 Prozent gewachsen, gleichzeitig sind die Kosten signifikant gesunken. PHEVs stellen im Übrigen die höchsten Anforderungen an die Batterie, weil sie sowohl hohe Reichweite als auch hohe Leistung verlangen.

Baut Audi die Batterien für den R8 e-tron selbst?

Hudi: Ja, in unserem Hochvolt-Batterietechnikum in der Nähe des Werksgeländes. Es handelt sich um eine exemplarische Eigenfertigung, die uns hilft, die Prozesskette vom Anfang bis zum Ende zu verstehen und zu durchdringen. Mit der Kompetenz, die wir hier aufbauen, können wir bei späteren Kaufteilen zu optimalen Lösungen kommen.

Und wie sieht es mit der Serienfertigung aus?

Hudi: Wir haben alle Batterien für den R8 e-tron in unserem Projekthaus produziert. Was größere Stückzahlen für künftige Modelle angeht, werden wir die Entscheidung zu gegebener Zeit treffen. Im Übrigen ist vor einigen Wochen ein neues Projekthaus gestartet, das sich ausschließlich mit der BEV-Technologie beschäftigt. Alle Bereiche und Disziplinen aus der Technischen Entwicklung und dem Unternehmen arbeiten hier auf engem Raum zusammen.

Welche Fortschritte gibt es beim R8 e-tron 2.0 sonst noch?

Enzinger: Wir haben alle Antriebskomponenten weiterentwickelt – die Leistungselektroniken, die Getriebe und natürlich die beiden radnahen Hochleistungs-Elektromotoren. Bei der Leistungsdichte und den Wirkungsgraden haben wir jetzt ein sehr gutes, sehr performantes Niveau erreicht.

Wann kommt nach dem R8 e-tron das zweite reine Elektroauto von Audi?

Dr. Knirsch: Wir können uns vorstellen, ein Langstrecken- BEV im Zeitraum 2017/2018 auf die Straße zu bringen. Das wird ein Modell mit einer sehr eigenständigen Architektur und einem begeisternden Antrieb sein, das in seinem Charakter perfekt zu Audi passt.

Auf der Los Angeles Auto Show hat Audi den h-tron als Showcar gezeigt – einen A7 Sportback mit Brennstoffzellenantrieb. Welches Serien- Potenzial hat diese Technologie?

Kutschera: Sie ist sehr interessant, weil sie für den Kunden keinerlei Einschränkungen bei der Reichweite und der Dauer das Tankvorgangs mit sich bringt. Als Premiumhersteller fühlen wir uns unserem Technologieanspruch verpflichtet, solche Innovationen in einer Audi-typischen Ausprägung voranzutreiben – obwohl ja heute noch keine Wasserstoff-Infrastruktur existiert.

Wir entwickeln die Brennstoffzelle so weit, dass wir sie in Serie bringen können, wenn es die Kunden wünschen. Für uns ist der h-tron nicht nur ein kundenfreundliches Null-Emissions-Fahrzeug für Langstrecken, sprich eine CO2-Pflichterfüllung. Vielmehr ist er mit seinen wettbewerbsüberlegenen Leistungsdaten ein konsequenter Schritt zur sportlichen Emotionalität – und damit passt er perfekt zu unserer Markenidentität.

ANTRIEB

Mit dem Technikträger RS 5 TDI concept haben wir dargestellt, welches Potenzial der elektrische Turbolader in Verbindung mit einem TDI-Motor bietet. Aber auch bei den Ottomotoren würde diese Technologie Sinn machen.

Dr. Stefan Knirsch
Leiter Entwicklung Aggregate

Wie sieht die Roadmap bei den Plug-in-Hybridmodellen aus?

Dr. Hackenberg: Den Anfang hat der in diesem Jahr eingeführte A3 Sportback e-tron gemacht. 2015 wird der Q7 e-tron folgen, und danach bringen wir in rascher Folge weitere Plug-in-Hybridmodelle auf den Markt, in jedem Jahr eines. Sie basieren auf dem MLB evo, dem Modularen Längsbaukasten der zweiten Generation, wobei sich ihre Antriebe deutlich voneinander unterscheiden. Der MLB evo ist gut auf die neuen Technologien vorbereitet. Grundsätzlich können wir uns alle Ausprägungen eines elektrifizierten Fahrzeugs vorstellen, von der Triebstrang-integrierten E-Maschine bis zu Konzepten, in denen es E-Maschinen an Vorder- und Hinterachse gibt. Speziell im Performance-Bereich wäre so etwas schon sehr interessant.

