Ladetechnologien

Ob im Haushalt oder an der Ladesäule – beim Laden eines Elektroautos mit Drehstrom über den in Europa gängigen Typ-2-Stecker ist die Leistung zumeist auf 22 kW, in einigen Fällen auf 43 kW beschränkt. Dabei bildet auch das AC-Ladegerät im Auto einen limitierenden Faktor: Sein Gleichrichter, der den Drehstrom in Gleichstrom für die Batterie umwandelt, kann nur eine bestimmte Leistung – gemessen in kW – verarbeiten. Je höher dieser Umsatz ist, desto mehr Abwärme produziert er, was den Wirkungsgrad verschlechtert. Um die so verursachten Verluste möglichst gering zu halten, ist bei Audi das Drehstrom-Ladegerät in den Niedertemperatur-Kühlkreislauf eingebunden. Für die Modelle auf der Premium Platform Electric (PPE) unterstützt das Lademanagement den internationalen Ladestandard CCS (Combined Charging System). Für schnelle und zuverlässige Ladevorgänge sorgt im Rahmen der neuen Domänenrechnerstruktur der Elektronikarchitektur E³ 1.2 der Hochleistungsrechner HCP5. Ein Kommunikationssteuergerät, das Smart Actuator Charging Interface Device (SACID), verbindet als Informationsschnittstelle die Ladedose mit der Ladesäule und leitet die einkommenden standardisierten Informationen an den Domänenrechner HCP5 weiter.

Für die PPE-Modelle sieht Audi für den europäischen Markt DC- und AC-Lademöglichkeiten über eine serienmäßige CCS-Kombidose auf der hinteren linken Seite des Fahrzeugs vor. Auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite ist ein zusätzlicher AC-Ladeanschluss verbaut. Zur Serienausstattung der Q6 e-tron Baureihe gehört die bereits bekannte Plug & Charge-Funktion. An kompatiblen Ladesäulen autorisiert sich das Fahrzeug beim Einstecken des Ladekabels selbst und schaltet den Ladevorgang an der Säule frei. Die Abrechnung erfolgt dann ebenfalls vollautomatisch.

Der Strom fließt vom DC-Ladegerät, das in die Säule integriert ist, über den CCS-2-Stecker (Combined Charging System Typ 2), einem kombinierten AC- und DC-Ladezugang, direkt in die Batterie. Das ermöglicht hohe Leistungen. So machen ein ausgeklügeltes Thermomanagement der Hochvoltbatterie, das 800-Volt-Bordnetz sowie dessen Ökosystem das Laden zu einem bequemen Rundum-Sorglos-Erlebnis. Dem Audi Q6 e-tron reichen zum Beispiel bereits zehn Minuten an einer Schnellladesäule, um unter idealen Bedingungen bei einer maximalen Ladeleistung von bis zu 270 kW eine Reichweite von bis zu 255 Kilometern zu generieren. Um die Hochvoltbatterie von 10 auf 80 Prozent aufzuladen, genügen lediglich 21 Minuten. Wenn eine Ladesäule mit 400-Volt-Technik arbeitet, ist darüber hinaus mit dem Audi Q6 e-tron das Bankladen möglich. Dabei wird die 800-Volt-Batterie automatisch in zwei Batterien mit gleicher Spannung geteilt, die sich dann parallel mit bis zu 135 kW aufladen lassen. Beide Batteriehälften werden je nach Ladezustand zuerst angeglichen und dann gemeinsam geladen. Serienmäßig lässt sich der Audi Q6 e-tron an HPC-Ladesäulen mit bis zu 270 kW schnellladen. Die Ladeklappen lassen sich über das MMI-Display oder an der Klappe selbst elektrisch öffnen. Nachdem das Ladekabel abgezogen wurde, schließt die Ladeklappe automatisch. Zudem profitieren Nutzerinnen und Nutzer vollelektrischer Audi Modelle vom Ladedienst Audi charging und vom innerstädtischen Schnellladekonzept Audi charging hub.

