Die Technik des Porsche Taycan: Sportlicher als der 911?

Porsche baut überwiegend SUV: 2018 waren von 256.255 ausgelieferten Autos 157.489 Macan oder Cayenne (61,5 Prozent). Die klassischen Sportwagen kamen auf gut 60.000 Stück. Das entspricht einem Modellanteil von gerade mal 23 Prozent. Aber die Schwaben verkauften in jenem Jahr eben auch allein 35.573 Exemplare des 911, der Sportwagenikone schlechthin. Porsche ist also nicht nur SUV-Hersteller, sondern auch größter Sportwagenhersteller der Welt.

So gesehen ist es einerseits löblich, dass Porsches erstes Elektroauto nicht wie bei den anderen Premiumherstellern ein SUV mit viel Platz für die Batterie im Boden ist, andererseits auch herausfordernd: Denn auch wenn der Taycan mit 4,96 Metern eher an den Panamera (5,05 Meter) heranreicht: Bei der Höhe unterbietet er die Sportlimousine mit Verbrenner um vier Zentimeter. Seine 1,38 Meter kann er bei höherem Tempo sogar noch um weitere zwei Zentimeter senken und ist dann nur noch 6 Zentimeter höher als der 2+2-sitzige 911 (1,30 Meter).

E-Antrieb senkt den Schwerpunkt

Warum die Zahlenhuberei? Eine geringe Höhe hat großen Einfluss auf sportliches Fahrverhalten – allein schon, weil sich der Fahrer der Straße enger verbunden fühlt, wenn er ihr näher ist. Und natürlich, weil dann in der Regel auch der Schwerpunkt niedriger liegt. Und hier kann der Taycan alle anderen Markengenossen übertrumpfen bzw. unterbieten: Er hat den niedrigsten Schwerpunkt aller Porsche-Modelle sein Massezentrum liegt sogar satte zwei Zentimeter näher am Asphalt als der des 911.

Porsche hat dazu die Packaging-Möglichkeiten des Elektroantriebs konsequent genutzt: Die inklusive Crash-Rahmen 650 Kilogramm schwere 93-kWh-Batterie sitzt wie bei den meisten E-Autos flach im Fahrzeugboden, wurde aber in ihrer Form den Erfordernissen des Viersitzers angepasst: Im Bereich des Fond-Fußraums hat sie große Aussparungen (Fußgaragen), die hinten eine tiefere Sitzposition und mehr Beinraum erlauben. Außerdem ist der Akku im Bereich der Fondsitzbank aufgestockt, um trotz der Aussparungen viel Kapazität unterzubringen. Der aufwendige Rahmen des Akkus aus Alu macht zudem die Karosse doppelt so steif wie die des Panamera.

Ausgeglichene Gewichtsverteilung

Außerdem sitzen die Motoren (vorne 75 Kilogramm, hinten 170 kg) axial und entsprechend tief. Das hilft neben dem Schwerpunkt auch dem Kofferraumvolumen (vorne 80 Liter, hinten 450 Liter). Der elektrische Allradantrieb mittels zweier Motoren sorgt zudem für eine ausgeglichene Gewichtsverteilung zwischen vorne und hinten. Beim 911 liegen weniger als 38 Prozent vorn.

Der achsnahe Antrieb und der kurze Antriebsstrang, schon immer auch ein Charakteristikum des 911 mit seinem Heckmotor, sorgen im Taycan für eine besonders spontane Kraftübertragung. Ein Getriebe gibt es im Elektro-Porsche nur an der Hinterachse. Es hat lediglich zwei Gänge, die Schaltgeschwindigkeit ist genauso schnell wie bei der 8-Gang-Automatik.

E-Antrieb sorgt für extreme Beschleunigung

Warum überhaupt ein 2-Gang-Getriebe, das mit etwa 70 Kilogramm 54 schwerer ist als sein Ein-Gang-Pendant auf der Vorderachse? Und warum nur für die Hinterachse? E-Motoren sind doch ohnehin besonders drehzahlfest – die Maschinen im Taycan schaffen 16.000/min – und das drehmomentstark ab null Umdrehungen. Aber: mit niedrigerer Übersetzung und Überhöhungsschaltung im ersten Gang kann auch der Taycan noch besser beschleunigen.

