Klimatests unter Extrembedingungen im Klima-Windkanal

Minus 18 Grad Celsius. Eine Eisschicht bedeckt die Frontscheibe. Der Audi SQ8 Sportback e-tron¹ wartet in der Audi Konditionierungsbox des Klima-Windkanals auf seinen Test. Um das Elektrofahrzeug entsprechend einzueisen, wurde vorab Wasser auf die Frontscheibe gesprüht um die gesetzlich geforderte Eisschicht zu erzeugen. Ein Mitarbeiter setzt sich in den Audi SQ8 Sportback e-tron¹ und aktiviert „Defrost High“, die maximale Gebläsestufe der Klimaanlage auf die Frontscheibe. Nach drei Minuten bilden sich erste freigetaute Löcher in der Eisschicht der Frontscheibe. Jürgen Ehemann, Leiter Windkanäle Audi, der den Test am Prüfstand beobachtet, scheint zufrieden zu sein: „Das ist das typische Verhalten eines Elektrofahrzeugs, es stellt ab der ersten Sekunde der Klimatisierung Heizleistung bereit. Bei einem Benzinfahrzeug erkennt man erste Abtaulöcher nach etwa fünf Minuten, Dieselfahrzeuge benötigen dafür meist sieben Minuten.“

Wir sind im Audi Klima-Windkanal, im Herzen der Technischen Entwicklung von Audi in Ingolstadt. An verschiedenen Prüfständen kann hier Luftfeuchte genauso reguliert werden wie Wind und Temperatur – von minus 25 bis plus 50 Grad Celsius. Der Test Scheibenentfrostung ist Zulassungsvoraussetzung unter anderem in Europa. In der Durchführungsverordnung (EU) 2021/535 der EU-Kommission ist geregelt, dass jeder Fahrzeugtyp, ob Verbrenner oder Elektro, nach einer vorgegebenen Zeit mindestens ein klar definiertes Sichtfeld in der Frontscheibe enteist haben muss. Der Test Scheibenenstfrostung simuliert unter reproduzierbaren Bedingungen, dass ein Fahrzeug im Winter bei Minustemperatruren im Freien abgestellt ist. Alle Autos müssen die Vorgabe des Tests Scheibenentfrostung erfüllen. Auch die Elektrofahrzeuge Audi SQ8 Sportback e-tron¹ sowie Audi Q8 Sportback e-tron². Michael Zalud, als Leiter Windkanal-Zentrum Audi oberster Herr der Prüfstände: „Wir unterscheiden nicht, ob wir ein Fahrzeug mit Elektro- oder Verbrennungsmotor prüfen. Ein Audi ist ein Audi.“

Die Vorteile, die ein Elektrofahrzeug wie der Audi Q8 Sportback e-tron² bei der Konditionierung kalt oder warm besitzt, sind bestechend, so Zalud: „Bei einem Verbrennerfahrzeug ist Standheizung ja immer auch ein Verbrennungsvorgang, den ich in einer Garage oder Tiefgarage gar nicht starten darf. Und ein Verbrennerfahrzeug im Stand herunterzukühlen geht ebenfalls nicht. Ein Elektrofahrzeug hingegen bietet all diese Möglichkeiten, denn es entstehen durch Aktivierung der Klimatisierung keine Schadstoffe. So lässt sich nicht nur die Standklimatisierung im Winter zum Heizen programmieren, sondern umgekehrt auch die Kühlung im Sommer: Während ich bei 30 Grad am Badesee meine Sachen zusammenpacke, aktiviere ich via myAudi App (abhängig von länderspezifischer Verfügbarkeit) eine Temperatur von 20 Grad im Auto, und beim Aufschließen etwa zehn Minuten später am Parkplatz ist der Audi Q8 Sportback e-tron² angenehm abfahrbereit gekühlt.“

Ein ausgeklügeltes Thermomanagement des gesamten Betriebssystems ist bei einem Elektrofahrzeug noch wichtiger als bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Geht zu viel Energie durch Heizen des Innenraums verloren oder benötigen die Aggregate zu viel Energie zum Kühlen, wird diese Energie zwangsläufig der Traktionsbatterie entzogen, was direkt Reichweitenverlust bedeutet. Ein intelligentes Thermomanagement, das so wenig Energie wie möglich braucht, so viel Umströmung und Durchströmung vom Motorraum nutzt wie möglich, ermöglicht dagegen eine höhere Reichweite.

