Prototypen des ersten rein elektrischen Serienmodells von Audi stellen in Begleitung der entsprechenden Entwickler bei Schnee, Eis und frostigen Minusgraden im schwedischen Lappland unter Beweis, dass das Fahrzeug auch unter extremen Bedingungen eine verlässliche und begeisternde Performance abliefert.
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Hoch oben im Norden Europas bieten sich im Winter optimale Voraussetzungen für Automobilhersteller, um Fahrzeuge unter extremen Bedingungen zu testen. Aus diesem Grund zieht es auch die Marke mit den vier Ringen alljährlich zu dieser Jahreszeit in den schwedischen Teil Lapplands. Kurze Sommer und lange, harte Winter mit eisigen Temperaturen prägen diese Region. Die öffentlichen Straßen sind fast leer, nur selten taucht ein anderes Fahrzeug auf der Gegenfahrbahn auf und verschwindet schnell wieder im Rückspiegel. In den Wintermonaten hüllt der Schnee alles in Watte und regelt die Geräuschkulisse auf natürliche Art und Weise herunter. Endlose Wälder werden von Seenlandschaften durchzogen, die je nach Wetterlage bereits im Herbst eine bemerkenswerte Eisschicht tragen. Ist diese dick und kompakt genug, beginnt die Zeit der Testfahrten unter extremen Bedingungen. Denn obwohl diese Gegend bei schönem Wetter ohne Weiteres als Postkartenmotiv taugt, kann es im hohen Norden Europas ziemlich ungemütlich werden, wenn kräftiger Wind den Schnee vor sich hertreibt oder die Temperaturen in der Nacht bis unter –30° Celsius absinken. Genau diese Extreme machen Lappland als Testgebiet so spannend. Ans Limit gehen, um die bestmögliche Qualität zu gewährleisten.

Mehr als 20 Prototypen des ersten rein elektrischen Serienmodells von Audi haben in diesem Winter ihren Weg nach Lappland gefunden. Es ist die dritte und finale Winter-Test-Saison. Eine spannende Reise für die Entwickler, die auf den Strecken des weitläufigen Geländes ein letztes Mal vor der Markteinführung des späteren Serienfahrzeugs die unterschiedlichen Anforderungen bei extremer Kälte vor natürlicher Kulisse erproben. Die Entwicklung der Hardware ist abgeschlossen. Nun dreht sich alles um Feinheiten. Um Einstellungen bei der Software. Trotzdem – oder vielleicht gerade deshalb – liegt eine Mischung aus Euphorie und Anspannung in der Luft. Der Anspruch an die Qualität des Fahrzeugs ist hoch. In einem kompakten Zeitfenster wird jeder Tag effizient genutzt.

Die Abgeschiedenheit mitten im Nirgendwo Schwedens bringt in dieser Phase viele Vorteile mit sich: Die Technologie eines modernen Fahrzeugs ist mittlerweile höchst komplex und alle Komponenten müssen im Zusammenspiel funktionieren. Um dieses Ziel zu erreichen, sind der Austausch und die Zusammenarbeit zwischen den entsprechenden Fachbereichen wichtig. Lappland bietet die optimalen Bedingungen für ein effizientes Miteinander – angefangen bei der Testfahrt über die Analyse bis hin zu nachfolgende Fahrten als Gegencheck.

Tests rund um den Globus

Bis das erste Elektromodell der Marke mit den Vier Ringen Ende dieses Jahres auf den Markt kommt, absolvieren rund 250 Prototypen Erprobungsfahrten auf insgesamt vier Kontinenten. Nicht nur in der Kälte Skandinaviens, sondern auch in der Hitze Afrikas, in den bergigen Höhenlagen Asiens oder auf der Nürburgring-Nordschleife, im Stop-and-go-Verkehr chinesischer Metropolen oder auf amerikanischen Highways. Dadurch werden unterschiedlichste Situationen und Temperaturbereiche von kleiner –20 bis größer +50 Grad Celsius abgedeckt. Darüber hinaus erfolgen weltweit intensive Tests der Ladetechnik – ein wichtiges Absicherungskriterium für batterieelektrische Modelle. Hierbei werden die einzelnen Ladestandards auf Prüfgeländen und im öffentlichen Raum getestet, um auch in diesem Bereich die komplette Bandbreite der unterschiedlichen Lademöglichkeiten abzusichern.

