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Alternative Antriebe
 

Opel Ampera (3) - Die Batterie


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Die Batterietechnik  

Aufbau

Die Batterie im Ampera ist eine der ersten Lithium-Ionen-Akkus, die in einem Großserienfahrzeug angeboten werden. Die speziell für den Ampera entwickelte T-förmige, 198 Kilogramm schwere Lithium-Ionen-Batterie mit einem Speichervermögen von 16 kWh besteht aus neun Batteriemodulen mit insgesamt 288 Zellen. Sie ist platzsparend und schwerpunktgünstig in einem Mitteltunnel im Unterboden untergebracht und von schützenden Stahlschienen eingefasst.

Opel Ampera

Die Lithium-Ionen Batterien des Opel Ampera befinden sich gut versteckt im Mitteltunnel © GM Company

Die Zellen sind in polymerbeschichteten Aluminiumgehäusen untergebracht. Diese vor allem thermisch effiziente Methode hält selbst extremer Hitze oder Kälte sowie starken Temperaturschwankungen sicher stand. Jede Zelle hat ungefähr DIN A5-Größe, ist weniger als 6,5 Millimeter dick und wiegt etwa 450 Gramm. Sie enthält eine Kohlenstoff-Anode (negative Elektrode), eine Mangan-Kathode (positive Elektrode) sowie einen sicherheitsverstärkten Separator, der die Elektroden einerseits isoliert und gleichzeitig die Ionen zwischen den Zellelementen passieren lässt.

Für die chemische Zusammensetzung der Batterie kommt die moderne Lithium-Ionen- anstelle von Nickel-Metallhydrid-Technologie zum Einsatz, weil sich auf diese Weise bei gleichem Volumen zwei- bis dreimal mehr Energie speichern lässt. Lithium-Ionen-Batterien sind also effizienter, bieten eine größere Variabilität bei Konstruktion und Platzierung im Fahrzeug und haben eine geringere Selbstentladung. Zudem sind sie weniger anfällig für das sogenannte „Lazy-Battery-Syndrome“, bei dem die maximale Energiekapazität durch wiederholtes Aufladen nach Teilentladung allmählich nachlässt.

Opel Ampera Batterie

Einblick in die Batterie des Opel Ampera im Mitteltunnel © GM Company

Temperaturregelung

Als Besonderheit kann die flüssigkeitsbasierte Temperaturregelung den Ampera-Akku je nach klimatischen Bedingungen heizen oder kühlen. Denn Temperaturschwankungen haben großen Einfluss auf die Batterieleistung. Aus diesem Grund wird die Temperatur des Akkus im Ampera kontinuierlich von einem Wärmekontrollsystem mit innovativem Flüssigkeitskühlkreislauf überwacht, das zugunsten einer optimalen Leistungsabgabe und hoher Dauerhaltbarkeit die Batterietemperatur reguliert. Dabei zirkuliert das Kühlmittel durch eine Reihe von Kühlrippen in den Batteriemodulen. Bei kühlen Außentemperaturen wird die Batterie für volle Leistungsfähigkeit während des Ladevorgangs vorgeheizt. Bei heißem Wetter - für eine Batterie die größte Belastung - wird sie beim Aufladen gekühlt. Im Fahrbetrieb versorgt entweder die Batterie selbst oder - im Range-Extender-Modus - der Benzinmotor das Thermo-Managementsystem mit der nötigen Energie.

Batterie Management

Für einen optimalen Betrieb überwacht das Batterie-Managementsystem die Batterie kontinuierlich und in Echtzeit. Zu diesem Zweck werden mehr als 500 Kontrollfunktionen zehnmal pro Sekunde ausgeführt, die den Zustand des Akkus analysieren. Rund 85 % dieser Prozesse überprüfen den sicheren Betrieb der Batterie, während die verbleibenden 15 % Leistung und Alterung überwachen.

