Audi RS 5 TDI Concept: elektrischer angetriebener Verdichter (e-Turbo)
Audi
Die ATZ/MTZ-Redaktion konnte Prototypenfahrzeuge von Audi mit Dieselmotor fahren, deren Aufladung durch einen elektrischen Booster unterstützt wird. Die Beschleunigung aus dem Stand ist beeindruckend.
Bekanntlich ist ein Turbolader auf die Energie im Abgas angewiesen - beim Hochbeschleunigen aus geringen Motordrehzahlen heraus kann das zu einem verzögerten Leistungsaufbau führen - das berüchtigte Turboloch droht. Eine elektrisch unterstützte Aufladung löst diese Abhängigkeit auf - ihr zusätzlicher elektrischer Verdichter ermöglicht einen raschen Ladedruckaufbau und ein hohes Drehmoment auch bei niedrigen Touren. Als eines der ersten Unternehmen hat Audi erklärt, die elektrisch unterstützte Aufladung in Serie bringen zu wollen. Die ATZ/MTZ-Redaktion hatte nun die Möglichkeit, im Rahmen einer Pressevorstellung am gestrigen 21. Juli 2014 zwei Prototypenfahrzeuge mit elektrisch unterstützter Aufladung - Audi nennt das System elektrischen Biturbo - auf dem Sturup Raceway bei Malmö in Schweden probefahren zu können.
Audi hat zwei Technikstudien aufgebaut: im Audi A6 TDI Concept arbeitet der neue 3,0-l-TDI-Monoturbomotor, im Audi RS 5 TDI Concept der 3,0-TDI-Biturbomotor. Der Monoturbo leistet stationär - ohne zusätzlichen Anschub des E-Laders - 240 kW und gibt zwischen 1500 und 3500/min 650 Nm Drehmoment ab. Der elektrische Verdichter füllt den Drehmomentverlauf unterhalb dieses Bereichs auf und sorgt für schnelles Ansprechen und eine verbesserte Elastizität: so dauert die Beschleunigung von 60 auf 120 km/h im sechsten Gang 8,3 statt 13,7 s, wie Audi erklärt. Der modifizierte V6-Biturbomotor im Audi RS 5 TDI Concept leistet 283 kW, sein maximales Drehmoment von 750 Nm steht von 1250 bis 2000/min zur Verfügung. Tempo 100 sollen damit aus dem Stand dank E-Lader in rund 4 s erreicht sein.
Ansatzloser Drehmomentaufbau auch bei niedrigen Drehzahlen
Eindrucksvoll bei den Testfahrten war der subjektiv schnelle, nahezu ansatzlose Drehmomentaufbau auch bei niedrigen Drehzahlen. Das Hochbeschleunigen macht einfach Spaß, sodass die Technik schon fast verkehrserzieherisch wirkt: Statt auf hohe Endgeschwindigkeit - oder im Falle einer abgesperrten Rennstrecke auf schnelle Rundenzeiten - zu schielen, freut man sich über jede bremsende Kurve oder Schikane, weil man danach wieder das Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs erleben kann. Der elektrische Biturbo hat seine Stärken dort, wo sie im Alltag am meisten Sinn machen: Er erspart viele Rückschaltungen und hält dadurch das Drehzahlniveau niedrig. Soll es sportlicher zur Sache gehen, genießt man die spontane Kraftentfaltung am Kurvenausgang.
Zweiter, seriell angeordneter Lader
Zusätzlich zum klassischen Abgasturbolader hat der elektrische Biturbo einen zweiten, seriell angeordneten Lader. Statt des Turbinenrads integriert er eine kleine E-Maschine, die das Verdichterrad mit maximal 7 kW Antriebsleistung innerhalb von 250 ms auf maximale Drehzahl beschleunigt. Der elektrische Verdichter wird von Valeo zugeliefert. Er ist nach dem Ladeluftkühler angeordnet. Bei sehr niedrigen Drehzahlen und entsprechend geringer Abgasenergie am Turbolader schließt die Bypassklappe - die Luft wird dadurch in den elektrischen Verdichter geleitet. Dieser kann flexibel und kompakt in unterschiedliche Aufladekonzepte integriert werden.
Rekuperation in den Schubphasen
Die Energie, die der elektrische Verdichter für seinen Antrieb braucht, gewinnt er zum großen Teil durch Rekuperation in den Schubphasen. Für seine Stromversorgung nutzt er ein separates 48-V-Bordnetz samt eigener Lithium-Ionen-Batterie im Gepäckraum und eine Leistungselektronik. Ein DC/DC-Wandler stellt die Verbindung zum 12-V-Bordnetz her. Wie Audi betont, sind mit dem neuen 48-V-Teilnetz große Vorteile verbunden. Es kann die leistungsstarken, elektrischen Verbraucher der Zukunft - etwa thermoelektrische Heizelemente, elektromechanische Hinterradbremsen oder Motor-Nebenaggregate wie Öl- und Wasserpumpen - mit mehr Energie versorgen als das 12-V-Netz. Die höhere Spannung bedeutet gleichzeitig niedrigere Ströme. Dadurch werden die Kabelquerschnitte kleiner, und das Gewicht wird gesenkt.
Elektrischer Biturbo für den Q7
Audi will das 48-V-Teilbordnetz schon bald in mehreren Modellreihen in den Markt einführen. Der elektrische Biturbo soll im neuen Audi Q7 in Serie gehen. Auch wenn Audi über den Einführungstermin noch schweigt, kann man aufgrund der aktuellen Reife des Prototypensystems von 2016/2017 ausgehen. Prinzipiell eignet sich der elektrische Biturbo für den Einsatz in vielen Modellreihen von Audi - auch für Ottomotoren.
