Audi experimentiert mit rekuperativen Stoßdämpfern

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München, 10. August 2016 – Audi möchte künftig weitere Energiequellen anzapfen, um ansonsten verlorene Bewegungsenergie in die Batterie zurückzuholen und denkt dabei an die Stoßdämpfer. Bisher verwandeln sie die Radbewegungen in nutzlose Wärme. Künftig könnten sie zur Bordstromversorgung beitragen.

„Rekuperation” spielt im Automobilbau mittlerweile eine so große Rolle, dass man es fast nicht mehr als „Rückgewinnung kinetischer Energie” zu übersetzen braucht. Nutzbar gemacht wurde das Prinzip schon vor Jahrzehnten bei der Elektrifizierung der Eisenbahn. Ins Auto fand es zunächst bei Elektro- und auf breiter Front in Hybridmodellen. Heute ist sie so verbreitet, dass sie mild- und mikrohybridisierte Antriebe beispielsweise mit kleinen Zwischenspeichern und intelligenten Ladekonzepten zu einer Art Standard etablieren. Doch betreffen alle Rückgewinnungsmethoden die kinetische Energie der rollenden Gesamtmasse – logisch – denn da ist ja auch bei Weitem am meisten zu holen. Man gewinnt je nach Stärke der Bremsung immer mindestens einen Teil der Bewegungsenergie über den elektrischen Antrieb oder doch zumindest über die Lichtmaschine wieder zurück in einen elektrischen Zwischenspeicher oder direkt in die Traktionsbatterie.

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Audi experimentiert mit rekuperativen Stoßdämpfern (6 Bilder)

Die Konzepte sind weitgehend ausgereift. Zusätzlich aber wollen die Hersteller den Kunden trotz der sich immer weiter verschärfenden staatlichen Verbrauchsvorgaben möglichst viel Leistung zur Verfügung stellen. Das gelingt einerseits mit immer effizienteren Motoren und der Senkung der Fahrwiderstände etwa durch weitere Fortschritte bei der Aerodynamik. Allerdings bewegen sich die zu vertretbaren Kosten erzielbaren Gewinne mittlerweile im niedrigen einstelligen Prozentbereich. Damit lohnt die Suche nach neuen Energiequellen.

Die Idee ist nicht neu

Audi ersetzt die herkömmlichen hydraulischen Stoßdämpfer, deren Prinzip darin besteht, Öl durch eine Düse zu pressen, versuchsweise durch elektromechanische Dämpfer. Neu ist das nicht: bereits 2013 kündigte der Zulieferer ZF rekuperationsfähige Stoßdämpfer an. Davon haben wir seither aber nichts mehr gehört. Audis Lösung trägt die Bezeichnung „eROT“. Das „ROT“ im Kürzel steht für „rotatorisch“, weil die Längsbewegung der Radaufhängung in eine drehende für eine konventionelle E-Maschine umgesetzt wird. Das erstaunt auf den ersten Blick ein wenig, denn schon vor Jahren hat der amerikanische Zulieferer Bose elektrische Stoßdämpfer (allerdings mit zusätzlicher, tragender Federfunktion) als umlenkungsfreien Linearmotor vorgeschlagen. Spontan fallen uns zu Audis Vorschlag Bedenken bezüglich der Haltbarkeit der Getrieberäder für die E-Maschine ein. Immerhin hat eine herkömmliche E-Maschine Vorteile: Sie ist „aus dem Regal des Zulieferers“ erhältlich und sie spart Platz: Audi kann sie unter den Fahrzeugboden legen und damit die Einbuchtungen im Kofferraum verkleinern.

Die kleinen E-Maschinen können die kinetische Energie der Radaufhängungsbewegung in elektrische umwandeln – und damit gleichzeitig die unerwünschten Bewegungen von Rad und Aufbau abbremsen. Das funktioniert mithilfe einer elektronischen Steuerung situationsbedingt stufenlos und verzögerungsfrei, was die Qualität der Dämpfung und damit die Abtastgüte des Fahrwerks weiter steigern kann. Das bedeutet spürbare Vorteile beim Komfort und mehr Fahrsicherheit aufgrund verbesserter Straßenhaftung. Zudem bieten sie den Zusatznutzen einer adaptiven Steuerbarkeit, der Fahrer kann also, wie gewohnt, zwischen verschiedenen Dämpfungscharakteristika wählen.

Das über Software weitgehend frei definierbare Dämpferkennfeld muss dabei keine Rücksicht auf die wechselseitige Abhängigkeit von Zug- und Druckstufe nehmen, was den Funktionsbereich herkömmlicher hydraulische Dämpfer einschränkt. Trotzdem ist die traditionelle Abstimmung aus weicher Druck- und straffer Zugstufe deswegen nicht prinzipiell überholt, in Pkw hilft sie auch mit „eROT“, den Komfort hoch zu halten, wie Audi schreibt.

Nennenswerte Rekuperationsleistung

Audi misst nennenswerte Rückgewinnungsraten: „Die Rekuperationsleistung beträgt im Testbetrieb auf deutschen Straßen rund 100 bis 150 Watt – von drei Watt auf einer frisch asphaltierten Autobahn bis zu 613 Watt auf einer holprigen Nebenstraße. Im Kundenfahrbetrieb entspricht dies einer CO₂-Ersparnis von bis zu drei Gramm pro Kilometer“. Klingt wenig, ist aber genug, um über eine Serienfertigung nachzudenken.

Allerdings lohnt es sich nur mit einem effizienten 48-Volt-Bordnetz. Audi will es in einer ersten Ausbaustufe als Teilnetz mit einer 0,5 kWh fassenden Lithium-Ionen-Batterie 0,5 und 13 kW Spitzenleistung einführen. Ein Gleichspannungswandler verbindet das 48-Volt-Teilbordnetz mit dem 12-Volt-Hauptbordnetz. In einer für 2017 geplanten zweiten Ausbaustufe soll es in einem neuen Audi-Modell zum Hauptbordnetz werden und mit einem Mild-Hybridantrieb zusammenarbeiten. Als Einsparpotenzial verspricht Audi bis zu 0,7 Liter pro 100 Kilometer – verrät allerdings noch nicht, welcher Kraftstoff es sein wird. (fpi)