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Audi e-tron: Neue Sportwagen-Power mit Elektroantrieb

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veröffentlicht am: 21.01.77

Audi treibt den umweltfreundlichen Elektroantrieb voran und präsentiert mit dem e-tron einen echten Hochleistungs-Sportwagen dieser emissionsfreien Gattung. Vier Motoren - je zwei an der Vorder- und Hinterachse - treiben die Räder an und machen die Studie zu einem echten quattro-Vertreter mit Allradantrieb. Dank 313 PS und 4.500 Nm Drehmoment beschleunigt der Zweisitzer in nur 4,8 Sekunden von 0 auf Tempo 100, während der Lithium-Ionen-Akku für eine Reichweite von etwa 248 Kilometern sorgt.

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E-Sportwagen: Design und Package in Symbiose

Schon der erste Blick macht klar, welchem Kaliber der Betrachter hier begegnet. Breit und bullig steht der Audi e-tron auf der Straße. Der Fahrzeugkörper wirkt fast monolithisch, die geschlossene Heckpartie macht einen bullig-muskulösen Eindruck. Das Trapez des Singleframe-Grills prägt die Frontpartie, flankiert von großen Lufteinlässen. An ihre Oberseite schließen sich die flachen Bänder der adaptiven Matrix-Beam-Scheinwerfermodule mit ihrer Klarglasabdeckung an. Alle Leuchteinheiten sind in der hocheffizienten LED-Technologie konzipiert.

Ein neues, für den Audi e-tron spezifisches Designelement sind die Lufteinlässe im Singleframe-Grill und vor den hinteren Radläufen: Im Grundzustand sind sie bündig verschlossen, bei erhöhtem Kühlluftbedarf werden sie durch Klappen geöffnet. Auch diese Maßnahme dient der maximalen Effizienz.

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Der Fahrzeugkörper wirkt kompakt, die Front und den flachen Dachbogen zeichnete Audi mit einem schwungvollen Strich, der den Zweisitzer sofort als Audi identifizierbar macht. Die Seitenpartie zeigt vertraute Konturen: Die Taillierung der „Dynamic Line“ oberhalb des Schwellers und die Schulterlinie verbinden Front, Seite und Heck, gestalten die Türen und den Übergang zum seitlichen Lufteinlass plastisch und betonen die Audi-typisch runden Radhäuser mit den großen 19-Zoll-Rädern intensiv.

Die Scheinwerfer erweisen sich als Kern eines vollautomatischen Lichtassistenzsystems, das auf jede Situation flexibel reagiert. Die neue Technologie erkennt die 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 detektiert, Fahrspuren erkennt und die Sichtweiten, etwa bei Nebel, misst.

Bei Gegenverkehr wird das Fernlicht beispielsweise im entsprechenden Teilbereich gezielt ausgeblendet. Das Kurvenlicht wertet Daten aus der Navigation aus und leuchtet die Kurven bereits aus, bevor der Fahrer in sie hineinlenkt. Der Audi e-tron hat keine konventionellen Nebelscheinwerfer mehr, die zusätzliche Leistung aufnehmen; stattdessen variiert er das Abblendlicht auf intelligente Art: Der Scheinwerfer leuchtet mehr in die Breite und reduziert dabei die Eigenblendung deutlich.

Die Variabilität der Scheinwerfer zeigt sich ebenfalls im Design. 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 ähnlich große Gestaltungsmöglichkeiten wie die Form der Karosserie selbst.

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Leichtbauweise und Steifigkeit für sportliche Effizienz

1,90 Meter Breite bei nur 4,26 Meter Länge und 1,23 Meter Höhe - das sind die Proportionen eines Supersportwagens. 2,60 Meter Radstand lassen für Mensch und Technik zwischen den Achsen großzügig Platz. Wie bei einem Mittelmotorsportwagen ist die Kabine des e-trons weit in Richtung Vorderachse verschoben, so dass vor der Hinterachse Raum für die rund 470 Kilogramm schwere Batterieeinheit, für den Umrichter und die Leistungselektronik bleibt.

