Audi e-tron Detroit: Neue Elektro-Power im kompakten Sport-Format

Kompromisslos und puristisch stellt Audi die zweite Version des e-trons als Kompakt-Sportwagen mit reinem Elektroantrieb auf der Detroit Auto Show (11.01.2010 - 24.01.2010) vor. Das Detroit-Showcar Audi e-tron, so der Name des 3,93 Meter langen und 1,78 Meter breiten sowie knapp 1,22 Meter flachen Zweisitzers, ist damit nur wenige Monate nach dem Debüt des Audi e-tron bei der IAA 2009 das zweite Elektro-Konzeptfahrzeug der Marke mit den vier Ringen.

Zusammen mit dem geringen Gesamtgewicht von nur rund 1.350 Kilogramm sorgen drehmomentstarke Aggregate an der Hinterachse für standesgemäße Fahrleistungen. Zwei Elektro-Motoren mit zusammen 150 kW / 204 PS und 2.650 Nm beschleunigen das Coupé mit Aluminium-Karosserie in nur 5,9 Sekunden von 0 auf 100 km/h. Die Reichweite soll bis zu 250 Kilometer betragen.

Design: Die kraftvoll-bullige Leichtigkeit

Der kraftvolle, breite und bullige Fahrzeugkörper wirkt, nicht zuletzt durch den für Sportwagen typisch kurzen Radstand von nur 2,43 Metern, äußerst kompakt und puristisch. Gegenüber dem Audi R8 fällt dieser Wert sogar um 22 Zentimeter kürzer aus. 1,78 Meter Breite bei nur 3,93 Metern Länge und 1,22 Meter Höhe - das sind die klassischen Dimensionen eines Sportwagens. Vor der Hinterachse bleibt Raum für die rund 399 Kilogramm schwere Batterieeinheit mit Umrichter und Leistungselektronik.

Die Front und der flache Dachbogen sind mit einem schwungvollen Strich gezeichnet, der den Zweisitzer sofort als Audi identifiziert. Auch die Seitenpartie zeigt vertraute Konturen: Die Taillierung der sogenannten „Dynamic Line“ oberhalb des Schwellers und die für einen Audi R typische Radhausbetonung verbinden Front, Seite und Heck zu einem monolithischen Körper und betonen die runden Radhäuser mit großen 19-Zoll-Rädern. Die nach vorn stark verjüngte Front verleiht dem Audi e-tron eine keilförmige Grundproportion.

Das Trapez des Singleframe-Grills prägt die stark gepfeilte Frontpartie, flankiert von großen Lufteinlässen. An ihre Oberseite schließen sich die flachen Bänder der Adaptive-Matrix-Beam-Scheinwerfermodule mit ihrer Klarglasabdeckung an. Alle Leuchteinheiten sind in der hocheffizienten LED-Technologie konzipiert.

Die Scheinwerfer sind der Kern eines vollautomatischen Lichtassistenz-Systems, das auf jede Situation flexibel reagiert. So erkennt die neue Technologie Witterungsbedingungen und passt die Ausleuchtung an Regen oder Nebel an. Als technisches Herz der Lichtassistenz fungiert eine Kamera, die in Kooperation mit einem schnellen Rechner den Gegenverkehr detektieren, Fahrspuren erkennen und die Sichtweiten, etwa bei Nebel, messen kann.

Bei Gegenverkehr wird das Fernlicht im entsprechenden Teilbereich gezielt ausgeblendet. Das Kurvenlicht analysiert Daten aus der Navigation und leuchtet die Kurven bereits aus, bevor der Fahrer in sie hineinlenkt. Das Detroit-Showcar Audi e-tron besitzt keine konventionellen Nebelscheinwerfer, die zusätzliche Leistung aufnehmen; stattdessen variiert das Show Car das Abblendlicht auf intelligente Art: Der Scheinwerfer leuchtet zum Beispiel bei Nebel verstärkt horizontal in die Breite und reduziert dabei deutlich die Eigenblendung.

