Streamline: Audi e-tron prototype at the Audi Wind Tunnel Center in Ingolstadt

Bereit für die Langstrecke: Jedes Tausendstel Luftwiderstand zählt

Warum die Aerodynamik bei Elektroautos so wichtig ist

Bei der Entwicklung des Audi e-tron-Prototyp lag eines besonders im Fokus: die Aerodynamik. Wieso diese bei einem Elektroauto viel wichtiger für die Langstreckentauglichkeit ist als das Gewicht, erklärt Aerodynamik-Entwicklungsleiter Moni Islam.

Dr. Moni Islam
Moni Islam steuert die Aerodynamik-Entwicklung bei Audi. Zusammen mit seinem Team hat er den Luftwiderstand des ersten vollelektrischen Serienmodells der Marke bestmöglich reduziert.

Wie groß war die Herausforderung für Sie und Ihr Team, die Aerodynamik des ersten Audi Elektrofahrzeugs zu entwickeln?

Die Herausforderung war natürlich riesig. Immerhin
haben wir mit dem Audi e-tron Prototyp bald das erste
vollelektrische Serienmodell unserer Marke. Deswegen
haben wir uns selbst ins Lastenheft geschrieben, dass es
in dieser Fahrzeugklasse das aerodynamisch beste
Audi-Modell aller Zeiten werden sollte. Dafür mussten
wir als Team unser gesamtes Wissen und Können in
dieses Projekt einbringen.

Umdenken für die Elektromobilität

Was ist in der Entwicklung der Aerodynamik eines Elektromodells anders im Vergleich zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor?

Unser Job wird anspruchsvoller. Denn eine gute Aerodynamik mit einem niedrigen Luftwiderstand wird bei Elektroautos noch wichtiger. Grundsätzlich lässt sich festhalten, dass man merklich weniger Gesamtenergie zur Verfügung hat als bei einem Verbrenner. Daher muss man in jedem Bereich die Effizienz optimieren. Vor allem gilt das für den Luftwiderstand bei Konstantfahrten mit gleichbleibender Geschwindigkeit zum Beispiel auf Autobahnen. Wir bieten unseren Kunden ja einen langstreckentauglichen Elektro-SUV.

Streamline: Audi e-tron prototype at the Audi Wind Tunnel Center in Ingolstadt
Bei der Aerodynamik eines Elektroautos zählt jedes Detail: Ein Tausendstel des cw-Wertes steht im Fahralltag des Kunden für rund einen halben Kilometer Reichweite.

Haben die Aerodynamiker nun mehr Einfluss auf die Entwicklung generell?

Ja, das Gefühl habe ich absolut. Das liegt daran, dass die Aerodynamik bei Elektroautos eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Reichweite spielt, während das Gewicht für den Energieverbrauch eine weitaus geringere Bedeutung als bei einem Modell mit Verbrennungsmotor hat.
Schließlich kann die Energie, die zur Überwindung des Luftwiderstands verbraucht wird, nicht wieder zurückgewonnen werden – anders als bei der Beschleunigung des Fahrzeugs. In der Stadt fährt auch ein schweres Elektroauto effizient, weil es einen Großteil der Energie, die es zum Beschleunigen einsetzt, vor der nächsten roten Ampel wieder rekuperieren kann. Auf der Langstrecke, dem Revier des Audi e-tron Prototyp, treten bei Autos bereits ab etwa 70 km/h der Rollwiderstand und die Massenträgheit hinter den Luftwiderstand zurück. Die zu dessen Überwindung notwendige Energie geht verloren. Deswegen sind ausgeklügelte Aerodynamik-Maßnahmen beim Audi e-tron-Prototyp so wichtig für hohe Effizienz und damit eine langstreckentaugliche Reichweite.

Die Abbildung zeigt ein Elektroauto von unten. Die Batterie ist flach an der Unterseite angebracht und reduziert so den Luftwiderstand.
Der Unterboden wird durch eine 3,5 Millimeter dicke Aluminiumplatte verkleidet. Die Anschraubpunkte der Hochvolt-Batterie an die Karosserie besitzen schüsselförmige Vertiefungen. Diese „Dimples“ lassen die Luft noch besser strömen.

Bieten Fahrzeugbereiche eines Elektroautos mehr Entwicklungsfreiheiten gegenüber einem konventionellen Fahrzeug?

Elektrofahrzeuge haben dank ihrer großen Batterie einen geschlossenen und sehr glatten Unterboden. Das ist der Traum eines jeden Aerodynamikers und ein großer Vorteil für uns in der Entwicklung. Darauf könnte man sich ausruhen, was wir jedoch nicht getan haben. Im Gegenteil: Wir haben alles gegeben, um auch die Form der Karosserie möglichst windschnittig zu gestalten.
Sie besitzt im Übrigen ein Novum. Als erstes Audi-Serienmodell führt der Audi e-tron-Prototyp die Luft geschlossen durch den gesamten Vorderwagen und lässt sie am Unterboden wieder austreten. Das gibt es bei einem Verbrenner so bisher nicht.