GM entschied sich für ein prismatisches Zellformat und Lithium-Mangan-Technologie, um Langlebigkeit und eine hohe Leistungsabgabe bei ausgewogener Temperaturentwicklung zu erzielen. Diese chemische Zusammenstellung erlaubt die Ladung und Entladung mit hohen Strömen, was der Beschleunigung ebenso wie der Energierückgewinnung beim regenerativen Bremsen und damit dem Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs entgegenkommt.

Eine komplette Auf- und Entladung der Batterie verkürzt deren Lebensdauer. Das Energiemanagement im Ampera sorgt deshalb dafür, dass die Batterie nie vollständig ge- oder entladen und so kontinuierlich in einem optimalen Ladungsbereich gehalten wird. Die so entstehenden Pufferzonen kommen der Lebensdauer zugute. In herausfordernden Fahrsituationen, wie beispielsweise auf längeren, schnell gefahrenen Steigungsstrecken in alpinem Gelände, hebt der Bergmodus die untere Grenze der Batterieladung an, um dauerhaft eine ausreichende Energieversorgung sicherzustellen.

Opel Ampera

Die Bauteile sind kompakt untergebracht © GM Company

Aufladen

Der Ampera lässt sich einfach aufladen. An einer haushaltsüblichen 230-Volt-Steckdose mit 16 Ampere-Sicherung ist die Batterie in rund vier Stunden wieder gefüllt. Zudem lässt sich der Ladevorgang so programmieren, dass Strom außerhalb der Spitzenzeiten – beispielsweise nachts – zum Laden genutzt werden kann. Zum Ampera-Lieferumfang gehört ein sechs Meter langes Stromkabel samt Trommel, das gut erreichbar im Kofferraum verstaut ist. Ein Adapter für den passenden Stromanschluss in anderen europäischen Ländern ist ebenfalls dabei. Eine spezielle Anschlussbox am Ladekabel verhindert, dass eine unpassende Stromquelle die Batterie beschädigt. Das System ist mit LED-Statusanzeigen versehen, die bei Verbindung mit einer Stromquelle entweder grün leuchten oder rot blinken. Wenn alle LEDs grün leuchten, kann das Fahrzeug geladen werden. Blinkt eine rot, ist das Laden nicht möglich. Entweder liegt die Spannung der Stromquelle nicht im zulässigen Rahmen oder die benutzte Steckdose ist nicht sicher geerdet. Es lassen sich vier Ladestromstärken wählen, die per LED angezeigt werden: 16 A, 13 A, 10 A oder 6 A.

Opel Ampera Aufladung

Der Opel Ampera lässt sich in 4h aufladen © GM Company

Ladestatusanzeige im Fahrzeug

Oben auf der Instrumententafel befindet sich mittig, nahe der Windschutzscheibe, die Ladestatusanzeige. Die Batterie-Ladeverfahren lassen sich über den Touchscreen auf der Mittelkonsole abrufen und auswählen. Dazu ist der Schalter „Effizienz“ auf der Mittelkonsole oder die Schaltfläche „Laden“ oben auf dem Touchscreen zu betätigen. Drei Ladeverfahren stehen zur Wahl:

Sofortiges Laden:

Der Ladevorgang beginnt, sobald das Fahrzeug mit einer elektrischen Steckdose verbunden wird. Der Monitor zeigt den Ladezustand sowie die voraussichtliche Dauer an.

Verzögertes Laden zum Abreisezeitpunkt:

Über den Touchscreen wird ein Abreisezeitpunkt ausgewählt. Der Ladevorgang ist dann zu diesem Zeitpunkt abgeschlossen.

Verzögertes Laden nach Strompreis und Abfahrtszeit:

Der Fahrer kann Geld sparen, indem er entscheidet, zu welcher Tageszeit der Ampera seine Batterie auflädt. Dafür wählt der Ampera die Ladezeit der Batterie in Abhängigkeit von vorgewähltem Abfahrzeitpunkt und Stromtarif. Das Fahrzeug lädt in diesem Fall zum günstigsten Strompreis. Um diese Funktion zu nutzen, sind entsprechende Informationen vom jeweiligen Stromanbieter im Ampera zu hinterlegen.

