Porsche In den Stromschnellen

In den Stromschnellen

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Lesedauer: 7 min
08.10.2020

Der Taycan setzt neue Maßstäbe für elektrisch angetriebene Sportwagen: Innovative Spitzentechnologie, ausgerichtet an den alltäglichen Bedürfnissen der Autofahrer. Ein besonderes Highlight sind die von Porsche Engineering entwickelten Reichweitenmanagement-Funktionen.

Start in eine neue Ära: Der Taycan ist der erste rein elektrische Sportwagen von Porsche.

Mit dem Taycan startet Porsche in eine neue, rein elektrisch angetriebene Ära. Und wie: Ein Tritt aufs Fahrpedal, und zwei E-Maschinen an den Achsen entfalten ihre imposanten Kräfte. Eine Overboost-Leistung von bis zu 560 kW (761 PS) beschleunigt den Taycan Turbo S – so als würde ein Pfeil abgeschossen. Mit nur minimalem Geräusch sprintet er in 2,8 Sekunden von 0 auf 100 Kilometer pro Stunde, in 9,8 Sekunden zeigt der Tacho 200 Kilometer pro Stunde, und erst bei 260 Kilometern pro Stunde ist die Höchstgeschwindigkeit erreicht. Keine Frage: Sowohl der Taycan Turbo S wie auch der bis zu 500 kW (680 PS) starke Taycan Turbo sind reinrassige Porsche Sportwagen, mit Tugenden, die ihre von Verbrennungsmotoren getriebenen Verwandten seit Jahrzehnten auszeichnen. Doch zugleich ist das viertürige und viersitzige Coupé anders als alle übrigen Porsche-Modelle. Von Grund auf als rein elektrisch angetriebener Sportwagen konzipiert, haben die Ingenieure alle Freiheiten genutzt, um das technisch Machbare aus dem Fahrzeugkonzept herauszuholen.

„Wichtig war dabei, die Batterie-Performance auf souveräne Dauerleistung zu trimmen“, sagt Dr. Bernd Propfe von der Porsche AG. Der Projektleiter für die Taycan-Plattform hat den Sportwagen in Straßentests viele Tausend Kilometer gefahren. „Gerade in Alltagssituationen spielt der Taycan seine Stärken aus: So lange Energie im Akku ist, steht die volle Performance jederzeit bereit.“ Der Taycan sei sehr einfach zu fahren, sagt Propfe: „Ich habe mich auf jeden Kreisverkehr gefreut.“ Denn die integrierte Fahrwerkregelung analysiert und synchronisiert alle Fahrwerksysteme in Echtzeit, etwa die adaptive Luftfederung und die elektromechanische Wankstabilisierung. Wird gebremst, dann zumeist über die zwei E-Maschinen und ohne Aktivierung der Radbremsen – die hohe Rekuperationsleistung von bis zu 265 Kilowatt macht es möglich.

Taycan Turbo S - Aerodynamik

Beste Aerodynamik aller Porsche-Modelle
Seine ausgezeichnete Straßenlage verdankt der knapp fünf Meter lange und zwei Meter breite Taycan nicht zuletzt der Batterie mit 93,4 Kilowattstunden Energieinhalt, die inklusive Rahmen und Kühlung rund 630 Kilogramm wiegt. Das sogenannte Skateboard ist mit Aussparungen versehen – „Fußgaragen“ für die Füße der Passagiere auf den Rücksitzen. So reisen sie komfortabel, obwohl der Taycan die porschetypische Silhouette mit einer nach hinten abfallenden Dachlinie hat. Das aerodynamische Design trägt dazu bei, dass der Taycan mit einem cW-Wert ab 0,22 den besten Wert aller aktuellen Porsche Modelle aufweist – und damit weniger Energie verbraucht und seine Reich-weite erhöht.

Für viele Autofahrer sind gerade dies entscheidende Kriterien beim Kauf eines Elektroautos. Gemessen mit dem WLTP-Testverfahren hat der Taycan Turbo eine Reichweite von bis zu 450 Kilometern, der Turbo S von bis zu 412 Kilometern. Als erste Serienautos über-haupt nutzen beide statt der üblichen 400 Volt eine Systemspannung von 800 Volt. Das reduziert die Lade­dauer deutlich: Bei maximaler Ladeleistung an einem Gleichstrom-Schnelllader sind die Akkus innerhalb von 22,5 Minuten von fünf auf bis zu 80 Prozent gefüllt; nach gut fünf Lademinuten kommt man rund 100 Kilometer weit. Zu Hause an einer Wechselstrom-Wallbox mit elf Kilowatt benötigt man für die 80 Prozent circa sechs Stunden.

