Die technischen Details: Audi überarbeitet Hybridauto für Rallye Dakar

Audi ist bei der Rallye Dakar 2022 erstmals mit einem innovativen Konzept mit Hybridantrieb angetreten. Der Audi RS Q e-tron trat in der neuen T1 Ultimate Klasse an. Vier Etappensiege zeigten das Potenzial dieses neuen Fahrzeugs.

Im März gewann Audi-Fahrer Stephane Peterhansel die Abu Dhabi Desert-Challenge. Audi war aber nicht in die Weltmeisterschaft eingeschrieben. Im Hintergrund wurde das Auto für die Rallye Dakar 2023 umfangreich weiterentwickelt und trägt nun den Namen RS Q e-tron E2.

Die Karosserie ist vollkommen neu und verfügt über eine deutlich bessere Aerodynamik. Sie hilft, das Gewicht und den Schwerpunkt des Prototyps abzusenken. Neue Betriebsstrategien verbessern die Effizienz des elektrischen Antriebs nochmals.

Im Innenraum und beim Radwechsel profitieren Fahrer und Beifahrer von einer erleichterten Bedienung. "Der E2 übernimmt kein einziges Karosserieteil von seinem Vorgänger", sagt Axel Löffler, der Chefdesigner des Offroad-Prototyps.

Um die vorgeschriebenen Innenraummaße einzuhalten, fällt das bislang zum Dach hin eng eingezogene Cockpit nun deutlich breiter aus. Auch Front- und Heckhaube sind neu gestaltet. "Wir verzichten nun auf die Unterströmung der hinteren Haube links und rechts der B-Säulen."

Oben die neue Version mit verändertem Aussehen und unten die alte

Foto: Audi

"In Verbindung mit geänderten Lay-ups, also optimierten Gewebelagen der Verbundwerkstoffe, reduziert diese Lösung das Gewicht", so Löffler. Zwar müssen T1U-Prototypen künftig 2.100 statt 2.000 Kilogramm wiegen.

Da die erste Generation des RS Q e-tron noch übergewichtig war, galt es trotzdem, mehrere Dutzend Kilogramm einzusparen. Damit einher geht eine Absenkung des Fahrzeug-Schwerpunktes. Vollkommen neu präsentiert sich die Aerodynamik im Karosseriebereich unterhalb der Hauben.

Ihre breiteste Stelle befindet sich in Höhe des Cockpits. Nach vorn und hinten verjüngt sich der Karosseriekörper deutlich. Audi verzichtet nun auf den Teil der Kotflügel, der hinter den Vorderrädern lag und den Übergang zur Tür darstellte.

Mit drei Fahrzeugen tritt Audi im Januar in Saudi-Arabien an

Foto: Audi

Dadurch wird Gewicht gespart und der Luftfluss optimiert. "Der aerodynamische Aspekt ist auch im Wüsten-Rallyesport nicht zu unterschätzen", sagt Löffler. Zwar besitzt die Karosserie durch die neuen Cockpitmaße einen größeren und damit ungünstigeren Querschnitt.

Dennoch gelang es, den aerodynamischen Gesamtwiderstand um rund 15 Prozent zu verringern. Dadurch ändert sich nichts an der Höchstgeschwindigkeit. Sie bleibt im Reglement weiterhin auf 170 km/h begrenzt.

Einen großen Vorteil bietet der verbesserte Luftfluss dennoch. "Er verringert den Energiebedarf des elektrisch angetriebenen Autos weiter", so Löffler. "Die aerodynamische Berechnung haben wir vollständig durch CFD umgesetzt."

Optimiertes Energiemanagement

Der elektrische Antrieb umfasst einen Energiewandler, bestehend aus einem Verbrennungsmotor und einem Generator, sowie eine Hochvoltbatterie und die beiden E-Maschinen an Vorder- und Hinterachse.

Eine entscheidende Rolle spielt dabei das Energiemanagement. Die elektronische Steuerung des aufwendigen elektrischen Antriebs hat sich bei den ersten Rallye-Einsätzen bewährt. Nur in Extremfällen ergaben sich Herausforderungen.

Ein Benzinmotor produziert die Energie für die Batterie der Elektromotoren

Foto: Audi

"So notierte Audi bei der Rallye Dakar in Situationen, in denen die Räder beim Sprung oder auf unebenem Gelände wenig Bodenkontakt hatten, kurzfristige Leistungsüberschüsse. Die FIA greift bereits ab einer Schwelle von 2 Kilojoule Energieüberschuss ein und verteilt Sportstrafen.

"Zum Vergleich: Pro Sekunde fließt innerhalb der zulässigen Grenzen mehr als die einhundertfache Energiemenge an die Motoren", sagt Florian Semlinger, verantwortliche für Software und Prüfstände.

"Wir hätten es uns einfach machen können und unsere Schwelle um mehrere Kilowatt niedriger ansetzen können, aber das hätte Performance-Nachteile bedeutet. Stattdessen haben wir viel Feinarbeit in die Leistungsregler gesteckt."

Zwei einzelne Limits - eines für jede Maschine - berechnet die Software nun im Millisekundenbereich neu. Damit arbeitet sie exakt entlang der zulässigen Grenze. Von einer optimierten Steuerung profitieren auch die sogenannten Nebenverbraucher.