Der Taycan Turbo S mit 625 PS (761 PS für 2,5 Sekunden im Overboost) und 1.050 Nm schafft den Standardsprint so in 2,8 Sekunden. Das ist rein zufällig 1 Zehntel kürzer als beim letzten 911 Turbo S. Der Taycan Turbo mit gleicher Dauer-Leistung (Overboost-Leistung: 680 PS) und 850 Nm ist mit einer Beschleunigungszeit von 3,2 Sekunden ein Zehntel langsamer als der 911 Turbo zuletzt. Und das obwohl der Taycan mit 2.295 Kilogramm satte 695 Kilogramm mehr wiegt als der 911 Turbo S von 2018. Aber die enorme Power der E-Maschinen bringt den Taycan auch beim Leistungsgewicht nach vorn: Beim 911 Turbo S muss jedes PS rund 2,9 kg (den Fahrer mit eingerechnet) beschleunigen, beim Taycan Turbo S sind es 3,11 kg (mit Overboost). Dabei muss man aber berücksichtigen, dass der Taycan erheblich größer ist als der 911 und Platz für fünf Personen bietet. Um auf das Leistungsgewicht des 911 zu kommen, müsste er 163 Kilogramm abspecken – mit entsprechend kleinerer Karosse gut denkbar.

Neben dem Gewicht ist die Höchstgeschwindigkeit klassischerweise die Domäne der Verbrenners. Hier hält der 911 (Turbo S) tatsächlich einen gewaltigen Vorsprung – allerdings in wenig relevantem Bereich: 330 km/h nannte Porsche für den 911 Turbo S als Spitzentempo, während die Drehzahlgrenze der E-Motoren beim Taycan nicht mehr als 260 km/h erlaubt. Dabei ist der Taycan mit einem cW-Wert von 0,22 bis 0,24 besonders windschlüpfig. Schneller könnte er nur fahren, wenn die Übersetzung länger wäre – dann würde er aber langsamer beschleunigen. Darauf setzte Porsche, weil man das für wichtiger hielt als eine selten nutzbare Höchstgeschwindigkeit.

Auf Querdynamik getrimmt

Tatsächlich sind gute Beschleunigungswerte auch auf den meisten Rundstrecken wichtiger. Und für gute Performance auf der Rennstrecke hat Porsches Elektroauto auch an anderer Stelle überraschend gute Voraussetzungen. Denn seinen niedrigen Schwerpunkt und die ausgewogene Gewichtsverteilung kombiniert er mit allen Fahrwerksfeatures, die Porsche schon seinen Verbrennern spendiert: Eine Allradlenkung reduziert den Wendekreis und verbessert die Agilität bei niedrigem Tempo, zugleich erhöht sie die Kurvenstabilität bei höheren Geschwindigkeiten. Die adaptive Luftfederung kann die Karosse bei höheren Geschwindigkeiten um 2,2 Zentimeter absenken, die Wankstabilisierung (aufpreispflichtig) reduziert die Seitenneigung selbst bei maximaler Querbeschleunigung praktisch auf Null und kann innerhalb von Millisekunden Über- und Untersteuern regeln. Sie arbeitet übrigens wie bei den konventionell angetriebenen Modellen mit 48 Volt, wird jedoch trotzdem aus der Traktionsbatterie (via Spannungswandler) versorgt.

Echte Vorteile bringt ausgerechnet der Elektroantrieb. Seine Fähigkeit zum ansatzlosen, nahezu verzögerungsfreien Krafteinsatz macht ihn dem Verbrenner nicht nur längsdynamisch überlegen, sondern hilft auch der Fahrwerkselektronik: Regeleingriffe der Traktionskontrolle erfolgen bis zu 10 Mal schneller als bei den ohnehin flinken Verbrennern von Porsche, Regelungen des ESP (PSM, Porsche Stability Management) sind 5 Mal schneller – binnen 5 Millisekunden. Das System beherrscht damit sogar Schwimmwinkel jenseits der 90 Grad. Nur die Quersperre auf der Hinterachse ist noch mechanisch – aber immerhin elektronisch geregelt.

