Batterie & Laden

Maßstäbe bei Reichweite dank leistungsstärkerer und intelligenterer Batterie

Wesentlich verantwortlich für die höchste elektrische Reichweite im aktuellen Audi Portfolio ist die komplett neu entwickelte Hochvoltbatterie (HV-Batterie). Mit beeindruckenden 625 Kilometern Reichweite steht der Audi Q6 e-tron für eine hohe Alltagstauglichkeit und gehört damit zu den reichweitenstärksten Modellen in seinem Segment. Die zwei Modellvarianten Audi Q6 e-tron quattro und Audi SQ6 e-tron verfügen jeweils über eine HV-Batterie mit einer Brutto-Speicherkapazität von 100 kWh (netto 94,9 kWh). Die Batterie besteht im Vergleich zu den bei Audi bislang eingesetzten Batteriesystemen nur noch aus zwölf Modulen mit insgesamt 180 prismatischen Zellen. Dabei sind pro Modul die jeweils 15 Zellen in Reihe geschaltet. Zum Vergleich: Die HV-Batterie im Audi Q8 e-tron setzt sich aus 36 Modulen und 432 Zellen zusammen.

Nach dem Marktstart folgt eine weitere heckangetriebene Variante mit zehn Modulen und 83 kWh Bruttokapazität. Ein zweites heckangetriebenes Modell verfügt dann über die große Batterie mit zwölf Modulen und wird mit einer deutlich höheren Reichweite gegenüber den Modellen zum Marktstart aufwarten.

Die signifikante Vergrößerung der Zellen korreliert nahezu ideal mit der 800-Volt-Architektur, um so den bestmöglichen Kompromiss zwischen Reichweite und Ladeperformance zu erreichen. Das Mischungsverhältnis von Nickel, Kobalt und Mangan bei den Zellen beträgt 8:1:1, wobei der Kobaltanteil reduziert und der für die Energiedichte besonders relevante Nickelanteil gesteigert werden konnte.

Die Entscheidung, die Modulanzahl für die PPE-Batterien zu verringern, bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. Die Batterie, die modular für Hoch- und Flachbodenmodelle einsetzbar ist, benötigt weniger Bauraum, ist leichter und lässt sich besser in die Crashstruktur sowie in das Kühlsystem des Fahrzeugs integrieren. Sie benötigt zudem weniger Kabel und Hochvoltverbinder. Die Anzahl der Schraubverbindungen konnte signifikant reduziert werden. Zudem sind die elektrischen Verbindungen zwischen den Modulen kürzer, was die Verlustleistung und das Gewicht deutlich verringert. Eine im Batteriegehäuse integrierte Kühlplatte sorgt für eine homogene Wärmeübertragung und somit für eine nahezu optimale Konditionierung der Batterie. Die schützenden Seitenschweller aus warmumgeformtem Stahl sind nicht an der Batterie, sondern besonders stabil an der Karosserie befestigt. Neu ist auch der Unterbodenschutz aus Faserverbundmaterial.

Diese Konstruktion senkt ebenfalls das Gewicht, schützt die Lithium-Ionen-Batterie vor Beschädigungen und verbessert die thermische Isolation der Batterie zur Umgebung. Auf diese Weise lässt sich der Akkumulator für die PPE effizienter kühlen oder heizen. Die für das schnelle und batterieschonende Laden benötigte Stromregelung verantwortet das für die PPE speziell entwickelte zentrale Steuergerät, der Battery Management Controller (BMCe).

Der BMCe, die „elektrische Schaltzentrale“, ist dabei komplett in der HV-Batterie integriert. Im Rahmen eines permanenten Monitorings senden die zwölf Cell Module Controller (CMC) Daten wie die aktuelle Modultemperatur oder die Zellspannung an das BMCe, das seine Information beispielsweise hinsichtlich des State of Charge (SoC) an den Hochleistungsrechner HCP4 (Teil der neuen Elektronikarchitektur E³ 1.2) sendet. Von diesem Rechner wiederum gehen die Daten an das neue prädiktive Thermomanagement, das je nach Bedarf den Kühl- oder Heizkreislauf für eine optimale Batterieperformance regelt.

