Opel Ampera Range extender: Ηλεκτρικό Όχημα με κινητήρα Εσωτερικής καύσης

Το Opel Ampera είναι ένα ηλεκτρικό όχημα εκτεταμένης εμβέλειας. Κινείται μόνο ηλεκτρικά αντλώντας ενέργεια από μια μπαταρία λιθίου και ένα κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE). Αν και έχει κινητήρα εσωτερικής καύσης χαρακτηρίζεται από τον κατασκευαστή του σαν ηλεκτρικό, επειδή ο κινητήρας χρησιμεύει μόνον για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και όχι για την κίνηση του οχήματος.

Η ηλεκτρική μονάδα κίνησης που βρίσκεται κάτω από το καπό μαζί με το βενζινοκινητήρα αποτελείται από έναν ηλεκτροκινητήρα κίνησης, έναν ηλεκτροκινητήρα/γεννήτρια και ένα σετ πλανητικών γραναζιών που βελτιώνει τη συνολική απόδοση, μειώνοντας τη συνδυασμένη περιστροφική ταχύτητα των ηλεκτροκινητήρων. Αντίθετα με ένα συμβατικό κινητήρα, δεν υπάρχουν σχέσεις μετάδοσης με κλιμάκωση. Το Ampera κινείται συνεχώς με ηλεκτρισμό. Μία ισχυρή μπαταρία ιόντων λιθίου 16 kWh τροφοδοτεί μία προηγμένη μονάδα ηλεκτροκίνησης 111 kW/150 hp που προσφέρει αυτονομία 40 – 80 km αποκλειστικά με ηλεκτρική λειτουργία με μηδενικούς ρύπους – ανάλογα με τη διαδρομή, το οδηγικό στυλ και τη θερμοκρασία – με μία πλήρη φόρτιση. Σύμφωνα με τον κανονισμό ECE R101 για τη μέτρηση της κατανάλωσης και των εκπομπών CO2, το Ampera καταναλώνει κάτω από 1,6 l/100 km και εκπέμπει λιγότερο από 40 g/km CO2. Στο δρόμο, το ηλεκτρικό σύστημα κίνησης Voltec του Ampera προσφέρει εντυπωσιακές επιδόσεις. Η ροπή των 370 Nm επιτρέπει επιτάχυνση από στάση στα 100 km/h σε περίπου 9 δευτερόλεπτα και τελική ταχύτητα 161 km/h. Το Ampera κινείται ηλεκτρικά, με ισχύ από τη μπαταρία ενώ τα χαρακτηριστικά NVH είναι αισθητά βελτιωμένα ακόμα και στο πρόγραμμα επέκτασης αυτονομίας.

Η ηλεκτρική λειτουργία του Ampera με μηδενικούς ρύπους είναι ικανή να καλύψει τις καθημερινές ανάγκες του 80% των Ευρωπαίων οδηγών, η συνολική αυτονομία του υπερβαίνει τα 500 km χάρη στο βενζινοκινητήρα επέκτασης της αυτονομίας του. Αυτός ενεργοποιείται αυτόματα για την παραγωγή ηλεκτρισμού εάν και εφόσον η μπαταρία έχει φτάσει στο ελάχιστο επίπεδο φόρτισης.

Opel Ampera

Το πάτωμα του Ampera

Η ηλεκτρική μονάδα κίνησης που βρίσκεται κάτω από το καπό μαζί με το βενζινοκινητήρα αποτελείται από έναν ηλεκτροκινητήρα κίνησης, έναν ηλεκτροκινητήρα/γεννήτρια και ένα σετ πλανητικών γραναζιών που βελτιώνει τη συνολική απόδοση, μειώνοντας τη συνδυασμένη περιστροφική ταχύτητα των ηλεκτροκινητήρων. Αντίθετα με ένα συμβατικό κινητήρα, δεν υπάρχουν σχέσεις μετάδοσης με κλιμάκωση. Στο πρόγραμμα εκτεταμένης αυτονομίας, που ενεργοποιείται όποτε η μπαταρία φτάνει στο ελάχιστο επίπεδο φόρτισης, η ηλεκτρική ισχύς από τη γεννήτρια μεταφέρεται στον ηλεκτροκινητήρα κίνησης. Η γεννήτρια λειτουργεί μέσω ενός βενζινοκινητήρα 1.4-λίτρων, 63 kW/86 hp.