Kundinnen und Kunden elektrisch angetriebener Audi Modellen profitieren unterwegs von einer verlässlichen Ladeinfrastruktur mit dem seit Januar 2023 verfügbaren Ladedienst Audi charging und den reservierbaren innerstädtischen Schnellladestationen – den Audi charging hubs. Der Ladedienst Audi charging bietet den unkomplizierten Zugriff auf ein dichtes Netz von mehr als 630.000 Ladepunkten in 29 Ländern innerhalb Europas. Darunter sind mehr als 3.000 Hochleistungsladesäulen (HPC) des Anbieters IONITY, die vor allem entlang der Hauptverkehrsrouten schnelles Laden mit bis zu 350 kW Leistung ermöglichen. Wer einen neuen vollelektrischen Audi kauft, lädt ab dem ersten Tag günstig, denn Audi übernimmt für ein Jahr die Grundgebühr des pro-Tarifs. Eine vollständige Übersicht aller aktuellen Tarife ist auf www.audi.de einzusehen. Die jeweiligen Verträge lassen sich bequem über die myAudi App verwalten.

Für die ladenetzübergreifende Nutzung dieser Ladesäulen über Landesgrenzen hinweg ist nur noch ein Vertrag mit Audi charging erforderlich. Das komfortable Handling erfolgt mit der myAudi App, der Audi charging-Karte oder per Plug & Charge. Mit harmonisierten Preisen pro Land für AC-, DC- und HPC-Laden bietet Audi charging eine hohe Kostentransparenz. Zu den Komfortfunktionen gehört die Integration der im Audi charging angebundenen Ladepunkte in die Ladeplanung der Fahrzeugnavigation sowohl im MMI als auch in der App, mit der sich eine vorgeplante Route ans Auto senden lässt. Außerdem können über die ausgehändigte RFID-Karte (RFID = Radio-Frequency Identification) oder die myAudi App die Ladesäulen freigeschaltet und damit der Ladevorgang gestartet werden.

Eine Reihe von Funktionen in den elektrischen Modellreihen von Audi sorgen dafür, dass die Hochvoltbatterie (HV-Batterie) beim Laden für eine lange Lebensdauer geschont, die Ladezeit dabei entscheidend verkürzt und die Suche nach Ladesäulen spürbar vereinfacht wird. Entscheidend für die optimale Ladeperformance sind eine Reihe von Faktoren:

• ausreichende Vorkonditionierung
• Batterietemperatur bewegt sich im idealen Temperaturfenster von +25 °C bis +45 °C
• niedriger State of Charge (SoC) zu Beginn des Ladevorgangs
• moderate Innenraumklimatisierung während des Ladevorgangs
• ausreichende Leistungsabgabe der Ladestation/-säule

Eine Hochvoltbatterie erzielt die optimale Ladeleistung im Temperaturbereich zwischen 25 und 45 Grad Celsius. Liegt die Temperatur darunter, steigt der elektrische Innenwiderstand der Batterie und damit verlängert sich die Ladezeit deutlich. Auch bei hohen Temperaturen kann das Laden länger dauern, wenn zum Schutz der Batterie der Ladestrom begrenzt werden muss. Deshalb sind die Modellreihen Audi Q6 e-tron, A6 e-tron, e-tron GT und Q4 e-tron mit einem vorausschauenden Thermomanagement ausgestattet. Damit wärmt oder kühlt das Auto die Batteriezellen bereits auf dem Weg zu einer Schnellladesäule (HPC-Ladesäule) vor. Über diese „Vorkonditionierung“ erreicht die HV-Batterie den optimalen Temperaturbereich beim Ladestopp. Und während des Ladevorgangs hält das Thermomanagement die Temperatur im optimalen Bereich.

Wer den Audi e-tron Routenplaner im Navigationssystem nutzt, aktiviert die Vorkonditionierung für alle Ladestopps entlang der Route automatisch. Der Audi e-tron Routenplaner informiert zudem aktuell über die Anzahl der Ladesäulen, deren Leistung, den Betreiber sowie die Verfügbarkeit und die Zahlungsmöglichkeiten. Die Vorkonditionierung der Batterie aktiviert sich auch bei Auswahl eines HPC-Ladepunkts als (Zwischen-)Ziel im Audi Navigationssystem. Im Q4 e-tron lässt sie sich über das Audi MMI im Menü „Laden“ zusätzlich manuell starten. 