Ist auch ein Audi R8 mit Hybridantrieb denkbar?

Dr. Knirsch: Natürlich können wir uns das vorstellen, denn gerade hier lassen sich die Vorteile der beiden Welten besonders gut miteinander kombinieren. Das Zusammenspiel einer E-Maschine, die bei niedrigen Drehzahlen viel Drehmoment liefert und bei hoher Last zuboosten kann, mit einem hoch emotionalen Verbrennungsmotor könnte durchaus eine reizvolle Kombination sein.

HOCHVOLTSYSTEME

Wir haben die Batterien für den R8 e-tron in unserem Hochvolt-Batterietechnikum selbst produziert. Es handelt sich um eine exemplarische Eigenfertigung, die uns hilft, die Prozesskette vom Anfang bis zum Ende zu durchdringen.

Ricky Hudi
Leiter Entwicklung Elektrik/Elektronik

Enzinger: Elektrifizierung bedeutet ja nicht, dass wir uns auf BEVs oder PHEVs beschränken. Wir entwickeln einen breiten Technologiebaukasten, der alle Ausprägungen vom Mildhybriden auf 12- und 48-Volt-Basis bis zu den Hochleistungs-Elektrifizierungskonzepten abdeckt.

Hudi: Das 48-Volt-Teilbordnetz ist eine Technologie, die hohen Stellenwert hat. Der Schritt von 12 auf 48 Volt ist absolut fällig, nur mit ihm können wir die neuen dynamischen Hochleistungsverbraucher wie den elektrischen Turbolader realisieren.

Dr. Knirsch: Oder nehmen Sie die integrierten Starter-Generatoren, die wir demnächst in Serie bringen werden. Mit ihnen erzielen wir Rekuperationsleistungen über 10 kW – das bringt im realen Kundenbetrieb noch deutlich mehr Verbrauchsvorteil als im NEFZ-Zyklus. Noch dazu steigern wir mit dem 48-Volt-Teilbordnetz den Komfort: Unser Kunden merken kaum noch, dass der Motor an- und ausgeht, sie können mit ausgeschaltetem Aggregat segeln. Und dann haben wir eben auch noch die Möglichkeit, den elektrisch unterstützten Turbolader einzuführen, wie Ricky Hudi schon sagte.

Wann kommt er in Serie?

Dr. Knirsch: Ich gehe davon aus, dass es in den nächsten fünf Jahren eine ganze Reihe Serienmodelle mit dieser neuen Technologie geben wird. Mit dem Technikträger RS 5 TDI concept haben wir gezeigt, welches Potenzial der elektrische Turbolader in Verbindung mit dem TDI-Motor bietet. Auch bei den Ottomotoren würde er Sinn machen, speziell bei Aggregaten mit hoher spezifischer Leistung.

Beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans hat Audi mit der Hybridtechnologie große Triumphe gefeiert.
Wie kann der Motorsport der Serienentwicklung helfen?

BATTERIESYSTEME

Wir erleben eine zügige Entwicklung. Die PHEV-Batterien haben in den letzten Jahren 30 Prozent Energiedichte zugelegt, bei sinkenden Kosten.

Jens Kötz
Leiter Vernetzung und Energiesysteme bei Audi

Baretzky: Bei Audi Sport haben wir in den letzten Jahren eine Menge über die Zusammenarbeit der beiden Antriebe im Sportprototypen gelernt. Ihr Management hilft uns nicht nur, den Verbrauch stark zu senken, sondern auch, die Längs- und Querdynamik zu verbessern – wobei uns das Reglement hier leider enge Grenzen setzt. Prinzipiell aber gilt: Was sich in Le Mans bewährt, taugt auch für unsere Kunden. In vielen Fällen können wir für die Serien-Kollegen Türen im Unternehmen öffnen.

Wie eng arbeiten Sie mit ihnen zusammen?

