Los Angeles 2014: Audi A7 Sportback H-Tron
21.11.2014 13:29:25 | Cornelia Wahl
Die VW-Tochter Audi präsentiert auf der Los Angeles Auto Show 2014 den A7 Sportback als H-Tron mit Wasserstoffantrieb. Dem eingebauten sportlichen Elektroantrieb dient eine Brennstoffzelle als Energielieferant. Kombiniert hat Audi den Brennstoffzellenantrieb mit einer Hybridbatterie und einem weiteren Elektromotor im Heck. Der Audi A7 Sportback H-Tron verfügt über eine Systemleistung von 170 kW und ein Drehmoment von 540 Newtonmetern. Die Kraft wird an alle vier Räder weitergeleitet. Der e-Quattro verteilt das Drehmoment über eine voll elektronische Steuerung. Vorder- und Hinterachse sind nicht mechanisch miteinander verbunden.
Mittelverbrauch: Ein Kilogramm Wasserstoff je 100 Kilometer
Im Brennstoffzellenbetrieb soll der Wasserstoff-Audi A7 Sportback ein Kilogramm Wasserstoff je 100 Kilometer verbrauchen. Das entspricht dem Energiegehalt von 3,7 Liter Benzin. Die Betankung soll in drei Minuten abgeschlossen sein. Die Reichweite einer Tankfüllung soll für 500 Kilometer langen. Zusätzliche 50 Kilometer Reichweite ermöglicht eine 8,8 kWh-Batterie, die sich über die Rückgewinnung von Bremsenergie oder alternativ an der Steckdose aufladen lässt. Die 100-km/h-Marke soll der annähernd 1950 Kilogramm schwere A7 Sportback H-Tron in 7,9 Sekunden erreichten. Die Maximalgeschwindigkeit beträgt 180 km/h. Die Lithium-Ionen-Batterie stammt aus dem A3 Sportback e-Tron. Sie ist unterhalb des Kofferraums untergebracht. Das Thermomanagement läuft über einen eigenen Kühlkreislauf.
Anzeigen informieren über Energie- und Leistungsfluss
Anstelle eines Drehzahlmessers findet sich im Kombiinstrument ein Powermeter, das den Fahrer über den aktuellen Leistungsfluss auf dem Laufenden hält. Die äußeren Bereiche informieren über den Füllzustand der vier Wasserstofftanks und über den Ladezustand der Batterie. Den Energiefluss sichtbar machen Grafiken, die im MMI-Monitor angezeigt werden. Ein Druck auf die EV-Taste und der A7 Sportback H-Tron fährt ausschließlich mit dem Batteriestrom. Ist im Automatikgetriebe der Modus S eingestellt, wird die Rekuperation beim Verzögern stärker, die Batterie wird wirkungsvoller aufgeladen. Hier wirken die Elektromotoren als Generatoren, welche die kinetische Energie in elektrischen Strom umwandeln und in der Batterie gespeichert wird.
Abgasanlage aus Kunststoff
Die Brennstoffzelle hat ihren Platz im Vorderwagen des A7 Sportback. Weil die Abgase nicht heiß sind, entfleucht der bei der kalten Verbrennung entstehende Wasserdampf über eine Anlage aus Kunststoff. Die Brennstoffzelle selbst setzt sich aus mehr als 300 Zellen zusammen, die einen Stack (Stapel) bilden. Kern einer jeden Einzelzelle sitzt eine Membran aus Polymer-Kunststoff. An beiden Seiten der Membran befindet sich ein Platin basierter Katalysator. Der Wasserstoff wird an der Anode zugeführt und in Protonen und Elektronen zerlegt. Die Protonen wandern durch die Membran zur Kathode, wo sie mit dem Sauerstoff der Luft zu Wasserdampf reagieren. Die Elektronen liefern außerhalb des Stapels elektrischen Strom. Je nach Lastpunkt beträgt die Einzelzellenspannung zwischen 0,6 und 0,8 Volt.
Nebenaggregate des Brennstoffzellenantriebs
Der Spannungsbereich, in dem die Brennstoffzelle arbeitet, liegt im Bereich von 230 bis 360 Volt. Die wichtigsten Nebenaggregate sind ein Turboverdichter, der die Luft in die Zellen presst, ein Rezirkulationsgebläse und eine Kühlmittelpumpe. Das Rezirkulationsgebläse führt den unverbrauchten Wasserstoff zur Anode zurück, was die Effizienz erhöht. Weil die Batterie auf einem anderen Spannungsniveau arbeitet wie die Brennstoffzelle, ist zwischen die beiden Bauteile ein Gleichstromwandler geschaltet. Er sitzt hinter dem Stapel.
Je ein Elektromotor für Vorder- und Hinterachse
Die Leistungselektronik in Vorder- und Hinterwagen wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom für die Elektromotoren um, die separat die Vorder- und die Hinterachse antreiben. Die Elektromotoren werden von einem Niedertemperatur-Kreislauf gekühlt. Jeder E-Motor hat 85 kW beziehungsweise 114 kW, wenn die Spannung kurzfristig angehoben wird. Pro Elektromotor beträgt das Drehmoment 270 Newtonmeter. Die Brennstoffzelle wird über einen eigenen Kühlkreislauf gekühlt. Die Brennstoffzelle arbeitet in einem Temperaturfenster um 80 Grad Celsius. Ihre Ansprüche an eine Kühlung sind höher als bei einem Verbrennungsmotor. Ein Wärmetauscher sowie ein thermoelektrisches, selbst regelndes Zuheizelement sorgen für angenehme Temperaturen im Innenraum. Die Kaltstartfähigkeit der Brennstoffzelle ist bis minus 28 Grad Celsius sichergestellt.