Die beiden Elektromotoren, die über eine eigene Kühlung verfügen, sitzen hinter der Hinterachse. Die Front-Elektromotoren liegen an der Vorderachse, ihre Kühlung ist vor ihnen angeordnet. Dieses spezielle Package - die Gewichtsverteilung liegt bei 42:58 - sorgt für eine perfekte Balance, von welcher die Fahrdynamik des Audi e-tron profitiert.

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Konsequenter Leichtbau ist bei Elektrofahrzeugen noch mehr als bei konventionell angetriebenen Automobilen eine entscheidende Voraussetzung für Effizienz und Reichweite. Die Karosseriestruktur basiert auf der „Audi Space Frame“-Technologie (ASF) und wurde in Hybridbauweise gefertigt. Alle Anbauteile - Türen, Klappen, Seitenwände und Dach - bestehen aus faserverstärktem Kunststoff.

Die Kombination aus Aluminium und Kohlefaser-Verbundwerkstoff ermöglicht höchste Steifigkeit bei geringem Gewicht. Das Gesamtgewicht des Audi e-tron beträgt trotz des aufwändigen Antriebslayout mit den vier Elektromotoren und dem leistungsstarken Batteriesystem nur etwa 1.600 Kilogramm.

Satter Antrieb und Energieversorgung

Vier Elektromotoren mit einer Gesamtleistung von 230 Kilowatt (313 PS) verleihen dem Audi e-tron die Performance eines Hochleistungssportwagens. Beschleunigt die Studie von 0 auf 100 km/h in nur 4,8 Sekunden, vergehen für den Zwischenspurt von 60 auf 120 km/h lediglich 4,1 Sekunden. Je nach Fahrsituation und Beschaffenheit der Fahrbahn, strömt das Drehmoment selektiv an die Räder, woraus überragende Traktions- und Handlingeigenschaften resultieren.

Die Höchstgeschwindigkeit ist auf 200 km/h begrenzt, da der Energiebedarf der Elektromotoren mit der Geschwindigkeit überproportional zunimmt. Die Reichweite liegt im gemischten Fahrbetrieb nach dem europäischen NEFZ-Zyklus bei etwa 248 Kilometern. Aufgeladen werden die Batterien über Kabel und Stecker mit Haushaltsstrom (230 Volt/16 Ampere); die Steckdose liegt unter einem Deckel am Heck. Die Ladezeit bei entladener Batterie beträgt 6 bis 8 Stunden, mit Starkstrom (400 Volt, 63 Ampere) sinkt sie auf nur ca. 2,5 Stunden.

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Um den Komfort beim Laden zu erhöhen, arbeitet Audi bereits an einer kabellosen Lösung. Die induktive Ladestation, die in der heimischen Garage oder auch in speziellen Parkhäusern liegen kann, wird beim Andocken des Fahrzeuges automatisch aktiviert. Eine solche Technik kommt bereits heute in ähnlicher Form beim Laden elektrischer Zahnbürsten zum Einsatz.

Die Batterie wird nicht nur stationär versorgt, sondern auch während der Fahrt - das Stichwort heißt Rekuperation. Bei dieser Form der Energierückgewinnung und -wiedereinspeisung in die Batterie wandelt der Generator beim Verzögern die kinetische Energie in elektrische um, die er danach ins Bordnetz einspeist.

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Neuartige Bremsen mit erhöhtem Rekuperationspotenzial

Der Audi e-tron, der mit vier leichten Keramik-Bremsscheiben verzögert, geht 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, die ohne mechanische oder hydraulische Übertragungselemente betätigt werden, 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: Die Wärmepumpe

Auch die Wärmpumpe - ein Novum in der Automobiltechnik - dient der Steigerung der Effizienz und der Reichweite. Anders als ein Verbrennungsmotor, produziert der Elektroantrieb - je nach Betriebszustand - nicht genug Abwärme, um den Innenraum wirkungsvoll zu beheizen. Andere Elektrofahrzeuge verfügen über elektrische Zuheizer, die einen vergleichsweise hohen Energieverbrauch verursachen. Die Wärmepumpe, die Audi nutzt, beispielsweise bekannt aus dem Einsatz in Gebäuden, ist eine höchst effizient arbeitende Kraft-Wärme-Maschine zum Heizen mit einem Minimum an Energiezufuhr.