Auch im Design zeigt sich die Variabilität der Scheinwerfer. Je nach gefahrener Geschwindigkeit und Umgebungssituation, verändern die LED-Elemente ihr Erscheinungsbild und damit die Charakteristik der Fahrzeugfront. Für die Designer von Audi bietet die innovative Lichttechnologie inzwischen ähnlich große Gestaltungsmöglichkeiten wie die Form der Karosserie selbst.

Ein spezifisches Design-Element für den Audi e-tron sind die Lufteinlässe im Singleframe-Grill und hinter den Seitenfenstern an der C-Säule. Im Grundzustand sind sie bündig verschlossen, bei erhöhtem Kühlluftbedarf werden sie durch zurückfahrende Lamellen geöffnet. Zugunsten optimaler Durchströmung öffnen sich dann ebenfalls die Lamellen oberhalb der Antriebseinheit. Auch diese Maßnahmen dienen der maximalen Effizienz.

Die Karosseriestruktur basiert auf der „Audi Space Frame“-Technologie (ASF) und wurde in Hybrid-Bauweise gefertigt. Alle Anbauteile - Türen, Klappen, Seitenwände und Dach - bestehen aus faserverstärktem Kunststoff. Höchste Steifigkeit bei geringem Gewicht bietet die Kombination aus Aluminium und Kohlefaser-Verbundwerkstoff; Audi wird sie in ähnlicher Form bald auch für die Serienproduktion künftiger Modelle nutzen.

Elektro-Antrieb: Mit neuer Ausbaustufe weiter in die Zukunft

Zwei asynchrone Elektro-Motoren mit einer Gesamtleistung von 150 Kilowatt (204 PS) verleihen dem Detroit-Showcar Audi e-tron die Performance eines Sportwagens. Von 0 auf 100 km/h beschleunigt die Studie bei Bedarf in 5,9 Sekunden, den Zwischenspurt von 60 auf 120 km/h absolviert sie in 5,1 Sekunden. Je nach Fahrsituation und Beschaffenheit der Fahrbahn, gelangt das Drehmoment selektiv an die Räder, um die Traktions- und Handlingeigenschaften zu optimieren. Die Höchstgeschwindigkeit ist auf 200 km/h begrenzt, da der Energiebedarf der Elektro-Motoren mit der Geschwindigkeit überproportional zunimmt.

Aufgeladen wird der Energiespeicher über Kabel und Stecker mit Haushaltsstrom (230 Volt/16 Ampere), die Steckdose liegt unter einem Deckel am Heck. Bei entladener Batterie beträgt die Ladezeit circa 11 Stunden, mit Starkstrom (400 Volt, 32 Ampere) nur noch rund 2 Stunden.

Die Batterie wird nicht nur stationär versorgt, sondern auch während der Fahrt via Rekuperation. Diese Form der Energierückgewinnung und -wiedereinspeisung in die Batterie ist bereits heute in vielen Serienmodellen von Audi verfügbar. Dort wandelt der Generator beim Verzögern die kinetische Energie in elektrische um, die er dann in das Bordnetz einspeist.

Das Detroit-Showcar Audi e-tron geht in seiner Ausbaustufe einen entscheidenden Schritt weiter in die Zukunft: Eine elektromechanische Bremsanlage erlaubt es, das Rekuperationspotenzial der Elektromotoren zu nutzen. An der Vorderachse sind hydraulische Festsättel, an der Hinterachse zwei neuartige, elektrisch betätigte Faustsättel montiert - sie werden ohne mechanische oder hydraulische Übertragungselemente betätigt, sondern per Kabel („brake by wire“). Außerdem entstehen beim ungebremsten Betrieb keine Reibungsverluste durch Restschleifmomente.

Aufgrund der Entkopplung vom Bremspedal können die Elektromotoren des Audi e-tron die komplette Verzögerungsenergie in elektrischen Strom umwandeln und zurückgewinnen. Erst bei höheren Verzögerungen wird die elektromechanische Bremsanlage aktiviert. Der Fahrer bemerkt die Regelvorgänge nicht - er spürt nur ein berechenbares, konstantes Pedalgefühl wie bei einer hydraulischen Bremse.