IONITY, Europas größtes offenes HPC-Netzwerk in 24 Ländern, investiert 700 Millionen Euro in sein Schnellladenetz. Bis 2025 erhöht das Joint Venture, an dem Volkswagen mit den Marken Porsche und Audi beteiligt ist, die Anzahl der leistungsstarken 350-kW-Ladepunkte von derzeit mehr als 1.500 auf rund 7.000. Zusätzlich werden sie nicht mehr nur an Autobahnen, sondern auch in der Nähe von Großstädten und entlang stark frequentierter Bundesstraßen errichtet. So steigt auch die Zahl der Standorte von derzeit knapp 400 auf mehr als 1.000 an. Zudem plant IONITY, viele der bestehenden Standorte – je nach Auslastung – auszubauen. Neue Standorte sind von Beginn an für sechs bis zwölf Ladepunkte ausgelegt. Das verkürzt die Lade- und Wartedauer für Audi Kundinnen und Kunden deutlich.

Mit reservierbaren HPC-Ladepunkten und dem in Nürnberg direkt angeschlossenen Loungebereich mit Snacks, Getränken sowie Non-Food-Artikeln verwandelt der Audi charging hub die Ladedauer in ein Premiumerlebnis. Durch den Einsatz von sogenannten Second-Life-Modulen – Batteriezellen, die aus zerlegten Entwicklungsfahrzeugen stammen – ist der Audi charging hub nicht nur äußerst nachhaltig. Ein weiterer großer Vorteil liegt vor allem in der Eigenschaft der Module als Pufferspeicher für Gleichstrom. Eine aufwendige Infrastruktur mit Hochspannungszuleitung und teuren Transformatoren ist damit überflüssig. Nach erfolgreichem Start des Audi charging hub in Nürnberg rollt Audi das Ladekonzept weiter aus. In Zürich wurde im November 2022 die kompakte Version des modular konzipierten Audi charging hubs mit vier überdachten Ladepunkten an zwei Power-Cubes eröffnet. Einen weiteren kompakten Hub eröffnete Audi Ende 2022 in Salzburg. 2023 folgten Berlin und München. 2024 kamen Frankfurt am Main und Tokio in Japan hinzu. Weitere Standorte in deutschen Städten sind in Planung.

Das Angebot reicht von mobilen Ladesystemen für das Laden an Steckdosen über festinstallierte Audi Wallboxen von der VW-Tochter Elli bis hin zum kompletten Home Energy Management System von der SMA Solar Technology AG oder der Hagar Group, das die Kommunikation zwischen allen energierelevanten Geräten in einem Haushalt intelligent steuert. Mit verschiedenen Funktionsumfängen bieten die Audi Wallbox-Modelle mit bis zu 11 kW Ladeleistung die passende Ladelösung für verschiedenste Anwendungsfälle zu Hause. Das Einstiegsmodell – die Audi Wallbox – hat ein integriertes Ladekabel. Per App steuer- und kontrollierbar ist die Audi Wallbox plus. Zur weiteren Ausstattung gehören ein integriertes Ladekabel und eine Schutzfunktion vor unbefugtem Laden. Die ebenfalls per App steuerbare Audi Wallbox pro mit einem MID-zertifizierten (MID: Measuring Instruments Directive) – einem geeichten Energiezähler – ist besonders empfehlenswert für Dienstwagenfahrerinnen und -fahrer. Mit dem e-tron Ladesystem connect, das auf eine Leistung von bis zu 22 kW ausgelegt ist, können Kundinnen und Kunden im Zusammenspiel mit dem kompatiblen Home Energy Management System (HEMS) bei einem variablen Stromtarif zu kostengünstigen Zeiten laden. Verfügt der Haushalt über eine Photovoltaikanlage, lässt sich das Auto bevorzugt mit selbsterzeugtem Strom laden. Prognostizierte Sonnenscheinphasen gehen dabei in die Ladeplanung mit ein.

Zur Ladeperformance bei Audi gehört auch der sogenannte Ladetimer, über den Kundinnen und Kunden den genauen Zeitpunkt der Abfahrt festlegen können. Dies geschieht direkt im Fahrzeug oder per myAudi App. Damit liegt der automatisierte Ladevorgang mit einem vorab eingestellten Batteriestand möglichst nah an der Abfahrtszeit. Zusätzlich klimatisiert die Vorkonditionierung den Fahrzeuginnenraum vor der Abfahrt auf die gewünschte Temperatur.

