Bereits seit 2014 bietet Audi Modelle als Plug-in-Hybride an. Plug-in-Hybrid ist die gebräuchliche Bezeichnung für ein plug-in hybrid electric vehicle, abgekürzt PHEV. Traditionell bezeichnet man einen Antrieb als Hybrid, wenn zwei Antriebstechnologien – also jeweils Motor und Energiespeichersystem – in einem Fahrzeug kombiniert sind.
Im Automobilbau hat sich bei PHEV-Modellen die Kombination eines Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor etabliert. Typisch für sogenannte Parallel-Hybride, die einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor zu einer Antriebseinheit kombinieren: Der E-Antrieb kann lokal emissionsfrei als alleiniger Antrieb genutzt werden oder den Verbrenner sowohl im Teillastbereich als auch mit einer zusätzlichen Boost-Leistung bei stärkerer Beschleunigung unterstützen. Ebenso dient der Elektroantrieb als Generator für Rekuperation, der kinetische Energie in elektrische wandelt und in einer Lithium-Ionen-Batterie speichert. Die Batterie kann beim Plug-in-Hybrid extern, an der Ladesäule oder Steckdose, aufgeladen werden.
Audi fokussiert sich bei der Auslegung der Plug-in-Hybrid-Modelle auf drei Ziele: lange und häufige elektrische Fahranteile und ein niedriger Gesamtenergieverbrauch, ein einfaches Lademanagement und eine hohe Alltagstauglichkeit.
Das elektrische Fahrerlebnis wird zum einen durch kraftvolle E-Maschinen gewährleistet, die über einen großen Geschwindigkeitsbereich in verschiedenen Fahrsituationen den rein elektrischen Fahrbetrieb ermöglichen. Ein intelligentes Antriebsmanagement – ausgelegt auf maximale Effizienz und Kundenkomfort – ist Grundlage für häufiges und ausdauerndes elektrisches Fahren. Zusätzlich zur automatischen Wahl des Hybrid-Modus kann noch zwischen den Modi „EV“ und „Hold“ gewählt werden. Im EV-Modus wird das Fahrzeug bei entsprechendem Batteriestand ausschließlich elektrisch angetrieben, solange der Fahrer nicht einen variablen spürbaren Druckpunkt im Fahrpedal überschreitet. Der EV-Modus ist die Grundeinstellung bei jedem Fahrzeugstart. Im „Hold“-Modus steuert das Antriebsmanagement den Antriebsstrang so, dass der vorhandene Ladestatus der Batterie gehalten wird, etwa für das spätere rein elektrische Fahren in urbanen Gebieten. Dennoch gibt es auch in diesem Modus rein elektrische Fahranteile.
Darüber hinaus kann der Fahrer über den bekannten Schalter des Fahrdynamiksystems Audi drive select zwischen den Fahrmodi „comfort“, „efficiency“, „auto“ und „dynamic“ wählen und damit das Setup von Antrieb, Fahrwerk und Lenkung beeinflussen. Je nach Einstellung ändern sich beim Beschleunigen die Schwellen, ab denen beide Antriebe zusammenarbeiten oder der Elektromotor den Boost und damit das maximale Drehmoment liefert. Im „dynamic“-Modus unterstützt die E-Maschine den Verbrennungsmotor verstärkt mit ihrer elektrischen Boost-Leistung für maximale Fahrdynamik.
Das ausgefeilte Antriebsmanagement trägt wesentlich dazu bei, dass Audis PHEV-Modelle lange elektrische Fahretappen bei moderaten Batteriegrößen ermöglichen. Die beiden Kerntechnologien des Antriebsmanagements sind der Prädiktive Effizienzassistent (PEA) und die Prädiktive Betriebsstrategie (PBS). Der Prädiktive Effizienzassistent – bekannt aus den Audi-Modellen mit konventionellem Antrieb – regelt das Antriebs- und Rekuperationsverhalten situativ auf unmittelbare und nahe liegende Fahrzeug-Informationen: Dazu gehören etwa die prädiktiven Streckendaten aus der Navigation oder die Frontkamera. Die Prädiktive Betriebsstrategie regelt das Antriebs- und Rekuperationsverhalten entlang der gesamten Fahrroute. Die PBS wertet bei aktiver Zielführung die Routeninformationen entlang der Fahrstrecke, also etwa Staus und Straßentypen wie Landstraßen und Autobahnen, aus. Auch die Umgebung rund um das Fahrtziel wird in die Planung der Antriebssteuerung mit aufgenommen. Ziel der Streckenplanung ist es, innerstädtisch möglichst elektrisch zu fahren und mit nahezu leerer Batterie am Ziel anzukommen. Denn: Es soll so viel elektrische Energie wie möglich genutzt werden, um dann am Ziel das Fahrzeug wieder aufzuladen.