Διάταξη συστηµάτων Ampera.1) Βενζινοκινητήρας 1.4 λίτρων µε ισχύ 86 HP, 2) ∆ιάταξη συµπλεκτών,3) Ηλεκτροκινητήρας – Γεννήτρια, 4)Πλανητικό σύστηµα µετάδοσης κίνησης

Η Opel εκτιμά ότι στο 90% των περιπτώσεων, οι οδηγοί θα επιλέγουν ένα από τα δύο βασικά προγράμματα λειτουργίας: Normal και Sport. Η ‘Sport’ mode αυξάνει την ευαισθησία του πεντάλ του γκαζιού. Δύο ακόμα προγράμματα ενδείκνυνται για χρήση σε ειδικές οδηγικές συνθήκες: Το ‘Mountain’ mode διασφαλίζει την επάρκεια της μπαταρίας για οδήγηση σε ορεινούς δρόμους. Το ‘Hold-charge’ mode διατηρεί την υπόλοιπη χωρητικότητα ενέργειας της μπαταρίας ενεργοποιώντας το βενζινοκινητήρα – επιτυγχάνοντας πλήρη εκμετάλλευση της αμιγώς ηλεκτρικής λειτουργίας του Ampera για χρήση σε ζώνες περιορισμένων εκπομπών ρύπων όπως οι αστικές περιοχές και τα κέντρα των πόλεων.

Η μονάδα της μπαταρίας σχήματος Τ, βάρους 198 kg και χωρητικότητας 16 kWh τοποθετείται στο κεντρικό τούνελ του οχήματος και προστατεύεται από ράγες υψηλής αντοχής. Αποτελείται από 288 κυψέλες μπαταρίας ιόντων λιθίου. Για πρώτη φορά στη βιομηχανία, χρησιμοποιείται θερμικό σύστημα διαχείρισης υγρών και είναι το μοναδικό σύστημα μπαταρίας μαζικής παραγωγής που μπορεί να θερμαίνεται και να ψύχεται. Το Ευρωπαϊκό Κέντρο Εναλλακτικών Συστημάτων Κίνησης της Opel στο Mainz-Kastel κοντά στο Rüsselsheim έπαιξε ουσιαστικό ρόλο στον προηγμένο σχεδιασμό της μπαταρίας.

Το Ampera επαναφορτίζεται εύκολα και συνοδεύεται από καλώδιο φόρτισης μήκους έξι μέτρων στο χώρο αποσκευών. Χρησιμοποιώντας μία στάνταρ ηλεκτρική πρίζα 230V/16A, οι ιδιοκτήτες μπορούν να επαναφορτίζουν πλήρως τη μπαταρία σε λιγότερο από τέσσερις ώρες και να προγραμματίζουν την ώρα φόρτισης ώστε να εκμεταλλεύονται τα χαμηλότερα τιμολόγια του δικτύου ηλεκτρισμού εκτός ωρών αιχμής.

Ηλεκτροκίνηση (EV) με έναν Ηλεκτροκινητήρα

Σ’ αυτό το πρόγραμμα, ο ηλεκτροκινητήρας κίνησης προσφέρει όλη την ισχύ σε χαμηλές ταχύτητες και δυνατές επιταχύνσεις, αντλώντας όλη την ενέργειά του από τη μπαταρία. Το περιφερειακό γρανάζι κλειδώνει και η γεννήτρια αποσυνδέεται από τον κινητήρα και το σετ γραναζιών. Ο ηλεκτροκινητήρας μπορεί να καταναλώνει μέχρι 111 κιλοβάτ και να παράγει ομαλή, άμεση ροπή αντίστοιχη των 370 Nm για ζωηρή επιτάχυνση από στάση.

Ηλεκτροκίνηση (EV) με Δύο Ηλεκτροκινητήρες

Όσο η ταχύτητα του αυτοκινήτου αυξάνεται, το περιφερειακό γρανάζι απελευθερώνεται και συνδέεται με τον ηλεκτροκινητήρα/γεννήτρια. Αυτό σημαίνει ότι οι δύο ηλεκτροκινητήρες συνεργάζονται για την παραγωγή συνδυασμένης ισχύος με υψηλότερη ηλεκτρική απόδοση. Χρησιμοποιώντας τη συνδυασμένη ισχύ των ηλεκτροκινητήρων που πλέον περιστρέφονται σε χαμηλότερες στροφές, η ομάδα κατάφερε να αντλήσει πάνω από 3,0 km αμιγώς ηλεκτρικής αυτονομίας στον αυτοκινητόδρομο.

