Batterie, Thermomanagement und Laden

Die beiden elektrischen Kompakt-SUVs von Audi haben je nach Modellvariante Batterien in zwei unterschiedlichen Größen. Der Q4 35 e-tron nutzt einen kompakten Akku mit 51,5 kWh Nettoenergieinhalt (55 kWh brutto). Er besteht aus acht Modulen und wiegt zirka 350 Kilogramm. Der Q4 40 e-tron und der Q4 50 e-tron quattro haben die große Batterie an Bord, die netto 76,6 kWh Energie (brutto 82 kW) bereitstellt. Sie setzt sich aus zwölf Modulen zusammen und bringt etwa 500 Kilogramm auf die Waage.

Das Batteriegehäuse: starkes Fachwerk aus Aluminium

Beim Batteriegehäuse handelt sich um eine Konstruktion aus Aluminium mit skalierbarer Größe. Das kleinere Gehäuse hat zehn Fächer und ist 144 Zentimeter lang. Das große beinhaltet auf 182 Zentimeter Länge zwölf Fächer und wiegt etwa 100 Kilogramm. Bei beiden Gehäusen misst die Breite 145 Zentimeter und die Höhe 16 Zentimeter. Das Batteriegehäuse ist fest mit der Karosserie des Q4 e-tron verschraubt und erhöht dadurch deren Steifigkeit. Ein starker umlaufender Rahmen aus Aluminium-Strangpressprofilen schützt das Batteriesystem bei einem Unfall, ein auswechselbarer Aluminium-Unterfahrschutz deckt es zur Straße hin ab.

Beide Batterien arbeiten mit 352 Volt Nennspannung. Controller, die im Längsträger des Gehäuses sitzen, überwachen die Module und die Zellen im Hinblick auf Spannung und Temperatur. In Kooperation mit dem zentralen Batteriemanagement-Controller gleichen sie kleine Abweichungen bei der Kapazität der einzelnen Zellen aus. Das Hauptsteuergerät und die Anschlussbox mit ihren Sicherungen sind im hinteren Bereich des Batteriesystems montiert. Bei einem schwereren Unfall wird sofort der Stromfluss zu allen anderen Hochvoltkomponenten unterbrochen.

Zwei Kreisläufe: das Thermomanagement

Das Thermomanagement der kompakten Elektro-SUVs besteht aus zwei Kühlmittelkreisläufen. Der eine von ihnen temperiert die E-Maschinen, ihre Leistungselektronik, das Onboard-Ladegerät und den DC/DC-Wandler, der das 12-Volt-Bordnetz an das Hochvoltsystem ankoppelt. Mit diesem Mitteltemperaturkreislauf ist ein Niedertemperaturkreis verbunden, der ausschließlich die Traktionsbatterie versorgt. Das Kühlmedium – eine Wasser-Glykol-Mischung – durchströmt die flachen Kanäle, die in der Bodenplatte liegen, und temperiert die Zellräume somit von unten. Eine wärmeleitende Paste stellt die thermische Verbindung her. Bei niedrigen Außentemperaturen sorgt ein Hochvoltheizer dafür, dass sich das Kühlmittel rasch erwärmt.

Stabile Temperaturverhältnisse: mehr Leistung beim Fahren und beim Laden

Das Thermomanagement zielt darauf ab, die Batterie nach dem Start schnell in den idealen Temperaturbereich von zirka 30 Grad Celsius zu bringen und dort bis zum Fahrtende zu halten. Dadurch steht ihre volle Leistung – und damit die Leistung des gesamten Antriebs – auch bei großer Kälte schon nach kurzer Zeit zur Verfügung. Dank der stabilen thermischen Verhältnisse kann der Fahrende sie auch mehrfach nacheinander abrufen oder die Batterie an einer HPC-Ladesäule mit hoher Leistung laden. Das aufwändige Thermomanagement verschafft der Batterie eine hohe Lebensdauer – Audi gewährleistet, dass sie nach acht Jahren im Betrieb oder 160.000 km Fahrstrecke noch mindestens 70 Prozent Kapazität aufweist.