Mit der Funktion Plug & Charge autorisiert sich das vollelektrische Fahrzeug an kompatiblen Ladesäulen beim Einstecken des Ladesteckers automatisch. Das Starten des Ladevorgangs kann somit komfortabel ohne RFID-Karte (RFID = Radio-Frequency Identification) oder App erfolgen. Sobald das Ladekabel mit dem Fahrzeug verbunden ist, startet wenige Sekunden später der Ladevorgang, während die Abrechnung über den hinterlegten Ladedienst Audi charging erfolgt. Diese besonders premiumgerechte Form des Ladens ermöglicht Audi seit Dezember 2021 exklusiv im IONITY-Netzwerk in Europa. Voraussetzung hierfür ist ein Plug & Charge-fähiges Audi e-tron Modell sowie ein aktiver Audi charging Vertrag. Wenn die Funktion in der myAudi App sowie im MMI aktiviert ist, startet der Ladevorgang mit dem Einstecken des Ladekabels nach einer kurzen Authentifizierung und wird mit dem Abziehen wieder beendet.

Die Basis für schnelles Laden legt ein ausgeklügeltes Thermomanagement. So sorgt eine Flüssigkeitskühlung dafür, dass sich die Batterietemperatur auch bei hoher Belastung oder tiefen Temperaturen im optimalen Wirkungsbereich von 25 bis 35 Grad Celsius bewegt. Diese technische Auslegung stellt eine hohe Lade- und Fahrperformance sicher und verhindert gleichzeitig eine übermäßige Beanspruchung der Zellen. Prädiktives Thermomanagement beispielsweise für die Premium Platform Electric (PPE) verwertet Daten von Ladetimer, Nutzungsverhalten, Streckenverlauf oder Navigation inklusive aktiver Routenführung mit Ladestoppplanung. Zudem ermöglicht das Thermomanagement der PPE Nach- und Dauerkonditionierung der HV-Batterie.

Der e-tron Routenplaner, ein Dienst von Audi connect, errechnet die schnellste Route mit möglichst kurzen Ladestopps. Dabei geht er von der Gesamtreisedauer aus, also Fahrzeit und Ladedauer, wobei er Prognosen über die Verkehrssituation und die Belegung der Ladepunkte berücksichtigt. In jedem Fall plant er die Teilstrecken zwischen den Ladestopps so, dass Fahrende möglichst rasch ans Ziel kommen – dafür kann er auch zwei kurze Ladevorgänge mit hoher Leistung statt eines langen langsamen Ladevorgangs empfehlen. Das Verzeichnis der Ladepunkte wird täglich aktualisiert.

Die Routenplanung lässt sich entweder im Fahrzeug oder vor der Reise komfortabel über die myAudi App steuern. Nutzerinnen und Nutzer erhalten grundsätzliche Informationen wie Ladeleistung oder Ladeanschlüsse und Steckertyp für die jeweiligen Ladepunkte. Ebenso zeigt das System die dynamische Verfügbarkeit an, etwa ob Ladesäulen frei oder belegt sind. Auch alternative Strecken mit besserer Ladeinfrastruktur werden für die Kalkulation der optimalen Gesamtreisezeit berücksichtigt. Die tagesaktuellen Daten umfassen unter anderem Detailinformationen wie die Bezahl- und Authentifizierungsmöglichkeiten, genaue Betreiberdaten sowie eventuelle Zugangsbeschränkungen. Der e-tron Routenplaner bevorzugt die leistungsfähigen HPC-Ladestationen.

Regelmäßiges Laden auf 100 Prozent bedeutet mehr Stress für die HV-Batterie und kann die Alterung der Batterie beschleunigen. In der Folge nimmt die nutzbare Batteriekapazität schneller ab. Wird der elektrische Audi hauptsächlich bei Kurzstrecken eingesetzt, empfiehlt Audi, bis maximal 80 Prozent zu laden. Bei Langstrecken hingegen sollte die maximale Batteriekapazität zugunsten der Reichweite genutzt werden – allerdings erst kurz vor Fahrtbeginn, um einem schleichenden Energieverlust vorzubeugen. Auch das Schnellladen (High Power Charging mit mehr als 100 kW) empfiehlt Audi hauptsächlich für die Langstrecke. Steht das Auto über einen längeren Zeitraum, sollte der Ladestand der Batterie zwischen 30 und 80 Prozent betragen – nicht zu voll, um den Alterungsprozess nicht zu beschleunigen; nicht zu niedrig, um weit genug fahren zu können.