Die Elektromotoren sorgen im Wüstensand für optimale Traktion

Foto: Audi

Die Servopumpe, die Kühlpumpe der Klimaanlage und die Lüfter haben einen messbaren Einfluss auf den Energiehaushalt. Im Lauf der Debütsaison 2022 hat das Rallye-Team von Audi und Q Motorsport wertvolle Erfahrungen gesammelt, die eine bessere Bewertung ermöglichen.

Die Klimaanlage arbeitet so extrem, dass bei konstanter Höchstleistung das Kühlmittel einzufrieren drohte. Künftig läuft die Anlage in einem intermittierenden Betrieb. Dabei spart sie Energie, dennoch schwanken die Innenraumtemperaturen auch über längere Zeiträume nur geringfügig.

Auch bei den Lüftern und der Servopumpe ist die Betriebsstrategie optimiert. So lassen sich die Systeme nun bei den geringeren Belastungen auf den Verbindungsetappen anders regulieren als auf den Wertungsprüfungen.

Erleichterungen im Cockpit und beim Radwechsel

Die Audi-Piloten Mattias Ekström, Peterhansel und Carlos Sainz dürfen sich mit ihren Beifahrern auf neue Arbeitsplätze freuen. Weiterhin liegen die Displays im gewohnten Stil im Sichtfeld des Fahrers und in der Mittelkonsole.

Ebenso bleibt das zentrale Switchpanel mit seinen 24 Feldern erhalten. Die Ingenieure haben die Anzeigen und Bedienelemente jedoch neu strukturiert. "Die Gesamtheit aller Funktionen erzeugt rasch Unübersichtlichkeit", sagt Semlinger.

Das Cockpit wurde für die Fahrer- und Beifahrer neu angeordnet

Foto: Audi

"Deshalb können Fahrer und Beifahrer nun erstmals mit einem Drehschalter aus vier Bereichen wählen." Im Thema "Stage" sind alle Funktionen hinterlegt, die im Wettbewerbsbetrieb wichtig sind - etwa der Speedlimiter in den Sektionen mit Geschwindigkeitsbegrenzungen oder der Wagenheber.

Der Bereich "Road" enthält beispielsweise mit Blinker und Rückfahrkamera Funktionen, die auf den Verbindungsetappen häufig gefragt sind. Die Auswahl "Error" dient dazu, Fehler zu erkennen, zu kategorisieren und zu katalogisieren.

Deutlich erleichtert können die Besatzungen nun nach einem Reifenschaden arbeiten. Einfache, flache und leicht entfernbare Karosseriebauteile ersetzen die bisherigen voluminösen Abdeckungen der Ersatzräder in den Flanken. Es gibt auch neue Zehn-Speichen-Felgen.

Neuer Kraftstoff: Mehr als 60 Prozent Kohlenstoffdioxid eingespart

"Wir verfolgen bei Audi eine konsequente Strategie der Dekarbonisierung", sagt Oliver Hoffmann, Vorstand der Technischen Entwicklung. "Unsere Batteriefahrzeuge und erneuerbarer Strom sind die Leittechnologien." Dazu kommt 2023 ein neuer Kraftstoff.

Um die Kohlenstoffdioxidemissionen weiter zu verringern, setzt Audi beim Kraftstoff für das Rallye-Auto auf reststoffbasierte Produkte, die nicht mit Nahrungsmitteln konkurrieren. Dahinter steht ein Verfahren, das Biomasse in einem ersten Schritt zu Ethanol verwandelt.

Daraus entsteht in weiteren Verfahrensschritten der endgültige Kraftstoff. Abgekürzt lautet der Prozess Ethanol-to-Gasoline (ETG). Als Ausgangsprodukt nutzen die Verfahrenstechniker biogene Pflanzenteile.

Der neue Kraftstoff sorgt zusätzlich für weniger schädliche Emissionen

Foto: Audi

Der Tankinhalt besteht zu 80 Prozent aus nachhaltigen Komponenten, darunter ETG und e-Methanol. Während also das Antriebskonzept grundsätzlich gegenüber konventionellen Systemen bereits weniger Kraftstoff benötigt, ergibt sich nun eine weitere Optimierung.

Diese von Audi vorangetriebene Entwicklung entspricht den strengen chemischen Maßgaben des Kraftstoff-Reglements von FIA und ASO. Sie ähneln den Vorschriften für handelsübliche Kraftstoffsorten mit 102 Oktan.

Ein so hoher Wert garantiert die Klopffestigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemischs beim Verbrennungsvorgang. Mit diesem innovativen Kraftstoff erzielt der Verbrennungsmotor sogar einen geringfügig höheren Wirkungsgrad als mit fossilbasiertem Benzin.

Der Sauerstoffgehalt im reFuel reduziert allerdings die Energiedichte des Kraftstoffes, weshalb der volumetrische Heizwert sinkt. Deshalb wird ein größeres Tankvolumen benötigt. Einen Reglement-Vorteil erhält das Fahrzeug dadurch natürlich nicht, denn Kraftstoffdurchflussmesser ermitteln den Energieverbrauch im Sinne der Chancengleichheit unter den Teilnehmern mit höchster Präzision.

Mit Bildmaterial von Audi.