Display

Statt der üblichen Rundinstrumente erleichtert das Driver Information Center (DIC) mit einem konfigurierbaren Farbdisplay die Bedienung des Ampera. Das DIC garantiert ein Maximum an Bedienungskomfort zusammen mit einem zweiten Farbdisplay mit Touchscreen auf der Mittelkonsole. Hierüber lassen sich Infotainment- und Navigationssystem, die Klimaanlage und die Antriebsprogramme bedienen sowie Ladestand und -funktionen der Batterie kontrollieren.

 

 Opel Ampera Display

Opel Ampera Display mit Energieverbrauch, Fahrmodi, Und Fahreffizienzanzeige © GM Company

Energie-Verbrauchsanzeige Effizienztipps

Der Ampera zeichnet Daten auf, mit denen der Fahrer den Energieverbrauch auf einem zentralen Bildschirm abrufen kann. Drei Anzeigen können über den Touchscreen auf der Mittelkonsole aufgerufen werden:

  • Die Anzeige Energieverbrauch dokumentiert alle Daten der Fahrzyklen seit dem letzten Aufladen der Batterie. Die Werte zeigen sowohl die zurückgelegte Distanz im reinen Batteriebetrieb als auch die gefahrene Strecke im Range-Extender-Modus. Abrufbar ist außerdem der Benzinverbrauch insgesamt sowie im Durchschnitt. Abgefragt werden kann zudem der Durchschnittsverbrauch des Ampera seit Inbetriebnahme.

  • Die Anzeige Energieeffizienz informiert den Fahrer über die energetische Effizienz des aktuellen Fahrzyklus, basierend auf dem persönlichen Fahrstil und den gewählten Einstellungen der Klimaanlage.

  • Die Anzeige Effizienztipps liefert Hinweise zur Reduzierung des Energieverbrauchs und zur Erzielung größerer Reichweite. Beispielsweise spart der Ampera-Fahrer Batterie-Strom und gewinnt dadurch an Reichweite, wenn er die Sitzheizung einschaltet, statt die Innenraumtemperatur über die Klimaanlage zu erhöhen.

Die Energiefluss-Anzeige informiert den Fahrer auf dem Touchscreen in Echtzeit über den Energiefluss zwischen Batterie, Elektroantrieb, Range-Extender und den angetriebenen Rädern. Es stellt den laufenden Energieverbrauch dar und gibt dem Fahrer in Kombination mit der Fahreffizienz-Anzeige einen Einblick in das Zusammenspiel zwischen Energiefluss und Fahrzeug-Performance. Die Fahreffizienz-Anzeige neben dem Tachometer im DIC informiert den Fahrer mittels eines sich drehenden Balls über die Fahrweise: Der Ampera ist immer dann besonders sparsam unterwegs, wenn sich der Ball im Zentrum der Grafik befindet. Je nach Geschwindigkeit und Stärke der Beschleunigung beziehungsweise Verzögerung verfärbt sich der Ball und bewegt sich innerhalb der Fahreffizienz-Anzeige nach oben oder unten.

Opel Ampera Display

Über das zweite Display lassen sich unter anderem Ladestand und -funktionen der Batterie kontrollieren © GM Company

Eco-Stellung der Klimaanlage

Mit der Aktivierung des „Eco-Knopfes“ auf dem Klimaanlagen-Touchscreen kann der Fahrer die Reichweite vergrößern. Klimaanlage und elektrische Heizung arbeiten so, dass die gewünschte Temperatur besonders batterieschonend erreicht wird. Im Komfort-Modus sorgt die Klimaanlage entsprechend schneller, aber auch energieintensiver für die gewählten Temperaturwerte. Alternativ kann die Reichweite weiter erhöht werden, wenn statt Klimaanlage und Heizung lediglich das Gebläse aktiviert wird.

 

Quelle: GM Company



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Johannes Wiesinger
bearbeitet: 19.02.2015

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