September 2013 VIAVISION - ah-suedbeck.de · 5 September 2013 ELEKTROMOBILITÄT 5 Elektromotor und Co. im e-up! Im Volkswagen e-up! steckt eine sogenannte perma-nenterregte, dreiphasige

VIAVISIONSeptember 2013

VOLKSWAGEN NACHRICHTEN AUS DER MOBILEN ZUKUNFT

ELEKTROMOBILITÄTDer e-up! made by Volkswagen

ELEKTROMOBILITÄT VIAVISION

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HerausgeberVolkswagen Aktiengesellschaft

Konzernkommunikation

Brieffach 1971, 38436 Wolfsburg

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Volkswagen: Michael Franke,

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53424 Remagen, Telefon: 02228/931- 0

www.rommerskirchen.com

DruckereiL.N. Schaffrath GmbH

Marktweg 42-50, 47608 Geldern

Alle in dieser Ausgabe verwendeten Grafi ken

sind unter Angabe der Quelle VIAVISION zum

Abdruck freigegeben.

Impressum

Interview mit 2Dr. Heinz-Jakob Neußer

Der Elektromotor 4

Die Batterie im e-up! 6

Rekuperation 8

Die Anfänge der 9E-Fahrzeuge

Der e-up! im Alltag 10

Glossar 1 1

Inhalt

Warum ist das Jahr 2o13 für Volks-wagen ein besonderes Jahr?

Für Volkswagen ist 2o13 das Schlüs-seljahr der Elektromobilität. Angefan-gen hat das Jahr für uns mit der Prä-sen tation des XL1, dem Tech no lo gie -leucht turm von Volkswagen. Mit einem Norm verbrauch von o,9 Litern auf 1oo Kilo metern und CO2-Emissionen von nur 21 Gramm pro Kilometer ist er das sparsamste Serienfahrzeug der Welt. Angetrieben wird das Fahrzeug von einem Zweizylinder Diesel Plug-in Hy-brid. Als zweites Highlight werden wir auf der diesjährigen IAA den neuen e-up! präsentieren, der noch im Herbst als ers tes rein elektrisches Groß se rien-fahrzeug auf den Markt kommt. Kurz da rauf folgt der e-Golf und in 2o14 zusätz lich auch der Golf mit Plug-in Hybridantrieb. Mit diesen zwei An-triebs techno logien ist dann die Elek-trifizierung im modularen Quer bau-kasten definitiv an gekommen und kann

2o13: Volkswagens Aufbruch in die Elektromobilität

die täglichen Dienstwege von Interesse ist. Da ein Elektrofahrzeug seine An-triebsenergie, die es zum Fahren be nö-

Dr. Heinz-Jakob Neußer ist der neue VW-Chefentwickler.

„Der Antrieb ist das Herz eines Fahrzeugs.“Dr. Heinz-Jakob Neußer

bei Bedarf in die unterschiedlichsten Fahrzeugbaureihen ausgerollt wer den.

Warum kommt Volkswagen zuerst mit dem e-up! in Großserie?

Reine Elektromobilität wird sich zunächst in Städten und Ballungs-gebieten etablieren; hierfür hat ein elektrifizierter up! die besten Vo raus-set zun gen. Mit dem e-up! bringt Volks-wagen das ideale Stadtfahrzeug auf den Markt, das nicht nur als alltagstaug-licher Viersitzer für Privatpersonen, son dern auch für Firmenkunden für

tigt, in einer Hochvoltbatterie zwischen-speichern muss und jedes Mehr ge wicht zu Lasten der Reichweite geht, haben wir das Gewicht des e-up! mi nimiert – inklusive der Batterie wiegt er gerade mal 1139 Kilogramm. Den e-up! haben wir auch in puncto Effizienz mit einem Strom ver brauch von nur 11,7 Kilowatt-stunden auf 1oo Kilometern, Aerody-namik und Wen digkeit optimiert. Des-halb ist der e-up! als unser neuer, kleiner Stadtflitzer aus der New Small Family das ideale Fahrzeug für die reine Elektromobilität.

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September 2013 ELEKTROMOBILITÄT

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Ist Volkswagen in puncto Elektromobilität gut aufgestellt?

Ja, wir sind hier sehr gut aufgestellt. Durch die haus-eigene Entwicklung und Fertigung von effizienten An triebs-strän gen konnten wir in den vergangenen Jahren sehr viel Kernkompetenz sowohl in unseren Entwicklungsabteilun-gen, aber auch in unseren Komponentenwerken Kassel und Braunschweig aufbauen. Bei unseren Mitarbeitern hat sich dadurch ein tiefes Grundverständnis für die komplexen Zu-sammenhänge dieser innovativen Technologien entwickelt. Damit bleiben wir mittel- und langfristig wettbewerbsfähig.

Warum ist es aus Ihrer Sicht sinnvoll einen E-Antrieb in Eigenregie zu entwickeln und zu fertigen? Man könnte doch auch alle Komponenten über Zulieferer beziehen.