Verbunden mit dem Antriebsmanagement ist auch das aktive Fahrpedal, das den Fahrer mit haptischer Rückmeldung bei einer möglichst effizienten Fahrweise unterstützt. Es signalisiert dem Fahrer über einen Druckpunkt im Fahrpedal, wenn er den rein elektrischen Fahrbereich verlässt. Basierend auf den Informationen des Prädiktiven Effizienzassistenten signalisiert es dem Fahrer außerdem, wann er für das Segeln oder Rekuperieren den Fuß vom Gaspedal nehmen soll.
Die E-Maschine übernimmt alle leichten Verzögerungen – also die Mehrheit im Verkehrsalltag. Bei mittleren Bremsungen teilt sie sich die Aufgabe mit den hydraulischen Radbremsen, die erst jenseits einer Verzögerung von 0,4 g allein zum Einsatz kommen. Eine aufwendige Fahrzeug-Abstimmung sorgt dabei für einen fast nicht zu spürenden Übergang zwischen Generator-Bremse der E-Maschine und konventioneller Radbremse („Blending“), verbunden mit einem gut definierten und konstant gleichen Druckpunkt im Bremspedal.
Geladen werden die PHEV-Modelle an einem 400-Volt-Drehstromanschluss mit bis zu 7,4 kW. Das Aufladen dauert dann 2,5 Stunden. Diese Ladedauer ist ideal für das typische Nutzungsverhalten von PHEV-Kunden: Damit ist das unkomplizierte und schnelle Aufladen des Fahrzeugs ein- bis zweimal am Tag, entweder zu Hause oder zusätzlich am Arbeitsplatz, möglich. An einer 230-Volt-Haushaltssteckdose dauert eine Vollladung circa 6,5 Stunden.
Eine hohe Alltagstauglichkeit stellt Audi bei den PHEV-Modellen mittels eines guten Platzangebotes sowie einer hohen Variabilität und Nutzbarkeit sicher. Die Batterien sind kompakt – ohne große Platzeinbußen und ohne Stufe – unterhalb des Kofferraumbodens verbaut. Für alle PHEV-Modelle, mit Ausnahme des Audi A8, ist der Betrieb mit Anhängevorrichtung weiterhin möglich.
Audi bietet sowohl in der Kompakt- als auch in der Oberklasse Plug-in-Hybrid-Modelle an. In den Mittel- und Oberklasse-Modellen A6, A7, A8, Q5 und Q7 erfolgt die Kraftübertragung über alle vier Räder – das Ergebnis sind maximale Traktion auch bei schlechten Fahrbahn- und Wetterbedingungen sowie eine hohe Agilität bei sportlicher Fahrweise.
Das Batteriesystem besteht aus flüssigkeitsgekühlten Lithium-Ionen-Zellen, die ebenfalls in den Kühlkreislauf integrierte Leistungselektronik wandelt den Gleichstrom der Hochvolt-Batterie in Drehstrom für die E-Maschine um, beim Rekuperieren macht sie das Gegenteil. Die Audi Mittel- und Oberklasse-PHEV-Modelle verfügen mit Ausnahme des Q7 über ein aufwendiges Thermomanagement, das sowohl den Hochtemperatur-Kreislauf für den Verbrennungsmotor samt Getriebe und Nebenaggregaten als auch den Niedertemperatur-Kreislauf für Batterie, Ladegerät, E-Maschine und Leistungselektronik steuert. In das Thermomanagement ist eine Wärmepumpe integriert, darin wird elektrische Energie in Wärmeleistung umgewandelt. Die Wärmepumpe ist mit dem Kältemittelkreis der Klimaanlage gekoppelt und nutzt die Abwärme der Hochvolt-Komponenten für eine schnelle und effiziente Temperierung des Innenraums.