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Für die Kühlung des Innenraums steht eine hocheffiziente Klimaanlage bereit, die sich in Zusammenarbeit mit dem Thermomanagement auch um die Temperierung der Hochvoltbatterie kümmert. Die Batterie, die Leistungselektronik und die Elektromotoren 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 Thermomanagement und die dazu gehörenden Systeme entsprechend vorkonditioniert: bei Kälte wird das Antriebssystem vorgewärmt, bei Hitze abgekühlt. Bei Bedarf lässt sich diese Vorkonditionierung ebenfalls auf den Innenraum übertragen, so dass die Passagiere in einen Innenraum einsteigen können, den sie nach ihren Komfortwünschen angepasst haben.

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Auf Fahrdynamik ausgelegt

Die reguläre Verteilung der Antriebsmomente ist klar zugunsten der Hinterachse ausgelegt - entsprechend der Gewichtsverteilung des Audi e-tron: Ähnlich wie bei einem Mittelmotorsportwagen, gelangen rund 70 Prozent der Kräfte nach hinten, 30 Prozent nach vorn. Wenn an einer Achse Schlupf auftritt, lässt sich diese Balance dank der vier zentral gesteuerten Elektromotoren variabel ändern. So übernimmt das allradangetriebene Elektrofahrzeug alle Vorteile der quattro-Technologie.

Die vier einzelnen Motoren, die - auch im Interesse starker Traktion - als Radantriebe hinter den Rädern sitzen, ermöglichen die intelligente Steuerung der Querdynamik. Ähnlich wie das Sportdifferenzial bei serienmäßigen quattro-Fahrzeugen, erlaubt das System im e-tron das sogenannte „Torque Vectoring“, also das gezielte Beschleunigen einzelner Räder. Unter- und Übersteuern lassen sich sowohl mit individuellem Bremseneingriff als auch durch einen millisekundengenauen Leistungsschub kompensieren.

Das Setup von Federn und Stoßdämpfern ist straff gewählt, bietet jedoch viel Komfort. Die Lenkunterstützung erfolgt abhängig von der Geschwindigkeit auf elektromechanischem Weg - der e-tron muss nur beim Lenken, nicht jedoch zur Geradeausfahrt, Energie aufbringen. Den Kontakt zum Asphalt halten derweil 19-Zoll-Räder im neuartigen Lamellendesign mit Reifen im Format 235/35 vorne und 295/30 hinten.

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Sportlich-elegantes Interieur mit Reduktion auf das Wesentliche

Optische und funktionale Verweise auf das neue Antriebskonzept bestimmen das Interieurdesign. Typisch für die Formensprache ist die Reduktion auf das Wesentliche in Architektur, Bedienung und Informationsfluss zugunsten von sichtbarem Leichtbau und einer aufgeräumten Gesamtwirkung.

Der scheinbar schwebende Armaturenträger setzt seinen Bogen seitlich in die Türverkleidungen fort. Die Designer nutzten die Chance, den Mitteltunnel und die Mittelkonsole besonders leicht und schlank auszuführen; denn auf Getriebe, Schaltmimik und Kardantunnel brauchte man bei einem Elektro-Sportwagen keine Rücksicht zu nehmen. Der bündig integrierte Wählhebel, mit dem der Fahrer die Fahrstufen vor / zurück / neutral bestimmt, fährt beim Start des Fahrzeugs aus dem Tunnel aus.

Auch das Cockpit des Audi e-tron orientiert sich zum Fahrer hin. Statt des klassischen Kombiinstrumentes verfügt die Studie erstmals bei Audi über ein großes, ausklappbares Zentral-Display mit integrierten MMI-Funktionen, das sich zwischen zwei flankierenden Rundinstrumenten befindet. Bedient wird das MMI über ein Scrollfeld mit berührungsempfindlicher Oberfläche am Lenkrad („MMI touch“), bei dem sich die Macher von modernen Smartphones inspirieren ließen.

