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Ampera Mobilität Technik

Komplexe Effizienz

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Wie schon in meinem ersten Beitrag erläutert, macht der geräuschlose Elektroantrieb für mich den besonderen Reiz des Ampera aus. Herzstück des Antriebes ist der elektrische Hauptantriebsmotor mit 111 kW/150 PS und einem maximalen Drehmoment von 370 Nm. Ebenfalls an Bord: die 16 kWh fassende Batterie und die 54 kW/72 PS starke Generator-Einheit. Diese startet automatisch, sobald die Batterie den minimalen Ladezustand erreicht hat. Über das Planetengetriebe erfolgt die Kraftübertragung an die Vorderräder. Die drei Kupplungen (C1, C2, C3) sorgen durch vollautomatische und nicht wahrnehmbare Kupplungsvorgänge für den Wechsel zwischen zwei rein elektrischen Modi und zwei Betriebszuständen, die wir als Reichweitenmodus bezeichnen. Ich möchte mich heute zunächst den beiden elektrischen Modi widmen.

Fahren mit Batteriestrom und einem Motor

Fahren mit Batteriestrom und einem Motor

Der erste elektrische Fahrmodus ist auf „geringe“ (bis 100 km/h) Geschwindigkeiten ausgelegt. Dies ist sozusagen der Modus vom Start weg, das heißt die Batterie ist zunächst vollständig geladen, die gespeicherte Energie fließt in die Leistungselektronik und versorgt den Haupt-Elektromotor mit Strom. Dieser wandelt die elektrische Energie in mechanische Energie und gibt diese als Drehmoment über das Verteilergetriebe an die Vorderräder ab. In diesem Modus sind Benzinmotor (ausgeschaltet) und Generator über die Kupplungen C2 und C3 getrennt (Grafik). C1 ist geschlossen und fixiert das Ringrad des Planetengetriebes im Getriebegehäuse.

Höhere Geschwindigkeiten mit Batteriestrom und zwei Motoren

Höhere Geschwindigkeiten mit Batteriestrom und zwei Motoren

Auch bei höherer Geschwindigkeit wird die gespeicherte elektrische Energie aus der Batterie zunächst der Leistungselektronik zugeführt. Im Unterschied zum vorherigen Modus gibt die Elektronik nun aber auch Strom an den Generator ab. Dadurch wird das Wirkprinzip des Generators umgekehrt, d.h. dieser wird auch zum Elektromotor, und wandelt elektrische Energie in mechanische Energie in Form eines zusätzlichen Drehmomentes um. Nun wird die Kupplung C2 geschlossen und verbindet damit das Ringrad mit dem Generator. Gleichzeitig öffnet Kupplung C1. Das Planetengetriebe ist jetzt ausschlaggebend. Denn mit den beiden Motoren und dem Planetengetriebe können wir die zwei Motorgeschwindigkeiten zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit synchronisieren. So arbeitet der Hauptantriebsmotor mit geringerer Drehzahl im effizienten Bereich.

Jetzt fragt man sich natürlich, warum wir das so kompliziert machen mussten. Dazu etwas Elektrotechnik: E-Motoren neigen dazu, bei höherer Drehzahl an Effizienz und Leistung zu verlieren. Da wir den Generator ohnehin an Bord haben, konnten wir den Haupt-Elektromotor auf eine Größe verkleinern, mit der wir ihn ideal bei den – häufiger vorkommenden – niedrigen Geschwindigkeiten nutzen können. Bei höheren Geschwindigkeiten erzielen wir mit den beiden mechanisch über das Verteilergetriebe synchronisierten Motoren die bestmögliche Energie-Effizienz und erreichen Topspeed.

Zusammenfassend kann man also sagen: Durch die geschickte Kombination der beiden elektrischen Maschinen können wir mit dem Ampera sehr effizient elektrisch fahren und erreichen damit die maximale Geschwindigkeit.

Auf die Rolle(n) des Benzinmotors gehe ich in meinem nächsten Beitrag ein.