Novum im Automobil: Wärmepumpe zur Effizienz-Steigerung

Auch die Wärmpumpe - in der Frankfurt-Studie Audi e-tron erstmals in einem Automobil eingesetzt - dient der Steigerung von Effizienz und Reichweite. Im Unterschied zu einem Verbrennungsmotor produziert der Elektro-Antrieb in aller Regel nicht genug Abwärme, um den Innenraum wirkungsvoll zu beheizen. Andere Elektro-Fahrzeuge verfügen über elektrische Zuheizer, die einen vergleichsweise hohen Energieverbrauch verursachen.

Die Wärmepumpe, die Audi nutzt - bekannt aus dem Einsatz in Gebäuden - ist eine höchst effizient arbeitende Kraft-Wärme-Maschine zum Heizen mit einem Minimum an Energiezufuhr. Für die Kühlung des Innenraums steht derweil eine hocheffiziente Klimaanlage bereit. In Zusammenarbeit mit dem Thermo-Management sorgt sie außerdem für die Temperierung der Hochvolt-Batterie; denn Batterie, Leistungs-Elektronik und Elektro-Motoren müssen auf ihren jeweils idealen Betriebstemperaturen gehalten werden, damit Leistung und Reichweite ihr Optimum erreichen.

Sobald das Fahrzeug mit einer Ladestation verbunden ist, wird das Fahrzeug über das Thermo-Management und die dazu gehörenden Systeme entsprechend vorkonditioniert: Bei Kälte wird das Antriebssystem vorgewärmt, bei Hitze abgekühlt. Bei Bedarf lässt sich diese Vorkonditionierung auch auf den Innenraum übertragen, so dass die Passagiere in einen Innenraum einsteigen können, den sie ihren Komfortwünschen anpassten.

Dynamik: Mehr Fahrspaß durch E-Motoren

Die beiden Elektro-Motoren, die über eine eigene Kühlung verfügen, sitzen auf der Hinterachse. Dieses spezielle Package - die Gewichtsverteilung liegt bei 40:60 - sorgt für eine perfekte Balance, von der die Fahrdynamik des Audi e-tron profitiert. Entsprechend der Gewichtsverteilung erfolgt die Kraftübertragung über die Hinterräder.

Im Interesse starker Traktion sitzen die beiden Motoren als Radantriebe mittig im Fahrzeug zwischen den Rädern, um die Querdynamik intelligent steuern zu können. Ähnlich wie das Sportdifferenzial bei serienmäßigen Audi-Fahrzeugen, erlauben die E-Aggregate das sogenannte „Torque Vectoring“, also das gezielte Beschleunigen einzelner Räder - es macht den neu entwickelten Elektro-Antrieb des Detroit-Showcar Audi e-tron noch dynamischer und erhöht zugleich seine Fahrsicherheit.

Unter- und Übersteuern lassen sich nicht nur mit individuellem Bremseneingriff, sondern auch durch einen millisekundengenauen Leistungsschub kompensieren. Die Studie soll sich selbst bei höchsten Querbeschleunigungen vorbildlich neutral verhalten und eilt wie auf den sprichwörtlichen Schienen durch die Kurve. Das Setup von Federn und Stoßdämpfern ist straff gewählt, bietet jedoch viel Komfort.

Die Lenkunterstützung erfolgt derweil abhängig von der Geschwindigkeit, auf elektromechanischem Weg, so dass der Audi e-tron nur beim Lenken, nicht jedoch während der Geradeausfahrt Energie aufbringen muss. Standesgemäß rollt die Audi-Studie auf 19-Zoll-Felgen im 35-Speichen-Design mit Reifen im Format 235/35 vorne und 255/35 hinten.

Interieur: Puristische Eleganz im Hightech-Gewand

Visuelle und funktionale Verweise auf das neue Antriebskonzept bestimmen das puristische Interieur-Design und schaffen eine Verbindung von bewährten Audi-Genen und neuen formalen Ansätzen. Typisch für die Formensprache der Marke ist auch hier die Reduktion auf das Wesentliche in Architektur, Bedienung und Informationsausgabe zugunsten von sichtbarem Leichtbau und einer aufgeräumten Gesamtwirkung.