Der 911 mag sechs Zylinder und Allradantrieb haben, aber der Taycan hat zwei Motoren für den Vierradantrieb und damit eine blitzschnelle, vollvariable Momentenverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse. Jeder Motor hat einen eigenen Pulswechselrichter (PWR). Der sorgt für die Spannungsänderungen und damit die Dynamik des Magentfeldes, das letztlich den Rotor antreibt. Die Aufgaben des PWR sind vergleichbar mit Gemischzufuhr und Ventilsteuerung in der Verbrennerwelt. Es gibt zwei Varianten des PWR: Eine kann Stromstärken von bis zu 300 Ampere verarbeiten, die andere gar bis 600 A. Beide sind wassergekühlt und erreichen einen Wirkungsgrad von 98,5 Prozent.

Reproduzierbare Maximalleistung

Auch bei den Motoren setzt Porsche auf die Performance-orientierte Variante: Anders als die meisten E-Autos arbeitet der Taycan vorne und hinten mit permanent erregteen Synchronmaschinen (PSM). Sie sind zwar wegen der verwendeten Permanentmagnete teurer, zeichnen sich dafür aber durch hohe Leitungsdichte und entsprechende Bauraumvorteile, sowie einen hohen Wirkungsgrad und günstiges thermisches Verhalten aus. Porsche wickelt zudem die Rotoren im so genannten Hair-pin-(Haarnadel)-Schema. Das erhöht den Kupferfüllgrad gegenüber herkömmlicher Wicklung von etwa 45 auf 70 Prozent. So sind die Drähte auch einfacher zu isolieren und besser zu kühlen.

All das zahlt auf hohe Dauerleistung und Reproduzierbarkeit der Fahrleistungen ein. Gleich 26 Mal hintereinander hat Porsche Ende Juli ein Vorserienfahrzeug auf einem Flugplatz aus dem Stand von null auf 200 km/h beschleunigt. Als Durchschnitt der Messfahrten ergab sich laut Hersteller ein Beschleunigungswert von unter zehn Sekunden. Die Differenz zwischen schnellster und langsamster Beschleunigung lag bei 0,8 Sekunden. Als Werksangabe für die Beschleunigung von 0 bis 200 km/h gibt Porsche 9,8 Sekunden an und verspricht, dass das mehr als zehn Mal wiederholbar ist. Das ist nicht mal bei jedem Verbrenner mit Launch-Control so. Die Fahrwerker berichten allerdings, dass selbst gut trainierte Taycan-Testfahrer nach dem Spezialtest aus zehn Maximalbeschleunigungen auf 200 km/h und zehn Vollbremsungen aus diesem Tempo einen Tag frei brauchen – zur Regeneration.

Weniger Gewicht und schnelles Laden

Damit die Batterie in der Lage ist, bei solchen Beschleunigungsorgien blitzartig ganz viel Energie abzugeben, arbeitet Porsche beim Taycan mit 800 Volt Betriebsspannung, doppelt so viel wie bei den meisten Elektroautos. Auch das zahlt wieder auf Dauerbelastbarkeit und Reproduzierbarkeit ein, weil der Taycan vergleichsweise weniger Stromstärke braucht – denn elektrische Leistung ergibt sich als Produkt aus Spannung und Stromstärke. Weniger Stromstärke bedeutet zudem weniger dicke Kabel, also weniger Gewicht und weniger Bauraum.

Die hohe Spannung hilft natürlich auch dem umgekehrten Weg der Energie zurück in die Batterie. So kann der Taycan einerseits besonders viel rekuperieren (265 kW) und andererseits besonders schnell laden (mit bis zu 270 kW). Das heißt, den Ladehub von 5 Prozent auf 80 Prozent schafft die Batterie bestenfalls in 22,5 Minuten oder anders ausgedrückt: 100 Kilometer Reichweite (nach WLTP) sind in 5 Minuten nachgeladen.