Stark beeinflusst wird die Reichweite vom individuellen Fahrstil und von der Wahl eines der vier Fahrmodi des Taycan. Sie liefern spezielle Einstellungen, um die Möglichkeiten des Antriebs optimal zu nutzen. Wer es besonders agil und dynamisch mag, wählt „Sport“ oder sogar „Sport Plus“. Wem die Reichweite besonders wichtig ist, der wählt die „Normal“-Grundstellung oder „Range“: „In diesem Modus wird mit einer maximal effizienten Allrad-Verteilung gefahren. Die Höchstgeschwindigkeit ist auf 90 bis 140 Kilometer pro Stunde begrenzt, über das Fahrpedal jedoch immer übertretbar“, sagt Volker Watteroth, Entwicklungsingenieur bei Porsche Engineering. „Kühlluftklappen, Fahrwerkniveau und Heckspoiler sind bei Range auf minimalen Luftwiderstand eingestellt. Klimaanlage, Hydraulikpumpen, Luftfederung und die Hauptscheinwerfer werden im effizientesten Modus betrieben.“

Damit kommt man weiter, doch irgendwann ist auch hier die Batterie leer. Und es ist wie im Motorsport: Ein gut getimter Boxenstopp ist das A und O, und niemand möchte auf offener Strecke liegenbleiben. Damit das nicht passiert, hat Porsche mit dem Taycan drei clevere Funktionen eingeführt, die Langstreckenfahrten mit einem Elektrofahrzeug deutlich komfortabler machen. Das ist zum einen die Restreichweitenberechnung, die bei Porsche Engineering seit 2012 entwickelt wird. „Sobald der Fahrer ein Ziel eingibt, bestimmt ein intelligenter Algorithmus aufgrund der Kenntnis der vorausliegenden Strecke, des aktuellen Verkehrs und weiteren Umweltbedingungen präzise die Restreichweite“, sagt Holger Meister, Entwicklungsingenieur bei Porsche Engineering.

Auswahl der Fahrmodi: „Sport Plus“ und „Sport“ sind besonders agil, während „Normal“ und „Range“ die Reichweite optimieren.
Taycan Modelle - Porsche InnoDrive inkl. Abstandsregeltempostat.

„Sobald der Fahrer ein Ziel eingibt, bestimmt ein intelligenter Algorithmus aufgrund der Kenntnis der vorausliegenden Strecke, des aktuellen Verkehrs und weiteren Umweltbedingungen präzise die Restreichweite.“ Holger Meister, Entwicklungsingenieur.

Das System lernt mit jedem Kilometer
Dabei analysiert die Restreichweitenberechnung auch Daten aus dem Fahrzeug: Mit welchem Tempo wird bevorzugt gefahren? Welche Einstellung hat die Klimaanlage? Das System lernt Kilometer für Kilometer dazu und schätzt die Reichweite ein – und zwar in Echtzeit: Ein Stau verändert die Ankunftsprognose ebenso wie eine zügige Fahrt auf der Überholspur. Diesen Ansatz nutzt auch der Charging Planner, die zweite neue Funktion im Taycan. Als Teil der Navigationsfunktion plant die Software Ladestopps, damit der Taycan am Zielort noch über eine Mindestreichweite verfügt.

„Wir möchten die Ladestopps so kurz wie möglich halten“, sagt Watteroth. Deshalb bevorzugt der Charging Planner sogenannte High Performance Charger (HPC), die eine Ladeleistung von 350 Kilowatt bieten. Um dort mit maximaler Performance zu laden, wird die Batterie auf die optimale Temperatur vorkonditioniert.

Der Funktionsumfang des Charging Planners lässt sich mit dem optionalen Porsche Intelligent Range Manager (PIRM) erweitern, der dritten neuen Taycan-Funktion. Durch optimale Auswahl der Systemparameter kann die Reisezeit im Fahrmodus „Range“ gegenüber der Route in anderen Fahrmodi zum Teil deutlich verringert werden. Hierzu werden die Ladestopps, das Geschwindigkeitsprofil und Klimatisierungseinstellungen optimiert. „Bei einer Erprobung in Frankreich haben wir zwischen den Ladestopps mehr als 400 Kilometer geschafft, ohne dass wir auf Komfort der Klimatisierung verzichten mussten, und waren deutlich früher am Ziel als die Gruppe, die ohne PIRM gefahren ist“, sagt Watteroth.

Seit 2015 entwickelt Porsche Engineering die Reichweitenmanagement-Funktionen mithilfe eines virtuellen Taycan. „Er verfügt über ein hinsichtlich Fahrleistung und Verbrauch validiertes Antriebsstrangmodell, ein Kabinenmodell für die Innenraumklimatisierung und ein Thermomodell für die Hochvoltbatterie“, sagt Watteroth. „Um die Funktionen zu überprüfen, haben wir ein Modell geschaffen, das Streckendaten inklusive Ladesäulen enthält und Verkehrssituationen und Fahrverhalten simuliert. Noch bevor der Taycan eine Straßenzulassung hatte, konnten wir mit dem virtuellen Taycan Langstreckenfahrten durchführen und die Reisezeit optimieren. Auch die Serienapplikation wurde am virtuellen Fahrzeug durchgeführt.“

Inzwischen arbeiten die Ingenieure von Porsche Engineering bereits an einer neuen Generation des Reichweitenmanagements. „Wir werden genau hinhören, wenn wir von den Taycan-Kunden erste Rückmeldungen bekommen, und unsere Funktionen dann entsprechend optimieren“, sagt Meister. Und weil die von Porsche Engineering entwickelte Reichweitenberechnung im gesamten VW-Konzern über alle Antriebsarten hinweg eingesetzt wird, wird das Team seine Expertise auch in künftige Porsche- und Konzernmodelle einbringen. Nach dem Motto: Das Bessere ist der Feind des Guten.

Text erstmalig erschienen im Porsche Engineering Magazin, Ausgabe 2/2019.