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Dynamik und sportliche Performance

Für die Testings stehen den Entwicklern unterschiedliche Test-Tracks zur Verfügung: sowohl auf dem Eis als auch auf angrenzenden Strecken an Land. Dort können sämtliche Szenarien in Bezug auf das Verhalten und das Handling des Fahrzeugs durchgespielt werden – ob beim Anfahren, beim Bremsen oder während der Fahrt. Mitunter steuern die Entwickler die Prototypen im rasanten Tempo über die Test-Tracks. Drifts mit aufwirbelndem Schnee inklusive. Keinesfalls ein Zufallsprodukt, sondern eingeplante Präzisionsarbeit. „Wir gehen zwischendurch bei den Fahrten gezielt ans Limit, um alle Eventualitäten durchzuspielen“, erklärt Ferdinand Hartinger, technischer Entwickler für das Fahrwerk. „Dazu gehört eben auch, dass Grenzbereiche erreicht werden, die über das Fahrverhalten im normalen Straßenverkehr hinausgehen.“ Während auf dem See die offene Fläche bei Kreisfahrten im Notfall weite Ausweichmanöver über die vorgegebene Strecke hinaus erlauben würde, gilt es an Land möglichst exakt auf der vorgegebenen Fahrbahn zu bleiben, die zur Sicherheit an den Seiten durch Wände aus Tiefschnee begrenzt ist.

Zu sehen und zu erleben, dass die Systeme auch unter anspruchsvollen Bedingungen funktionieren, ist für die Entwickler ein besonderer Moment. „Man muss schon sagen, dass die Testings in Lappland unheimlich Spaß machen. Genau hierfür entwickeln wir die Systeme, um auch unter herausfordernden Bedingungen ein sicheres Fahrerlebnis zu ermöglichen und somit auch den Fahrspaß zu fördern“, berichtet Moritz Reiff, Projektkoordinator Antriebsfunktionen beim quattro mit e-tron Technologie.

„Wir können die Fahrzeuge in Kältekammern genauestens konditionieren, was die Arbeit vor Ort sehr effizient macht. Dank der unterschiedlichen Strecken lässt sich die Bandbreite der Optionen zielgerichtet durchtesten.“ Die Komplexität der Technologie bringt eine Unmenge an Daten mit sich, daher ist ein Mitfahrer unerlässlich: ein Laptop mit entsprechender Analyse-Software, der mit der entsprechenden Steuereinheit des Fahrzeugs gekoppelt werden kann. So können alle während des Tests generierten Daten gespeichert und im Anschluss analysiert werden. Zusätzlich werden die Daten zeitgleich auf einem Server in Ingolstadt allen an diesem Fahrzeugmodell beteiligten Entwicklern bereitgestellt.

Moritz Reiff, Antriebsentwicklung
„Sobald uns auffällt, dass das Fahrzeug in gewissen Situationen nicht harmonisch fährt, stellen wir diese Situationen wiederholt nach. Sind alle Messungen für das jeweilige Fahrmanöver aufgezeichnet, werden diese in unserem Fachbereich mit den entsprechenden Experten analysiert und diskutiert. Durch die Komplexität der Steuergeräte betreuen natürlich immer mehrere Experten ein Projekt. Ist das Problem erkannt, können wir ohne großen Zeitaufwand neue Softwarestände programmieren und auf das Fahrzeug aufspielen. Dann wird erneut gegengefahren und so das optimale Paket definiert.“

Ein wichtiger Aspekt beim Handling des Fahrzeugs, der unter anderem in Lappland im Fokus steht, ist die quattro Technologie, die durch das Addieren des rein elektrischen Antriebs auf ein neues Level gehoben wird: Bei den Prototypen des ersten rein elektrisch angetriebenen Serienmodells können erstmals über zwei E-Motoren beide Achsen völlig frei per Software geregelt werden. „Diese errechnet, wie viel Antriebskraft an jeder Achse erforderlich ist und teilt dem Motor in jeder Fahrsituation mit, wie viel Antriebskraft er abgeben soll. Dazu wertet die Software 200-mal in der Sekunde über 400 Eingangssignale aus der Lenkung, dem Gaspedal, den Assistenzsystemen und anderen Sensoren aus“, erklärt Reiff weiter. Da keine Kupplung mehr bewegt werden muss, sondern nur noch Elektronen, geht das deutlich schneller als bei einem Allradantrieb eines Fahrzeugs ohne Elektroantrieb.