Ausgeklügelte Aerodynamik-Maßnahmen

Was ist für Sie persönlich das wichtigste Bauteil in der Aerodynamik des Audi e-tron-Prototyp?

Für mich ist das ganz klar der virtuelle Außenspiegel. Und zwar nicht nur, da er in der Aerodynamik einen spürbaren Verbesserungsbeitrag liefert, sondern auch, weil er symbolischen Charakter hat. Er steht für den Aufbruch in eine neue Generation der Fahrzeugentwicklung – mit völlig anderen Ansätzen.

Hand aufs Herz: Wer hatte die Idee zum virtuellen Außenspiegel – Ihr Team oder doch die Kollegen aus dem Design?

Es ist ein Wunsch eines jeden Aerodynamikers, dass man irgendwann auf Außenspiegel verzichten kann. Beim Audi e-tron-Prototyp war der virtuelle Außenspiegel relativ früh gesetzt. Wer letztendlich die finale Idee hatte, kann ich nicht mehr sagen. Das ist aber auch nicht wichtig. Wichtig ist: Dieses Ausstattungsdetail bringt 5 cw-Punkte, das verlängert die Reichweite um etwa zweieinhalb Kilometer.

Die virtuellen Außenspiegel reduzieren den Luftwiderstand um weitere 5 cw-Punkte im Vergleich zu den bereits strömungsoptimierten, serienmäßigen Außenspiegeln und sind ein aerodynamisches sowie optisches Highlight zugleich.

Beim Audi e-tron-Prototyp kommen erstmals virtuelle Außenspiegel zum Einsatz. Sie reduzieren den Luftwiderstand um weitere 5 cw-Punkte und sind ein aerodynamisches sowie optisches Highlight zugleich.

Der Audi e-tron-Prototyp erreicht durch ausgeklügelte Aerodynamik-Maßnahmen einen Top-cw-Wert. Welchen Vorteil hat der Kunde davon?

Bei Elektroautos spielt der cw-Wert eine wichtige Rolle in der Festlegung der Reichweite. Das ist ein entscheidender Wert für unsere Kunden. Der Audi e-tron-Prototyp ist knapp 70 cw-Punkte besser als ein konventioneller SUV in vergleichbarer Größe – das ist ein Zugewinn von rund 35 Kilometern Reichweite.

Wann haben Sie und Ihr Team mit der Entwicklung der Aerodynamik des Audi e-tron-Prototyp begonnen?

Zu einem sehr frühen Zeitpunkt – schon im Jahr 2013. Wir waren bei der ersten Konzeption am Tisch gesessen, haben zusammen mit den Designern die frühen Entwürfe analysiert und die ersten Modelle im Windkanal getestet.

Das Ergebnis ist schon bald zu sehen: Der Audi e-tron-Prototyp wird 2018 vorgestellt und schon bald auf unseren Straßen und Autobahnen das Elektrosegment der Marke Audi vertreten.

Der Audi e-tron-Prototyp im Windkanal

Mit einem Luftwiderstandsbeiwert von cw 0,28 erreicht der Audi e-tron-Prototyp selbst mit konventionellen Außenspiegeln einen Top-Wert im SUV-Segment. Die hochentwickelte Aerodynamik leistet einen großen Beitrag zur Reichweite und betrifft fast alle Bereiche des Autos.

Durch ausgeklügelte Aerodynamik-Maßnahmen bietet der Audi e-tron-Prototyp hohe Effizienz für eine langstreckentaugliche Reichweite. Im WLTP-Zyklus erzielt er mehr als 400 Kilometer mit einer Batterieladung.

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Um den cw-Wert von 0,28 zu erreichen, brachten die Audi-Ingenieure verschiedenste Aerodynamik-Maßnahmen in allen Karosseriebereichen zum Einsatz. Einige dieser technischen Lösungen sind auf den ersten Blick sichtbar, andere erledigen ihre Arbeit dagegen im Verborgenen.

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2018 feiert der erste vollelektrische Audi seine Weltpremiere. Bis dahin legt der Prototyp des sportlichen Elektro-SUV seine letzten Testkilometer in einem ganz besonderen Gewand zurück: Die Tarnfolie des Audi-Erlkönigs wurde selbst zum Designerstück.

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Audi e-tron-Prototyp
Aus dem Audi MediaCenter

Audi e-tron-Prototyp

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