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Die Hybridvariante ist nicht nur sparsamer und umweltschonender, sondern auch deutlich durchzugstärker. E- und Verbrennungsmotor bringen es gemeinsam auf 514 Newtonmeter gegenüber 360 Nm beim herkömmlichen 3.6 FSI. So ist der Hybrid mit 7,6 Sekunden beim Spurt von 0 auf 100 km/h nahezu eine Sekunde schneller. Noch eindrucksvoller wird die Kraft des kombinierten Antriebsystems im Durchzugsvermögen deutlich. Statt 21,4 Sekunden benötigt der Q7 Hybrid nur 15 Sekunden, um von 60 km/h auf 120 km/h zu beschleunigen, und das, obwohl der Elektroantrieb 110 Kilogramm Mehrgewicht mit sich bringt.
Der Q7 Hybrid fährt völlig lautlos im reinen E-Betrieb an. Je nach Druck auf das Gaspedal springt der 3,6-Liter-Benziner ab einer Geschwindigkeit von 30 km/h automatisch an. Umgekehrt schaltet er sich ab einer Geschwindigkeit von unter 90 km/h wieder ab, sobald der Fuss vom Gaspedal genommen wird. Möglich wird dies durch die Parallelanordnung der beiden Motoren und eine Trennkupplung. Übliche Systeme arbeiten leistungsverzweigt und mit einem separatem Generator und Getriebe für den E-Motor und lassen das so genannte "Segeln" nicht zu.
Um das Gleiten des Autos bei abgeschaltetem Motor bei so hohen Geschwindigkeiten zu realisieren sind im Hybrid-Q7 eine elektrische Servolenkung und eine elektrische Unterdruckpumpe für die Bremse verbaut. Ihre Funktionsfähigkeit bleibt auch ohne Motorleistung erhalten. Die Klimaanlage arbeitet ebenfalls elektrisch.
Der Sechszylinder geht ausserdem aus, wenn der Wagen länger als drei Sekunden steht. Nach einem Tritt aufs Gaspedal springt er dann wieder an. Fahren mit reinem Elektroantrieb ist bis etwa 50 km/h möglich. Die maximale Reichweite beträgt zwei Kilometer. Spätestens dann muss der FSI die Batterie wieder aufladen.
Die Nickel-Metallhydrid-Batterie ist in der Reserveradmulde untergebracht. Der Elektromotor kann die beim Bremsen oder der Schubfahrt bergab gewonnene kinetische Energie zum Aufladen der Batterie nutzen.
Für die jeweils optimale Ab- und Zuschaltung sorgt eine komplexe Steuerungselektronik, die den Einsatz der beiden Motoren koordiniert. Dabei werden vor allem Fahrbefehle wie Gas geben und Bremsen sowie die Geschwindigkeit und der Ladezustand der Batterie berücksichtigt. Die kompakte Bauweise des Audi-Hybrid-Systems kostet keinerlei Platz im Innenraum des Q7. Auch der Hybrid ist als Siebensitzer nutzbar.