Von der Idee bis zu der Erprobung – alles unter einem Dach

„Das neue Projekthaus ist ein weiterer großer Schritt in die Elektromobilität“, sagt Michael Dick, Vorstand Technische Entwicklung. „Hier bauen wir mit Blick auf die künftigen Fahrzeugserien wichtige Entwicklungs- und Fertigungskompetenzen bei den Hochvolt-Batterien auf.“ Neben dem Prototypenbau ist auch eine künftige Kleinserienfertigung vorstellbar, so Dick. Auf einer Fläche von 3500 m² umfasst das Projekthaus drei große Teilbereiche: das so genannte Batterie-Technikum, ein Prüffeld und einen Bürotrakt mit 84 Arbeitsplätzen. Mehr als 100 Spezialisten stammen aus verschiedenen Audi-Entwicklungsbereichen, aus der Produktion und dem Vorseriencenter. Zwei Doktoranden vom Institut Isea (Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe) der RWTH Aachen ergänzen das Team. Als wichtiger externer Partner liefert Panasonic die Batteriezellen.

Audi setzt schon früher an: beim Aufbau der Batteriesysteme. Die Anforderungen hierbei sind hoch und teilweise widersprüchlich. Das Batteriesystem eines Elektroautos muss leicht und kompakt sein und dabei möglichst viel Energie bereitstellen. Es muss etwa zehn Jahre, Tausende von Ladevorgängen und rund 160 000 Kilometer Fahrleistung überstehen, ohne nennenswert an Leistungsfähigkeit zu verlieren. Unabhängig von der Außentemperatur muss es stets im geeigneten Temperaturbereich – etwa 25 bis 45 C° – bleiben, was eine Kühlung erfordert. Ivo Muth, Leiter Elektrik/Elektronik-Produktion: „Wir wollen alles, was das Fahrzeug bewegt, als Eigenleistung erbringen können. Im elektromobilen Zeitalter steht die Hochvolt-Batterie im Fokus.“ Im Batterie-Technikum wurden bislang schon cirka 70 Akkus für den Audi A1 e-tron und den Audi R8 e-tron aufgebaut. Derzeit entstehen Prototypen für Fahrzeuge wie den Audi A6 L e-tron concept. Eine der Anlagen im Batterie-Technikum überprüft die prismatischen Flachzellen. Eine weitere presst sie zu Zellmodulen zusammen. Diese bestehen aus unterschiedlich vielen Zellen, die durch Trennelemente voneinander isoliert werden. Beim nächsten Schritt, der elektrischen Kontaktierung, werden die einzelnen Zellen der Zellmodule miteinander verbunden. Dabei werden durch optimierte Montageprozesse hervorragende Werte bezüglich des Übergangswiderstands erzielt. Parallel werden auch stoffschlüssige Verbindungstechniken untersucht. Die Spannungslage überschreitet am Ende dieses Prozessschritts die für Personen ungefährliche Grenze von 60 V. In der 48 kWh-Batterie des R8 e-tron werden die Zellmodule in mehreren Lagen übereinander montiert.

Abschließend versehen die Mitarbeiter die Einheiten noch mit Diagnose-Leitungen. Der vorletzte Arbeitsschritt ist die Endmontage. Die Batteriesysteme erhalten dabei ihr Gehäuse – aus Kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff. Nach der Initialisierung absolviert jede Batterie noch einen umfassenden Testzyklus in der am Ende stehenden Testanlage. Neben dem Batterie-Technikum liegt das Prüffeld. Hier testen die Entwickler die Batterien in verschiedenen Entwicklungsständen – als Zellen, als Module und als komplette Einheiten. Die Prüfstandsläufe simulieren den späteren Betrieb im Fahrzeug. wm