4x4 trifft Elektroantrieb - Teilzeit-Elektriker

Beim 24-Stunden-Rennen am Nürburgring hätte es im vergangenen Frühjahr fast die Sensation gegeben. Doch ein Motorschaden verhinderte nach 22.15 Stunden den ersten großen Hybridsieg bei einem Autorennen. Auch für Serienfahrzeuge entwickeln immer mehr Hersteller teilelektrische Allradmodule.

Nicht die beiden Elektromotoren an der Vorderachse des Porsche 911 GT3 R Hybrid hatten am Nürburgring die Waffen gestreckt, sondern der leistungsstarke Verbrennungsmotor im Heck des Rennwagen. Wenn es um dröge Elektrotechnik im Auto geht – was würde sich für ein sportlicheres Image besser eignen, als ein Sieg bei einem prestigeträchtigen Autorennen? Doch die eindrucksvollen 22.15 Stunden auf der Eifel-Achterbahn zeigen, welche Potenziale Elektromodule haben. So wird die Hinterachse des Porsche 911 GT3 R Hybrid vom 480 PS starken Saugmotor angetrieben. Für die rechte Musik im Renntrimm sorgen zwei Elektromotoren an der abgekapselten Vorderachse. Keine Kardanwelle ist nötig, damit die beiden Vorderräder jeweils 60 Kilowatt zusätzliche Leistung bekommen. Gerade beim Herausbeschleunigen aus engen Kehren oder Überholmanövern kann der 163 PS starke Elektroantrieb an der Vorderachse die 480 Benzin-PS an der Hinterachse sinn- und effektvoll unterstützen. Bremsvorgänge speichern das System mit neuer Energie. Auf der Detroit Motorshow zeigte Porsche mit dem Porsche 918 RSR Anfang Januar die nächste Entwicklungsstufe.

Angetrieben wird der Porsche 918 RSR vom bekannten V8-Direkteinspritzer des RS Spyder und leistet im Zukunftsmodell 563 PS bei 10.300/min. Elektromotoren an den Vorderrädern steuern jeweils 75 Kilowatt zur Maximalantriebsleistung von mächtigen 767 PS bei. Wie beim 911 GT3 R Hybrid wird die bei Bremsvorgängen gewonnene Energie in einem optimierten Schwungmassenspeicher konserviert. Im Porsche 918 RSR verfügen die beiden Elektromaschinen zudem über eine Torque-Vectoring-Funktion mit variabler Antriebsmomentenverteilung an der Vorderachse. Dies erhöht im Rennbetrieb die Agilität und verbessert das Lenkverhalten. Seinen Weg in einen Serienporsche wird das System, das die elektrische Energie in einem Schwungradspeicher aufnimmt und auf Knopfdruck wieder abgibt, nicht finden.

„Eine solche Technik ist für Porsche nur in einem Rennwagen denkbar“, erklärt der scheidende Porsche-Entwicklungs-Chef Wolfgang Dürheimer, „der Schwungradspeicher kann schnell Energie laden und diese schnell wieder abgeben. Außer bei einem Rennwagen wäre das höchstens bei Citybussen oder Müllwagen ein Thema.“ Bei Serienfahrzeugen sollen Hybridversionen weiter aus einem gewöhnlichen Batteriespeicher ihre Leistung beziehen. „Beim Cayenne Hybrid zum Beispiel ging es allein um Reichweite“, so Dr. Heinz-Jakob Neußer, bei Porsche verantwortlich für die Antriebstechnik, „daher hat dieser auch einen chemischen Akku und keinen Rotationsspeicher.“

Derzeit können sich mehrere Hersteller vorstellen, dass Verbrennungs- und Elektromotoren einzelne Achsen antreiben. Peugeot bringt im Herbst mit Verspätung seinen 3008 Hybrid4 auf den Markt. Der Peugeot wird an der Vorderachse von einem 163 PS starken Dieselmotor angetrieben. An der Hinterachse gibt es – wiederum ohne Kardanwelle – einen Kraftfluss von einem Elektromotor. Dieser verfügt zwar gerade einmal über 27 KW / 37 PS, doch 200 Nm Drehmoment sorgen dafür, dass der 3008 kraftvoll beschleunigt und bis 50 km/h rein elektrisch angetrieben wird. Bei Beschleunigungsmanövern potenzieren sich die Kräfte, so dass kurzzeitig eine Gesamtleistung von 200 PS / 500 Nm für kraftvollen Vortrieb sorgt. „Damit erreicht der 3008 mit seinem 2,0-Liter-Dieselmotor mühelos die Beschleunigungswerte des 2,2 HDi Biturbo, der ohne den Boost-Effekt des Elektromotors auskommen muss“, erläutert PSA-Hybridexperte Vincent Bassot. Der Normverbrauch: 3,8 Liter Diesel. Beim Gangwechsel wird der Elektromotor zugeschaltet, was die Zugkraftunterbrechung des automatisierten Schaltgetriebes überspielt. Eine ähnliche Technik sollen nach dem Peugeot 3008 Hybrid4 und dem Sportwagen RCZ auch die Mittelklasselimousine 508 und die nächste Generation von Citroen C5 und C6 bekommen.

Auch Audi arbeitet für die weniger leistungsstarken Modelle der Zukunft an einem Quattro-Antrieb, der ohne Kardanwelle auskommen kann. Hierbei wird die Hinterachse allein elektrisch angetrieben. „Wir wollen beim Thema Quattro nicht zurückstecken und arbeiten weiter am permanenten Allrad. Da ist der E-Quattro mit seinem Potenzial ein wichtiges Projekt, das und eine maximale Rekuperation ermöglicht“, so Audi-Entwickler Dr. Ralf Schwarz, „Radnabenmotoren kamen nicht in Frage. Jedoch arbeiten wir bei unseren Entwicklungen mit radnahen Elektromotoren.“ So ist denkbar, dass bei wenig sportlichen Modellen wie zukünftigen A1, A2 oder Q3 anstelle der Kardanwelle eine Hochvoltleitung die Hinterachse mit Energie versorgt. Die Batterie wird dabei zur besseren Gewichtsverteilung vor der Hinterachse liegen. Die Prototypen, die bei Audi aktuell getestet werden, sind an der Hinterachse mit einem einzigen Elektromotor ausgestattet. Das Fahrzeug kann allein mit dem Verbrenner über die Vorderachse, rein elektrisch oder aus einer Kombination aus beiden Motoren angetrieben werden.

Mercedes-Benz hat die teilelektrische 4x4-Thematik seit längerem im Blick. „Mit dem Prinzip zweier separat angetriebener Achsen beschäftigen wir uns bereits seit den 90er Jahren immer wieder in unterschiedlichen Ausprägungen und Anwendungen“, erzählt Professor Dr. Herbert Kohler, bei Mercedes verantwortlich für die Konzernforschung, „aus unserer Sicht bietet dieses Konzept - auch beim Einsatz in einem Hybridfahrzeug - derzeit keine Vorteile.“ Bleibt abzuwarten, welcher Hersteller auf den teilelektrischen 4x4-Zug aufspringt und wer nicht.