Vier Wasserstofftanks unter Gepäckraumboden
Die Wasserstofftanks sind vor der Hinterachse und im Kardantunnel unter dem Gepäckraumboden verstaut. Die Außenhaut besteht aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Die Innenhaut ist aus Aluminium. In den Tanks können annähernd fünf Kilogramm Wasserstoff unter 700 bar Druck gespeichert werden.
Die Los Angeles Auto Show dauert bis zum 30. November 2014.
Bilder: Audi
Mittelverbrauch: Ein Kilogramm Wasserstoff je 100 Kilometer
Im Brennstoffzellenbetrieb soll der Wasserstoff-Audi A7 Sportback ein Kilogramm Wasserstoff je 100 Kilometer verbrauchen. Das entspricht dem Energiegehalt von 3,7 Liter Benzin. Die Betankung soll in drei Minuten abgeschlossen sein. Die Reichweite einer Tankfüllung soll für 500 Kilometer langen. Zusätzliche 50 Kilometer Reichweite ermöglicht eine 8,8 kWh-Batterie, die sich über die Rückgewinnung von Bremsenergie oder alternativ an der Steckdose aufladen lässt. Die 100-km/h-Marke soll der annähernd 1950 Kilogramm schwere A7 Sportback H-Tron in 7,9 Sekunden erreichten. Die Maximalgeschwindigkeit beträgt 180 km/h. Die Lithium-Ionen-Batterie stammt aus dem A3 Sportback e-Tron. Sie ist unterhalb des Kofferraums untergebracht. Das Thermomanagement läuft über einen eigenen Kühlkreislauf.
Anzeigen informieren über Energie- und Leistungsfluss
Anstelle eines Drehzahlmessers findet sich im Kombiinstrument ein Powermeter, das den Fahrer über den aktuellen Leistungsfluss auf dem Laufenden hält. Die äußeren Bereiche informieren über den Füllzustand der vier Wasserstofftanks und über den Ladezustand der Batterie. Den Energiefluss sichtbar machen Grafiken, die im MMI-Monitor angezeigt werden. Ein Druck auf die EV-Taste und der A7 Sportback H-Tron fährt ausschließlich mit dem Batteriestrom. Ist im Automatikgetriebe der Modus S eingestellt, wird die Rekuperation beim Verzögern stärker, die Batterie wird wirkungsvoller aufgeladen. Hier wirken die Elektromotoren als Generatoren, welche die kinetische Energie in elektrischen Strom umwandeln und in der Batterie gespeichert wird.
Abgasanlage aus Kunststoff
Die Brennstoffzelle hat ihren Platz im Vorderwagen des A7 Sportback. Weil die Abgase nicht heiß sind, entfleucht der bei der kalten Verbrennung entstehende Wasserdampf über eine Anlage aus Kunststoff. Die Brennstoffzelle selbst setzt sich aus mehr als 300 Zellen zusammen, die einen Stack (Stapel) bilden. Kern einer jeden Einzelzelle sitzt eine Membran aus Polymer-Kunststoff. An beiden Seiten der Membran befindet sich ein Platin basierter Katalysator. Der Wasserstoff wird an der Anode zugeführt und in Protonen und Elektronen zerlegt. Die Protonen wandern durch die Membran zur Kathode, wo sie mit dem Sauerstoff der Luft zu Wasserdampf reagieren. Die Elektronen liefern außerhalb des Stapels elektrischen Strom. Je nach Lastpunkt beträgt die Einzelzellenspannung zwischen 0,6 und 0,8 Volt.
Nebenaggregate des Brennstoffzellenantriebs
Der Spannungsbereich, in dem die Brennstoffzelle arbeitet, liegt im Bereich von 230 bis 360 Volt. Die wichtigsten Nebenaggregate sind ein Turboverdichter, der die Luft in die Zellen presst, ein Rezirkulationsgebläse und eine Kühlmittelpumpe. Das Rezirkulationsgebläse führt den unverbrauchten Wasserstoff zur Anode zurück, was die Effizienz erhöht. Weil die Batterie auf einem anderen Spannungsniveau arbeitet wie die Brennstoffzelle, ist zwischen die beiden Bauteile ein Gleichstromwandler geschaltet. Er sitzt hinter dem Stapel.
Je ein Elektromotor für Vorder- und Hinterachse
Die Leistungselektronik in Vorder- und Hinterwagen wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom für die Elektromotoren um, die separat die Vorder- und die Hinterachse antreiben. Die Elektromotoren werden von einem Niedertemperatur-Kreislauf gekühlt. Jeder E-Motor hat 85 kW beziehungsweise 114 kW, wenn die Spannung kurzfristig angehoben wird. Pro Elektromotor beträgt das Drehmoment 270 Newtonmeter. Die Brennstoffzelle wird über einen eigenen Kühlkreislauf gekühlt. Die Brennstoffzelle arbeitet in einem Temperaturfenster um 80 Grad Celsius. Ihre Ansprüche an eine Kühlung sind höher als bei einem Verbrennungsmotor. Ein Wärmetauscher sowie ein thermoelektrisches, selbst regelndes Zuheizelement sorgen für angenehme Temperaturen im Innenraum. Die Kaltstartfähigkeit der Brennstoffzelle ist bis minus 28 Grad Celsius sichergestellt.
Vier Wasserstofftanks unter Gepäckraumboden
Die Wasserstofftanks sind vor der Hinterachse und im Kardantunnel unter dem Gepäckraumboden verstaut. Die Außenhaut besteht aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Die Innenhaut ist aus Aluminium. In den Tanks können annähernd fünf Kilogramm Wasserstoff unter 700 bar Druck gespeichert werden.
Die Los Angeles Auto Show dauert bis zum 30. November 2014.
Bilder: Audi