Deshalb geht es nach der Eis-Konditionierungsbox weiter zum nächsten Audi eigenen Test – in die Hitze des Audi Klima-Windkanals. Hier steht der Audi Q8 Sportback e-tron². Der sogenannte Großglocknertest will absolviert werden. Dabei wird das Streckenprofil des berühmten Alpenpasses über Widerstände der Rollen an den Prüfständen nachgestellt.

Jürgen Ehemann: „Bei Elektrofahrzeugen muss ja die Temperatur der Batterie optimal geregelt werden. Wir können bei uns simulieren, was geschieht, wenn der Audi Q8 Sportback e-tron² im Sommer die Großglocknerstrecke mit oder ohne Anhänger fahren würde. Wird bei Last am Berg zusätzlich die Klimatisierung des Innenraums erhöht, wird auch viel Leistung von der Batterie abgerufen. Die von Audi entwickelte Software entscheidet dann, ob die Wärmeabfuhr von der Batterie wichtiger ist als die Maximalklimatisierung. Das alles können die Audi Ingenieure bei uns prüfen.“

In diesem Fall bedeutet das: Nach fünf Minuten Warmfahren wird der Audi Q8 Sportback e-tron² bei 30 Grad Celsius gefordert: Der Widerstand im Rollenprüfstand simuliert die reale Steigung der Großglockner-Passstraße. Dazu kann im Klima-Windkanal Fahrtwind simuliert werden, der dem Fahrzustand und der daraus resultierenden Kühlung entspricht. Der Audi Q8 Sportback e-tron² muss dann eine Geschwindigkeit von 30 km/h mit simuliertem Anhänger bzw. 55 km/h ohne simulierten Anhänger halten. „Dieser Testfall stellt Extrembedingungen nach, eine relativ hohe Belastung bei niedriger Geschwindigkeit. Wir prüfen dabei, ob der Audi Q8 Sportback e-tron² unter dieser Belastung die volle Funktionsfähigkeit behält“, so Jürgen Ehemann. Doch das sind noch nicht alle Tests für den Audi Q8 Sportback e-tron². Auch eine gerade amerikanische Passstraße bei 50 Grad Celsius muss das Elektrofahrzeug noch bewältigen – ein anderes Belastungsprofil bei höherer Geschwindigkeit als die Serpentinenstrecke des Großglockners.

Das Audi Windkanal-Zentrum

Im Audi Klima-Windkanal können unabhängig von Ort, Witterung und Jahreszeit jederzeit unterschiedlichste reproduzierbare Klimabedingungen aus Sommer und Winter simuliert werden. Das nutzen Audi Ingenieur_innen der Innenraumklimatisierung, der Antriebsentwicklung sowie der Gesamtfahrzeugentwicklung für vielfältige Tests. Dafür werden an unterschiedlichen Prüfständen verschiedene Geschwindigkeits- und Temperaturverläufe sowie Belastungsszenarien nach Definition der Audi Fachabteilungen über Widerstände simuliert.

Homologationsversuche, die Zulassungsvoraussetzung sind, werden überwiegend im Beisein und durch Überwachung unabhängiger technischer Dienste im Audi Windkanal-Zentrum durchgeführt. Dafür arbeitet das Prüflabor des Audi Windkanal-Zentrums nach den Vorgaben die Anforderungen der DIN EN ISO/IEC 17025.

Und für einen weiteren Extremtest wird der Audi Klima-Windkanal auf 35 Grad Celsius erhitzt: 60 Kilometer Strecke mit Höchstgeschwindigkeit. Das entspricht natürlich nicht einer normalen Alltagsnutzung eines Elektrofahrzeugs, doch der Audi Q8 Sportback e-tron² wird dabei auf maximale Belastbarkeit geprüft. Wie eben jeder andere Audi auch. Und das nicht bei einer Erprobungsfahrt irgendwo auf der Welt, sondern auf Prüfständen im Audi Klima-Windkanal.