Baretzky: Das Zusammenspiel ist so fruchtbar, dass uns die Wettbewerber darum beneiden. Wir wollen möglichst viel über die kommenden Herausforderungen in der Serie erfahren, um die Motorsport-Reglements entsprechend weiterzutreiben. Schon von 2011 an haben wir mit den Veranstaltern in Le Mans über das Effizienzreglement diskutiert, das 2014 dann in Kraft getreten ist. Es gewährt allen beteiligten Teams große Freiheiten – und ich denke, dass wir sie gut genutzt haben. Wir haben den Verbrauch im Vergleich zum Vorjahr um etwa 22 Prozent gesenkt und das Rennen wieder gewonnen.

Welche wichtigen Impulse aus der Rennmotorenentwicklung sind bislang in die Serie eingeflossen?

Baretzky: Ein Paradebeispiel ist sicherlich der TFSI, der Benzinmotor mit Aufladung und Direkteinspritzung. 2001 haben wir ihn erstmals in Le Mans eingesetzt, drei Jahre später ist er in Serie gegangen. Auch beim TDIMotor liefern wir wichtige Impulse, beispielsweise die Stahlkolben. Im Zusammenspiel mit einer neuartigen Zylinderkopfarchitektur erlauben sie uns enorm hohe Zünddrücke und damit extreme Effizienz – das Ganze in einem leichten Aluminiummotor. Unsere maximalen Einspritzdrücke liegen oberhalb von 2.800 bar.

Kutschera: Beim Serien-TDI erreichen wir heute 2.000 bar. Nächstes Jahr gehen die 2.500 bar in Serie, und für 2020 schauen wir uns 3.000 bar an. Je höher der Einspritzdruck, desto präziser die Gemischbildung.

Baretzky: Ich möchte noch erwähnen, dass unser externer Common Rail-Systempartner vor Jahren das Thema Einspritzdruck bei 2.000 bar als beendet betrachtet hat. Wir sind mit viel Hartnäckigkeit über diese Grenze hinausgegangen und auf diese Weise zum Treiber der Entwicklung geworden.

Hudi: Wenn man über das Motormanagement spricht, spricht man immer auch über die Prozessoren. In der Serie profitieren wir hier stark von unserem Progressive Semi Conductor Program, in dem wir strategische Partnerschaften mit den weltweit wichtigsten Halbleiter- Herstellern pflegen. Wir diskutieren direkt mit ihnen und nicht nur mit den Systemlieferanten. Das PSCP trägt stark dazu bei, dass wir innovative Lösungen früh erkennen können.

Ein weiteres wichtiges Technikfeld bei den Verbrennungsmotoren ist die Aufladung. Welche Pfeile haben Sie dort im Köcher?

Kutschera: Wir interessieren uns sehr für neue, leichtere Werkstoffe vor allem auf der Turbinenseite. Sie verbessern das Übergangsverhalten weiter und erlauben damit eine höhere Dynamik und eine präzisere Anpassung der Betriebspunkte in dynamischen Fahrzyklen. Für die kommenden Abgasbestimmungen ist sie unerlässlich. Und der elektrische Turbolader bildet in der Aufladetechnologie einen völlig neuen Ansatz. Dieses Konzept ist Benchmark in Sachen Fahrerlebnis, Emotionalität und Sportlichkeit, es sucht seinesgleichen. Hier zeigt Audi wieder einmal, was Vorsprung durch Technik bedeutet und wie er erlebt werden kann.

MOTORSPORT

Eine Technologie, die sich im harten Renneinsatz in Le Mans bewährt, eignet sich prinzipiell auch für die Audi-Kunden. In vielen Fällen können wir für unsere Kollegen aus der Serienentwicklung im Unternehmen Türen öffnen.

Ulrich Baretzky
Leiter Motorenentwicklung bei Audi Sport

Wo werden die Motoren von Audi in den nächsten Jahren in puncto Verbrauch, Leistung und Drehmoment stehen?

Dr. Knirsch: Bis 2020 werden wir den Kraftstoffverbrauch unserer Motoren nochmals um zirka 15 Prozent reduzieren können. Beim TDI werden wir in den nächsten Jahren eine spezifische Leistung von 100 kW pro Liter darstellen können. Beim Drehmoment bewegen wir uns heute schon bei 250 Nm pro Liter, auch hier werden wir noch zulegen können. Und was beim TFSI machbar ist, haben wir beim Showcar TT quattro sport concept gezeigt – mit 155 kW Leistung pro Liter und einem maximalen Drehmoment von 450 Nm aus zwei Liter Hubraum.