Der schlanke Armaturenträger setzt seinen Bogen seitlich in die Türverkleidungen fort. Die Designer führten den Mitteltunnel und die konvex gewölbte Mittelkonsole besonders leicht und schlank aus, da sie bei einem Elektro-Auto keine Rücksicht auf Getriebe, Schaltmimik und Kardantunnel zu nehmen brauchten. Der bündig integrierte Wählhebel - mit ihm bestimmt der Fahrer die Fahrstufen „vor“, „zurück“ und „neutral“ - fährt beim Start des Fahrzeugs aus dem Tunnel aus.

Auch das Cockpit des Audi e-tron, das eine weitere Ausbaustufe eines Elektro-Fahrzeugs zeigt, orientiert sich zum Fahrer hin . Statt des klassischen Kombi-Instrumentes verfügt die Studie erstmals bei Audi über ein großes, fest installiertes Zentral-Display mit integrierten MMI-Funktionen des Infotainment-Systems. Bedient wird das MMI über ein Scrollfeld mit berührungsempfindlicher Oberfläche am Lenkrad („MMI touch“), ein Element, das von modernen Smartphones inspiriert ist. Das Lenkrad selbst ist - ein Zitat aus dem Motorsport - oben und unten spürbar abgeflacht.

Als Schnittstelle zwischen Fahrzeug, Fahrer und externen Informationsquellen dient ein im vorderen Bereich der Mittelkonsole integrierbares Smartphone. Für den Einsatz als Autotelefon, Adressdatenbank, Navigation, Musik- und Video-Wiedergabegerät kann der Fahrer auf sein entsprechend ausgestattetes, handelsübliches Smartphone zurückgreifen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Smartphone gleichzeitig als Bedieneinheit für zahlreiche spezifische Fahrzeugsysteme des Audi e-tron zu nutzen. Geeignet für diese Funktionen sind schon heute viele Geräte diverser Hersteller.

So kann der Fahrer beispielsweise bereits von seiner Wohnung aus seine Routenplanung eingeben oder das Sound-System auf seine individuellen Vorlieben einstellen. Der Dialog zwischen Smartphone und Fahrzeug findet über das Mobilfunknetz auch über größere Entfernungen hinweg statt.

Eine Sicherheitsfunktion bietet das System dem Besitzer: Er kann innerhalb der WLAN-Reichweite stets den aktuellen Fahrzeugzustand überprüfen, zum Beispiel, ob Fenster und Türen geschlossen sind. Ist das in Detroit gezeigte Showcar Audi e-tron etwa an einer Ladestation geparkt, sendet das System darüber hinaus den aktuellen Ladezustand an das Smartphone.

Während rechts vor dem Fahrer ein analoger Tachometer über die Geschwindigkeit informiert, zeigt das linke Rundinstrument die abgerufene Leistung an. Das Zentral-Display stellt die Reichweite in der Statuszeile dar und präsentiert alle wichtigen Informationen aus dem Infotainment-System und der Navigation. Ferner versorgt das Zentral-Display den Fahrer mit den relevanten Daten aus der Kommunikation seines Fahrzeuges mit dem Umfeld.

Charakteristisch für das Konzept des Audi e-tron und damit charakteristisch für die weitere Ausbaustufe eines Elektrofahrzeuges, ist der fast vollständige Verzicht auf Schalter und kleine Komponenten wie das Zündschloss. Die Klimabedieneinheit befindet sich rechts neben dem Lenkrad - das Display informiert über Temperatur und Ventilation. Bedient wird das System wie ein Smartphone über einen berührungsempfindlichen Schieberegler.

Die gleichfalls vom Motorsport inspirierten Leichtbau-Schalensitze verbinden besten Seitenhalt mit Komfort. Zwei Kontrastfarben gliedern dabei die verschiedenen Bereiche des Interieurs und bringen, ebenso wie die hochwertigen Materialien, Eleganz und Sportlichkeit zusammen.