Schnellladung erhöht Reisegeschwindigkeit

Weitere Strecken so schnell zurücklegen wie ein Sportwagen mit Verbrennungsmotor, der zwischendurch nur zig Liter Benzin binnen Minuten nachtanken muss, kann der Taycan noch nicht. Aber bei Erprobungsfahrten auf dem Hochgeschwindigkeits-Kurs im italienischen Nardo legten Taycan-Prototypen innerhalb von 24 Stunden genau 3.425 Kilometer zurück. Das entspricht einer Durchschnittsgeschwindigkeit von rund 143 km/h mit Ladestopps. Dabei fuhr der Elektrosportwagen zwischen 195 und 215 km/h schnell, obwohl die Außentemperatur bei 42 Grad lag. Mit einem 911 Turbo könnte man vermutlich auch im öffentlichen Straßenverkehr ab und zu höhere Geschwindigkeiten erreichen. Ein erheblich schnellerer Durchschnitt ist aber bei der heutigen Verkehrsdichte nur schwer vorstellbar.

Rekuperation – sportliche Effizienz

Gerade für wechselnde Geschwindigkeiten auf verkehrsreichen Fernstraßen hat die Beschleunigungsdynamik des Taycan gegenüber Verbrennern den größten Effizienzvorteil: Die E-Maschinen können die Verzögerung von 90 Prozent aller Bremsmanöver durch Rekuperation erledigen und gewinnen so die aufgebaute Bewegungsenergie zurück. Noch effizienter ist das Segeln, sprich das antriebslose Gleiten.

Darum rekuperiert der Taycan standardmäßig auch nicht beim bloßen vom „Gas“ Gehen, sondern via Bremssystem. Es kombiniert Rekuperation und mechanisches Bremsen so, dass der Fahrer keinen Übergang spüren soll. Für ihn ist die Handhabung damit näher am klassischen Sportwagen-Fahrgefühl als bei E-Autos, die dank Schubrekuperation im Alltag nur mit einem Pedal gefahren werden können. Dabei können aber maximal nur etwa 60 kW rekuperiert werden. Der Taycan schafft eben 265 kW (360 PS), also fast so viel wie die Motorleistung des 911 Carrera. In dem taugt die Bremsenergie dagegen nur zum Erhitzen der Bremsscheiben.

Trotzdem kann der Fahrer im Taycan „gedankenlos“ bremsen, ums Rekuperieren kümmert sich das System. Wie ausgeklügelt die Strategien beim Übergang zwischen beiden Bremsarten ist, mag man daran erkennen, dass auch bei allen Eingriffen des PSM voll rekuperiert wird. Bis zu 0,39 g kann der Taycan ohne die vorne 415 Millimeter großen Bremsscheiben (420 Millimeter Keramik gegen Aufpreis) verzögern. Die halten darum laut Porsches Hochrechnungen gut 800.000 Kilometer, mehr als zehn Mal so lange wie bei herkömmlichen Autos. Wer weniger sportlich unterwegs ist, kann aber auch im Taycan 0,19 g Rekuperation beim vom Gas Gehen einstellen oder die Autorekuperation, die Verzögerungsbedarf mittels Frontkamera erkennt.

E-Sportwagen mit bester Aerodynamik

Wenig Luftwiderstand ist für E-Autos besonders wichtig. Da er mit dem Quadrat der gefahrenen Geschwindigkeit zunimmt, beeinflusst er maßgeblich die Reichweite beim Reisen mit höherem Tempo. Der Taycan hat dank seiner niedrigen Höhe trotz fast zwei Meter Breite eine überschaubare Stirnfläche. Vor allem aber hat er einen sehr guten cW-Wert von 0,22 bis 0,24. Kein Porsche hat einen besseren Wert, der neue 911 schafft 0,29. Der Taycan erreicht die gute Aerodynamik dank voll verkleidetem Unterboden, der Absenkung der Karosse bei höherem Tempo um 2,2 Zentimeter und dank aktiver Elemente. So fährt der Heckspoiler in zwei Stellungen aus und Kühlluftklappen vorne lassen den Luftstrom möglichst sauber an den Vorderrrädern vorbeiziehen oder fächeln in der Performance-Stellung den Bremsen ordentlich Fahrtwind zu. Dann sorgt zudem der ausgefahrene Heckspoiler für Abtrieb.