Die Hochvoltbatterien werden in Ingolstadt montiert. „Wir erhöhen mit der Batteriemontage die Fertigungstiefe und holen wichtige Kompetenzen direkt an den Standort“, sagt Audi Produktionsvorstand Gerd Walker. Und Audi Personalvorstand Xavier Ros ergänzt: „Zugleich schaffen wir neue Jobchancen an den Standorten, denn eine erfolgreiche Transformation funktioniert nur gemeinsam mit den Mitarbeitenden. Dieser Wandel ist nur dank der Audianer_innen möglich, die sich weiterqualifizieren und beruflich neu erfinden.“ Für den Anlauf der Q6 e-tron Baureihe hat Audi bislang 8.300 Mitarbeitende aus der Produktion, der Technischen Entwicklung und dem Vertrieb in Ingolstadt qualifiziert. Auch am ungarischen Standort in Győr wurden zahlreiche Expert_innen für die Elektrifizierung fortgebildet. Insgesamt hat die AUDI AG in den vergangenen zwei Jahren mehr als 250 Millionen Euro in die Aus- und Weiterbildung ihrer Mitarbeitenden investiert. „Beim Umstieg auf Elektromobilität setzen wir auf unsere bestehenden Werke und erneuern uns von innen heraus. Das ist gelebte Nachhaltigkeit, in sozialer, ökologischer und wirtschaftlicher Hinsicht“, sagt Produktionsvorstand Walker.

Überzeugende Ladeperformance

Weiterer wesentlicher Bestandteil des Produkterlebnisses ist die Ladeperformance des Audi Q6 e-tron. Ein ausgeklügeltes Thermomanagement der Hochvoltbatterie, das 800-Volt-Bordnetz sowie dessen Ökosystem, machen das Laden zu einem bequemen Rundum-Sorglos-Erlebnis. So reichen dem Audi Q6 e-tron 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 erstmals mit dem Audi Q6 e-tron das sogenannte 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.

An einer AC-Ladesäule oder Wallbox lädt der Audi Q6 e-tron serienmäßig mit bis zu 11 kW Leistung. Damit ist eine leere Batterie über Nacht wieder gefüllt. Das AC-Laden mit 22 kW bietet Audi zu einem späteren Zeitpunkt optional an. 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 alle Fahrer_innen vollelektrischer Audi Modelle vom Ladedienst Audi charging und nicht zuletzt vom immer dichter werdenden Netz des innerstädtischen Schnellladekonzepts Audi charging hub.

Das Lademanagement unterstützt 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.

Intelligente Berechnung: der e-tron Routenplaner

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 schon einmal 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 im Vorfeld der Reise ganz komfortabel über die myAudi App steuern. Nutzer_innen 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.

Effizientes Zusammenspiel zwischen Rekuperation und Reibbremse

Ein wichtiger Baustein, um die Effizienz und somit die Reichweite des Audi Q6 e-tron zu erhöhen, ist die Rekuperation. Bei der Entwicklung wurde daher ein besonderer Fokus gelegt auf die Steigerung des maximalen Wirkungsgrades sowie auf die Verfügbarkeit beim sogenannten Stillstands-Blending im niedrigen Geschwindigkeitsbereich. Das bedeutet, dass sich beim Audi Q6 e-tron rund 95 Prozent aller im Alltag anliegenden Bremsvorgänge über die Rekuperation, also über die E-Maschinen abdecken lassen. Unter idealen Bedingungen rekuperiert der Audi Q6 e-tron mit bis zu 220 kW. Hierbei spielen die Temperatur und der Ladezustand der Batterie eine wesentliche Rolle. Rekuperiert wird an Vorder- und Hinterachse, wobei aus Effizienzgründen kleinere Verzögerungen an der Hinterachse stattfinden. Zusätzlich ist an der Hinterachse eine höhere Rekuperation möglich.

Das aus bisherigen e-tron Modellen bekannte Intelligent Brake System (iBS) wurde im Rahmen der Premium Platform Electric deutlich weiterentwickelt. So ist erstmalig das beschriebene achsindividuelle Bremsblending möglich.

Auch im Audi Q6 e-tron gibt es – typisch für Audi – die Option der zweistufigen Schubrekuperation, einstellbar über die Paddles am Lenkrad. Zudem ist das Segeln möglich. Hier rollt der elektrische SUV frei, ohne zusätzliches Schleppmoment, wenn der Fuß vom Fahrpedal genommen wird. Als weitere Variante verfügt der Audi Q6 e-tron über die Fahrstufe „B“, die dem umgangssprachlichen „One-Pedal-Feeling“ nahekommt. Auf diese Weise deckt Audi das gesamte Spektrum der Kundenwünsche ab.

Die angegebenen Ausstattungen, Daten und Preise beziehen sich auf das in Deutschland angebotene Modellprogramm. Änderungen und Irrtümer vorbehalten.

Alle im Text markierten Begriffe sind im Technik-Lexikon unter www.audi-mediacenter.com/de/technik-lexikon detailliert erläutert.