Ferdinand Hartinger, Fahrwerksentwicklung
„Die Elektromotoren haben im Vergleich zum Verbrenner eine viel höhere Stellgeschwindigkeit. Das heißt, der Zeitpunkt, in dem die E-Maschine Drehmoment aufbauen kann, wird nahezu ohne Verzögerung erreicht. Dies bedeutet für den Bereich der Fahrwerksentwicklung, dass es mehr Freiheitsgrade gibt. Die Momente können viel schneller verteilt und Eingriffe des Systems gestellt werden. Wir haben in dem Fahrzeug neue Regelsystemfunktionen entwickelt, so dass die Performance der Antriebe optimal ausgenutzt und somit beispielsweise auch aus dem Stand auf Eis ohne viel Schlupf kraftvoll angefahren werden kann. Die Reifen bekommen schneller Grip und regeln präzise an der Schlupfschwelle entlang.“

Kältetest für die Lithium-Ionen-Batterietechnologie

Zur Verbesserung der Fahrzeugperformance steht die Analyse eines weiteren zentralen Bauteils auf der Agenda in Lappland: Die Batterie befindet sich ebenfalls im Testfokus. „Die Zellenphysik gibt vor, dass sinkende Temperaturen Batterien in ihrer Leistungsfähigkeit einschränken. Für uns ist es wichtig herauszufinden, wie die Batterie auf die Kälte reagiert und bei welchen Temperaturen es Einschränkungen für den Kunden geben könnte“, erzählt Andreas Birk vom Audi Kompetenzzentrum für Hochvolt-Batterietechnologie, das sich unter anderem mit der Weiterentwicklung von Software, Packaging, Kühlung, Absicherung und – in Kooperation mit der Karosserieentwicklung – mit der Integration in das Fahrzeug befasst. Die niedrigen Temperaturen im winterlichen Lappland eignen sich dafür sehr gut. Zusätzlich stehen Kältekammern auf dem Gelände zur Verfügung, um konstante oder bestimmte Temperaturen zu reproduzieren. „Bei den Tests variieren sowohl der Ladezustand (state of charge – SOC) als auch die definierte Starttemperatur der Batterie. Die Kältekammern nutzen wir, um das Fahrzeug exakt temperieren zu können“, ergänzt Birk. „Innerhalb der zwei Wochen testen wir durch Kaltfahrten das ganze Repertoire, das der Kunde auch später im Feld erleben könnte. Dazu gehören exemplarisch gedachte Situationen wie: Der Kunde fährt mit dem ersten rein elektrisch angetriebenen Serienmodell im Skiurlaub abends zu einer Berghütte. Die Temperaturen sind sehr niedrig. Er kommt oben mit einem niedrigen SOC an, kann am nächsten Tag wieder abfahren und dabei durch Rekuperation Energie zurück gewinnen. Was macht die Batterie über Nacht? Springt das Fahrzeug trotz der eisigen Temperaturen wieder an? All diese Use Cases spielen wir gemeinsam mit den anderen Fachbereichen durch.“

Andreas Birk, Batterie, Kompetenzzentrum für Hochvolt-Batterietechnologie

Das erste vollelektrische Serienmodell von Audi ermöglicht Schnellladen mit einer Leistung von bis zu 150 Kilowatt und ist somit nach einer halben Stunde Ladezeit wieder langstreckentauglich. Um auch das Laden mit 150 Kilowatt bei extremer Kälte testen zu können, befindet sich auf dem Gelände eine entsprechende Ladestation. „Wir sind sehr zufrieden mit den Ergebnissen der Tests hier vor Ort. Auch bei sehr niedrigen Temperaturen kann die Verlässlichkeit der Batterie gewährleistet werden“, schließt Andreas Birk ab.

Herausforderung angenommen und gemeistert! Die Protoptypen des ersten rein elektrischen Serienmodells von Audi haben beim abschließenden Test in Lappland Verlässlichkeit und eine starke Performance unter Beweis gestellt. Auch bei eisiger Kälte sorgt dieses Fahrzeug bereits im Vorserienstatus für elektrifizierende Momente.

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Das perfekte Eis

Auf dem Testgelände kümmert sich ein Team von rund 35 Personen um optimale Bedingungen für die Testings. Mit zum Teil schweren Gerätschaften werden die Tracks – falls notwendig – rund um die Uhr präpariert. Dabei steht die Sicherheit des eigenen Teams sowie die der angereisten Testfahrer an oberster Stelle. Track-Experte Lenny gibt einen Einblick, welche Bedingungen für das perfekte Eis notwendig sind.

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