Leistungsfähiger in jedem Detail: der neue Audi Elektromotor

Als Beispiel für das Besondere zeigt Andreas Ruf, na ja, eine Blechscheibe. Dem verwunderten Betrachter erklärt er: „In dieser Blechscheibe steckt so viel Technik, das ist schon verrückt. Sie leitet das Magnetfeld, die hohen Fliehkräfte und das Kühlmedium optimal durch den Rotor. Dieser überträgt die Kraft und ist das Herz des E-Motors.“ 

Andreas Ruf ist Systemteamleiter für das Drehmoment-Bereitstellungssystem in der technischen Entwicklung bei Audi. Der promovierte Elektrotechniker im Bereich elektromagnetische Energiewandlung verantwortet die Entwicklung von elektrischen Achsantrieben – und damit auch die des Audi Elektromotors.

Die Scheibe, die er zeigt, ist nur eine von vielen aufeinandergestapelten Scheiben. Diese sorgen im Rotor, dem sich drehenden Teil des Permanentmagnetmotors, unter anderem dafür, dass die Energiewandlung effizient erfolgt. Und das mit möglichst wenig parasitären Wirbelströmen. Andreas Ruf: „Gerade im Rotor stecken viele Detailoptimierungen. Wir setzen zum Beispiel ein Triple-Layer-Magnet-Konzept ein, dadurch wird das Magnetfeld besonders sinusförmig, Verluste werden minimiert. Oder die direkte Ölkühlung im rotierenden Part, das baut meines Wissens niemand außer uns so.“

Effizienz ist der Heilige Gral bei Elektromotoren. Und Audi Teamleiter Andreas Ruf sagt selbstbewusst: „Ich kenne im aktuellen Wettbewerb keinen Motor, der so effizient ist wie unsere Eigenentwicklung in der PPE-Plattform.“ Das Faszinierende bei einem Elektromotor ist das direkte Feedback, die unmittelbar verfügbare Kraft in Form von sofortigem Drehmoment, es müssen nicht erst wie bei einem Verbrennungsmotor eine Reihe von Prozessen ablaufen, um das Drehmoment bereitzustellen. Diese systembedingte Effizienz wird im neuen E-Motor auf die Spitze getrieben.

Mehr als ein Dutzend Patente verbirgt der neue Elektromotor, mit dem alle Audi auf der PPE-Plattform als Antriebsmotor auf der Hinterachse ausgestattet sind. Wer optional einen quattro Antrieb wählt, bekommt auf der Vorderachse eine elektrische Asynchronmaschine hinzu, die als Boostmaschine zum Einsatz kommt und bei Nichtgebrauch keine unnötigen Verluste produziert. Doch der Hauptmotor ist der versteckte Diamant.

Viele kleine Maßnahmen tragen zum besonderen großen Ganzen bei. Siliziumcarbid als Halbleiter in der Leistungselektronik oder Trockensumpfschmierung aus dem Motorsport sind Technologien, die in einem Motor für Serienfahrzeuge besonders sind. Als 800-Volt-Motor integriert er sich in das Premium-Ladesystem. Und apropos premium: Den Audi Ingenieurinnen und Ingenieuren ist es gelungen, den Motor akustisch so zu optimieren, dass er quasi kein Geräusch von sich gibt.

Andreas Ruf: „Der Erfolg unseres Motors liegt darin begründet, dass wir in der Entwicklung das Thema Effizienz sehr früh hoch priorisierten. Denn jeder Kilometer, den ein Fahrzeug dank effizientem Motor, also geringem Verbrauch, weiter fährt, erlaubt es uns, die eingesetzte Batterie kleiner zu gestalten. Das bedingt weniger Rohstoffeinsatz, spart Kosten, reduziert Gewicht und führt wiederum zu mehr Gesamteffizienz.“

Ein Geheimnis des Erfolges ist sicher auch, dass der Motor eine komplette Eigenentwicklung von Audi ist. Um maximale Effizienz zu erzielen, haben die Ingenieur_innen zu Beginn der Entwicklung vor über fünf Jahren einen kühnen 10-Punkte-Plan mit Maßnahmen geschrieben, wie sie den Zukunftsmotor von Audi gestalten wollten. Das überzeugte die Entscheider_innen. „So abwegig unsere Ideen auch waren – wir haben gemeinsam entschieden: Wir gehen dieses Risiko, und wir konnten alle Maßnahmen umsetzen“, so Andreas Ruf. Dieses bedingungslose Commitment habe zu dem außergewöhnlichen Endergebnis geführt. Ruf lobt das Team: „Alle sind über ihre Grenzen gegangen. Ingenieur_innen müssen außerhalb der eigenen Komfortzone arbeiten. Das bringt dann Innovation und Fortschritt. Wenn du in deinen Grenzen bleibst, dann springst du nicht weit genug.“

In der Entwicklungsphase kristallisierte sich schnell heraus, dass der performanteste Motor der Palette, ursprünglich nur für Audi S-Modelle gedacht, auch der effizienteste von allen war. Mehr Leistung bei weniger Verbrauch? Was bisherige Verbrennerlogik auf den Kopf stellt, geht bei der Elektromobilität manchmal Hand in Hand. Andreas Ruf: „Dieser leistungsstarke Motor wird heute bei allen vollelektrischen Audi Modellen auf der PPE-Plattform eingesetzt. Die Spreizung zwischen Leistung und Drehmoment in den unterschiedlichen Fahrzeugen steuern wir über die Software. So profitieren alle Kund_innen von der besonderen Effizienz des Motors.“

Bleibt die Frage: Wo geht die Reise hin in Zukunft? Wo gibt es noch Verbesserungspotenzial? Andreas Ruf ist optimistisch: „Die Entwicklung von Elektromotoren für die Mobilität machte in den letzten zehn Jahren größere Sprünge als in den hundert Jahren zuvor. Jetzt sind wir gefordert, diese Innovationen noch nachhaltiger zu fertigen.“ Obwohl Audi beim aktuellen E-Motor in der Produktion im Audi Werk Györ schon deutlich Energie spart und den Rohstoffeinsatz von schweren, seltenen Erden stark reduziert, ist der Anspruch, hier weiter zu optimieren, ein wichtiger Schritt in die Zukunft.