Επιλογή υψηλής ταχύτητας

Οδήγηση Εκτεταμένης Αυτονομίας με Ένα Ηλεκτροκινητήρα

Μόλις η μπαταρία φτάσει στην ελάχιστη κατάσταση φόρτισης, ο κινητήρας 1.4 συνδέεται με τη γεννήτρια μέσω του τρίτου συμπλέκτη. Στις χαμηλότερες ταχύτητες και τις δυνατές επιταχύνσεις, το Ampera κινείται μέσω του ηλεκτροκινητήρα κίνησης με το περιφερειακό γρανάζι κλειδωμένο. Η γεννήτρια που λειτουργεί μέσω του κινητήρα και η μπαταρία παρέχουν ηλεκτρική ισχύ στον ηλεκτροκινητήρα κίνησης μέσω του μετατροπέα. Κατά μέσο όρο, η γεννήτρια που λειτουργεί μέσω του κινητήρα θα διατηρήσει τη μπαταρία σε μία ελάχιστη κατάσταση φόρτισης για επέκταση της αυτονομίας. Επειδή ο αποδοτικότερος τρόπος φόρτισης της μπαταρίας του Ampera είναι η σύνδεση σε μία ηλεκτρική πρίζα, η γεννήτρια χρησιμοποιείται μόνο για διατήρηση του ελάχιστου επιπέδου φόρτισης της μπαταρίας. Εάν η μπαταρία αδειάσει κάτω από το ελάχιστο επίπεδο κατά τη διάρκεια της επιτάχυνσης ή όταν το πρόγραμμα mountain ενεργοποιηθεί και βρίσκεται κάτω από το 45% της φόρτισης, η γεννήτρια θα φορτίσει τη μπαταρία μέχρι το ελάχιστο επίπεδο και θα το διατηρήσει.

Επιλογή χαµηλής ταχύτητας

Λειτουργία εκτεταμένης Αυτονομίας με Δύο Ηλεκτροκινητήρες

Η στρατηγική συνδυασμένης ηλεκτρικής ισχύος με δύο ηλεκτροκινητήρες που χρησιμοποιείται στις υψηλότερες ταχύτητες της EV οδήγησης έχει προσαρμοστεί και για εφαρμογή στο πρόγραμμα επέκτασης αυτονομίας. Οι συμπλέκτες που συνδέουν τη γεννήτρια με τον κινητήρα και το περιφερειακό γρανάζι εμπλέκονται, ενώνοντας το βενζινοκινητήρα και τους δύο ηλεκτροκινητήρες για να κινήσουν το Ampera μέσω του σετ πλανητικών γραναζιών. Όλη η ενέργεια κίνησης συγχωνεύεται μέσω του πλανητικού γραναζιού και μεταφέρεται στην τελική μετάδοση. Ανεξάρτητα ποιο drive mode (πρόγραμμα) χρησιμοποιείται, το Ampera κινείται πάντα με ηλεκτρική ισχύ που παρέχει ο ηλεκτροκινητήρας κίνησης. Ο βενζινοκινητήρας δεν μπορεί να κινήσει το Ampera εκτός εάν λειτουργεί και ο ηλεκτροκινητήρας κίνησης. Για να μπορεί το πλανητικό σετ γραναζιών να μεταφέρει ροπή, τουλάχιστον ένα από τα τρία βασικά στοιχεία (περιφερειακό γρανάζι, ηλιακό γρανάζι, ή πλανητικός φορέας) πρέπει να μπορούν να κλειδώνουν ή να φρενάρουν (πέδη). Επειδή δεν υπάρχει συμπλέκτης για το κλείδωμα του ηλιακού γραναζιού, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ο ηλεκτροκινητήρας κίνησης ο οποίος προσφέρει την απαραίτητη ροπή αντίδρασης που απαιτεί η κίνηση (έλξη). Χάρη στη μοναδική αρχιτεκτονική του συστήματος κίνησης το Ampera επιτυγχάνει 10-15% καλύτερη απόδοση στις υψηλές ταχύτητες σε σχέση με τη χρήση μόνο του ηλεκτροκινητήρα κίνησης. Παράλληλα, το Ampera προσφέρει πάντα ηλεκτροκίνηση, ακόμα και στο πρόγραμμα εκτεταμένης αυτονομίας, χρησιμοποιώντας τη μεγάλη μπαταρία για ηλεκτρικές εκκινήσεις ακόμα και στη φάση ζωηρής επιτάχυνσης.

Το Ampera είναι το πρώτο ηλεκτρικό όχημα στην Ευρώπη με δυνατότητα επέκτασης της αυτονομίας και στόχο την πιο αποδοτική και παράλληλα απολαυστική οδηγία εμπειρία τόσο στην ηλεκτρική λειτουργία όσο και στο πρόγραμμα επέκτασης της αυτονομίας. Αντίθετα με τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα μπαταρίας, που χρησιμοποιούν έναν ηλεκτροκινητήρα με σταθερό μειωτήρα στροφών ώστε να εναρμονίζεται με την ταχύτητα περιστροφής των τροχών, το Ampera χρησιμοποιεί μία πρωτότυπη ηλεκτρική μονάδα κίνησης που αυξάνει σημαντικά την απόδοση. Το Ampera παράγεται στο εργοστάσιο της General Motors στο Hamtramck του Ντιτρόιτ ενώ το σύστημα της μπαταρίας κατασκευάζεται στις σχετικές εγκαταστάσεις της GM στην πόλη Brownstown, κοντά στο Ντιτρόιτ. Η μοναδική λοιπόν τεχνολογία του το κάνει το πρώτο ηλεκτρικό – υβριδικό αυτοκίνητο με κινητήρα εσωτερικής καύσης και απεριόριστη ελευθερία κινήσεων.

Επιλογή χαµηλής ταχύτητας

Opel Ampera