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Während rechts ein analoger Tachometer über die Geschwindigkeit informiert, erfährt der Fahrer links die abgerufene Leistung. Das Zentral-Display zeigt die Reichweite in der Statuszeile an und präsentiert alle wichtigen Informationen aus dem Infotainment-System und der Navigation. Darüber hinaus versorgt das System den Fahrer mit den relevanten Daten aus der Kommunikation seines Fahrzeugs mit dem Umfeld.

Charakteristisch für das Konzept des Audi e-tron ist der fast vollständige Verzicht auf Schalter und kleine Komponenten, wie zum Beispiel ein 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 vom Motorsport inspirierten Leichtbau-Schalensitze verbinden darüber hinaus exzellenten Seitenhalt mit Komfort. Zwei Kontrastfarben - Schneeweiß und Cognac - gliedern die verschiedenen Bereiche des Interieurs und vereinen Eleganz mit Sportlichkeit.

Car-to-X-Kommunikation: Neue Vernetzung von Autos

Beim e-tron arbeitete Audi nicht nur auf maximale Effizienz und Fahrfreude hin, sondern auch auf Sicherheit und Verkehrslenkung. Die Studie integriert als Prototyp ein informationsverarbeitendes System für die Vernetzung des Straßenverkehrs. Car-to-X-Kommunikation meint den direkten Austausch von Informationen im fließenden Verkehr und zum Verkehrsumfeld.

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Der Buchstabe X ist eine freie Variable und betrifft andere Fahrzeuge ebenso wie die feste Infrastruktur, beispielsweise Ampelanlagen. Im Gegensatz zu den heutigen Telematik-Systemen, braucht die Car-to-X-Kommunikation keinen zentralen Dienstleister, um die Informationen rasch und effektiv zu bündeln und zu verarbeiten - die Teilnehmer übernehmen das selbst, indem sie sich spontan miteinander vernetzen.

Das zukünftige Car-to-X-Netzwerk verlangt in der Realität des Straßenverkehrs einen gewissen zeitlichen Vorlauf. Doch diese Hürde ist zu meistern; denn längst haben sich praktisch alle Fahrzeughersteller in Europa sowie den USA und Japan entschlossen, einen gemeinsamen Standard für Hard- und Software zu entwickeln. Wenn alle Neufahrzeuge mit dieser Technologie ausgerüstet sind, wird zumindest in Ballungsräumen nach kurzer Zeit ein funktionsfähiges Netz automobiler Sender zur Verfügung stehen.

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In der Praxis lassen sich mit ihnen viele neue Bereiche erschließen, wie zum Beispiel bei Effizienz und Reichweite: Zahlreiche externe Faktoren beeinflussen den Energieverbrauch und damit die Reichweite eines jeden Fahrzeugs. Ein intelligentes, mit Car-to-X-Technologie ausgestattetes Fahrzeug weiß über notwendige Verzögerungen oder Beschleunigungen im voraus Bescheid, etwa, indem es Navigations-Daten mit Angaben über den Verkehrsfluss koppelt. Der Zentralrechner kann Fahraktionen, die unnötig Energie verbrauchen, vermeiden oder durch gezielten Bremseinsatz für die Rekuperation der Batterie sorgen.

Auch bei der Sicherheit kann Car-to-X-Technologie einen Beitrag leisten. Ein Fahrzeug hat sich auf glatter Straße in einer nicht einsehbaren Kurve quer gestellt und bleibt so liegen. Zugleich nähern sich andere Fahrzeuge zügig an. Mit Car-to-X sendet der Havarist einen Warnimpuls aus, der die Gefahrenstelle exakt meldet. In den sich nähernden Fahrzeugen erscheint die entsprechende Warnung auf dem Navigations-Monitor.

Den Komfort steigert die Car-to-X-Technologie ebenfalls. Der Fahrer hat als Navigationsziel das Einkaufszentrum eingegeben, in dem jedoch chronischer Parkplatzmangel herrscht. Bei Car-to-X vernetzt sich das mobile System mit der Parkplatzerfassung im Zielgebiet. Wenn die Anlage im Parkhaus einen günstig gelegenen freien Platz signalisiert, kann ihn die Navigation erfassen und gleich seine Reservierung veranlassen.

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