Welche Rolle spielt hier der Fünfzylinder, der 2.5 TFSI aus den kompakten RS-Modellen?

Dr. Hackenberg: Er ist ein Motor, der alles mitbringt, was Gänsehaut erzeugt. Der Fünfzylinder mit Turboaufladung ist ein hochemotionales Stück Audi-Heritage, wir werden seine Erfolgsstory fortschreiben. Das Showcar A3 clubsport quattro concept, das wir dieses Jahr am Wörthersee vorgestellt haben, zeigt sein Potenzial eindrücklich auf.

Stichwort Legende: Wenn Sie sich einen Audi Ur-quattro in neuer Auflage vorstellen würden – welches Antriebskonzept müsste er haben?

Dr. Knirsch: Eines, das die Emotionalität und Überlegenheit des damaligen Antriebs in die heutige Zeit fortführt. Unsere modularen Baukästen geben da einiges her – lassen Sie sich überraschen!

Wie können neue Fahrerassistenzsysteme zur Effizienz beitragen?

Dr. Knirsch: Der prädiktive Effizienzassistent, mit dem wir sehr bald in Serie gehen, kann mithilfe hochgenauer Navigationsdaten und weiterer Parameter den jeweils optimalen Betriebspunkt des Antriebs wählen. Ein Beispiel: Wenn klar ist, dass nach der Steigung, die man gerade hochfährt, ein Gefälle kommt, kann man die Batterie eines Mildhybriden leer fahren, um die Energie zu nutzen – denn anschließend kann rekuperiert und damit die Batterie wieder vollgeladen werden. Im realen Kundenverbrauch erlaubt der prädiktive Effizienzassistent bis zu zehn Prozent CO2-Einsparung, in manchen Situationen sogar noch mehr.

VORENTWICKLUNG

Bei der spezifischen Leistung werden wir beim TDI bis 2025 mehr als 100 kW pro Liter Hubraum darstellen können. Beim Drehmoment bewegen wir uns heute bei 250 Nm pro Liter, als nächstes Ziel streben wir 300 Nm an.

Immanuel Kutschera
Vorentwicklung V-Dieselmotoren/Brennstoffzelle

Welche Fortschritte plant Audi bei der Kraftübertragung?

Dr. Knirsch: Bei der neuen Siebengang S tronic, dem DL 382, haben wir alle Register gezogen, unter anderem durch ein Quasi-Trockensumpfkonzept mit elektrischen Ölpumpen und durch die Lamellenseparierung der Kupplungen. Wir haben die Verlustleistungen gezielt reduziert und erreichen Wirkungsgrade auf einem völlig neuen Niveau. Diesen Weg werden wir weiter verfolgen. Auch beim quattro-Antrieb wollen wir über intelligente Systeme die Reibung weiter reduzieren.

Mit welchen Getrieben fährt Audi in die Zukunft?

Dr. Knirsch: Wir entwickeln die Wandlerautomatik für den Einsatz in den großen Modellen weiter. In Sachen Komfort ist sie noch immer unübertroffen. Allerdings hat die S tronic hier schon ein nahezu vergleichbares Niveau erreicht, und bei Performance und Effizienz ist sie ohnehin unschlagbar. Der Wettbewerb der Konzepte beflügelt beide Seiten, auch unsere Lieferanten bei den Wandlerautomaten.

Effizienz und Performance auf neuen Wegen – Herr Dr. Hackenberg, wie würden Sie die Audi-Antriebsstrategie zusammenfassen?

Dr. Hackenberg: Für mich ist die Auflösung früherer Widersprüche das zentrale Thema. Souveräne Kraft, sportliche Fahrleistungen und geringer Verbrauch stehen bei Audi nicht im Gegensatz zueinander. Das beweisen auch unsere hocheffizienten ultra-Modelle, deren Palette wir zügig weiter ausbauen werden. Die CO2- Reduzierung bleibt eine Pflicht, die wir sehr gern erfüllen. Aber zugleich ist es unser Ziel, die Kür sozusagen, die Kunden mit unseren neuen Technologien zu begeistern, ihnen Emotion und Fahrspaß zu liefern. Das ist der Audi-Weg, auf dem wir extrem stark sind und noch besser werden wollen.