Die Klimatisierung des Innenraums erfolgt über einen Kältemittelkreislauf mit Kompressor, Kondensator und Verdampfer. Ventile koppeln ihn an die Antriebskreisläufe an, wenn diese ungewöhnlich viel Kühlleistung verlangen. Das kann bei hoher Leistungsanforderung der Fall sein, aber auch beim schnellen HPC-Laden mit Gleichstrom, das die Batterie stark erwärmt.

Noch mehr Effizienz: die Wärmepumpe

Optional gibt es für den Q4 e-tron und den Q4 Sportback e-tron eine hocheffiziente Wärmepumpe, die den Innenraum mit der Abwärme der elektrischen Komponenten und der Wärme der Außenluft sehr rasch heizt und kühlt. Als Kältemittel nutzt sie umweltfreundliches CO₂, das auf einem hohen Druckniveau durch den Kreislauf strömt. Die Wärmepumpe kann den Reichweitenverlust, den die Klimatisierung verursacht, verringern, vor allem im Winter. Am besten kann sie ihre Stärken auf langen Fahrstrecken ausspielen.

Kund_innen des Q4 e-tron können neben dem Laden auch die Vorklimatisierung des Innenraums über die myAudi App auf dem Smartphone steuern. Das funktioniert auch dann, wenn das Auto nicht am Stromnetz lädt – allerdings auf Kosten der Reichweite. Der Fahrzeugstart ist bis zu einer Außentemperatur von minus 25 Grad Celsius möglich. Die optionale Komfortvorklimatisierung schließt auch die Heizung der Sitze, der Außenspiegel und der Heckscheibe ein, zudem lässt sich hier eine exakte Wunsch-Innenraumtemperatur einstellen.

Stärken für den Alltag: Reichweite und hohe Ladeleistung

Alle Modell- und Motorisierungsvarianten des Audi Q4 e-tron und des Q4 Sportback e-tron haben einen CCS-Ladeanschluss (CCS = Combined Charging System) an Bord. Mit ihm können sie Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) laden, Letzteren an starken HPC-Säulen (HPC = High Power Charging). Der Q4 40 e-tron ist in der Lage, unter idealen Bedingungen in rund zehn Minuten Strom für zirka 130 Kilometer Strecke (WLTP) nachzuladen.

Für das Wechselstromladen zuhause mit 230 Volt oder den von Audi empfohlenen 400 Volt dient das optionale e-tron Ladesystem kompakt. Der Q4 35 e-tron kann mit bis zu 7,2 kW Leistung laden, die anderen Modelle mit bis zu 11 kW. Das e-tron Ladesystem connect, das gegen Jahresende folgt, bietet im Zusammenspiel mit einem Heimenergie-Managementsystem intelligente Funktionen. Zu ihnen zählen das Laden zu kostengünstigen Zeiten oder mit Sonnenstrom, falls eine Photovoltaikanlage installiert ist.

Unterwegs dient das serienmäßige Mode-3-Kabel zum Wechselstromladen an AC-Säulen. Der komfortable Audi e-tron Charging Service gewährt auf Wunsch Zugang zu rund 210.000 öffentlichen Ladepunkten in 26 Ländern Europas, darunter 4.400 starken HPC-Säulen (HPC = High Power Charging). Eine einzige Ladekarte genügt dafür. Die Audi Kund_innen können zwischen dem City-Tarif für den städtischen Bereich und dem Transit-Tarif für Langstreckenfahrer_innen wählen, bei Letzterem übernimmt Audi im ersten Jahr die Grundgebühr. Zudem bezahlen sie im Netzwerk von IONITY für jede Kilowattstunde Gleichstrom nur 31 Cent, ein ähnliches Preisniveau wie beim Laden zuhause. An den schnellen HPC-Säulen, die IONITY und andere Anbieter in Europa installiert haben, laden die Elektro-SUVs von Audi mit bis zu 100 kW Leistung (Q4 35 e-tron ) beziehungsweise maximal 125 kW Leistung (alle anderen Modelle).

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

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