Neben dem Design entscheidet der Antrieb, wie keine andere Komponente, über das Verhältnis des Kunden zu sei-nem Fahrzeug. Man könnte auch sagen, der Antrieb ist so etwas wie das Herz eines Fahrzeugs. Viele Kunden kaufen einen Volkswagen unter anderem auch deshalb, weil wir über viele Jahrzehnte unsere Antriebskompetenz unter Be-weis gestellt haben. Damit auch künftige Volkswagen mit alter nativem Antrieb wie gewohnt in allen Facetten über-zeugen, war es für uns von Anfang an wichtig, auch bei den alternativen Antrieben auf Eigenentwicklung und Eigen-fertigung zu setzen. Wir haben uns deshalb sehr intensiv mit der Entwicklung von E-Motoren und Batteriesystemen be-fasst und hierzu die notwendige Fertigungskompetenzen in unseren Wer ken Kassel und Braun schweig aufgebaut.

Werden die Autos mit Ökostrom geladen?

Elektrofahrzeuge sind nur dann CO2-neutral, wenn ihre Hochvoltbatterien über regenerative Energie quellen aufge-laden werden. Aus die sem Grund hat Volkswagen im Mai 2o13 eine Kooperation mit Licht blick abgeschlossen, die Pri-vatkunden zu 1oo Prozent CO2-freie, TÜV-zertifizierte Ener-gie aus Wasserkraftwerken in Deutschland, Österreich und der Schweiz anbietet. Dieses Angebot steht unseren Kun-den zur Markt einführung des e-up! zur Verfügung. In der ganzheitlichen Elektromobilitätsstrategie des Unternehmens ist Naturstrom fest verankert.

Welche Voraussetzungen fehlen noch für eine flächen-deckende Ein führung CO2-neutraler Mobilität?

Für Elektrofahrzeuge steht genug Naturstrom im Netz zur Verfügung. Wichtig ist jedoch, dass an den erforder-lichen Ladestationen dieser auch bereitgestellt wird und sich eine Infrastruktur in den verschiedensten Bereichen des öffentlichen Lebens etabliert. Für eine reibungslose Markteinführung ist der Aufbau einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur un ab ding bar. Insbesondere das inno-vative Combined Charging System sollte hier unbedingt be-rücksichtigt werden, um die Wiederaufladung der Fahrzeuge mit tels Schnellladung innerhalb einer knap pen Stunde zu ermöglichen.

In Braunschweig werden die Batteriesysteme für den e-up! in Serie selbst hergestellt. 40 Mitarbeiter produzieren jährlich 11.000 Stück.

Die Elektroantriebe für den e-up! kommen aus dem Werk Kassel-Baunatal. Eigens dafür wurde in dem Getriebewerk eine komplett neue Elektromotoren- und Getriebefertigung eingerichtet.


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Der Elektromotor Kraftpaket auf kleinem RaumDer gesamte Aufbau und die technischen Anforderungen, die das Antriebs-aggregat eines E-Autos erfüllen muss, unterscheiden sich deutlich von der Struktur herkömmlicher Verbrennungsmotoren. Volkswagen hat für den e-up! einen Elektromotor entwickelt, der auch Bestandteil des Modularen Querbaukastens ist und modellübergreifend verbaut werden kann.

Grundsätzlich müssen vier Komponen-ten zusammenspielen, um ein Elek tro-fahrzeug anzutreiben: Die Leistungselek-tronik, der Elektromo tor, das Ge triebe und das Motorsteuergerät.

der Bat terie in Dreiphasenwechselstrom (siehe Glossar, Seite 11) um, der in die-ser Form im Elektromotor benötigt wird. Dessen Funktionsweise basiert auf dem grundlegenden Prinzip des

nent gepolten Magneten im Rotor, da-durch kommt es zu dessen Drehbewe-gung. Der Rotor ist abwechselnd mit nach Norden oder nach Süden gepolten Magneten bestückt, die durch die ma-gnetischen Kräfte der stromdurchflos-senen Wickelungen des Stators ange-zogen oder abgestoßen werden.

Die so im Motor entstehende Kraft wird anschließend vom Getriebe durch die Gelenkwellen auf die Räder über-tragen.

Dafür, dass alle Prozesse, die den Motor betreffen, kontrolliert ablaufen, sorgt das elektronische Motormana-ge ment. Seine Aufgabe ist es, einen komfortablen und effizienten Motorbe-

Magnetismus als treibende Kraft: Stator

Rotor, nordgepolt

Rotor, südgepolt

Im Elektromotor entsteht Bewegung durch das wechselseitige Anziehen unterschied licher und Abstoßen gleich gepolter Magnete. Während die Dauer-magnete im Rotor permanent nach Nor-den oder Süden gepolt sind, bilden sich die Magnetpole im Stator aufgrund der stromdurchflossenen Wickelungen aus.

Die Leistungselektronik sorgt für die Umformung von elektrischem Strom. Sie ist dazu mit dem Elektromotor und der Batterie verbunden. Im Genera tor-be trieb, also beim Abbremsen des Fahr-zeugs, wird der Wechselstrom mit Hilfe der Leis tungs elektronik zum Aufladen der Batterie in Gleichstrom umgewan-delt (auch Rekuperation genannt, siehe Seite 8). Im Motorbetrieb wandelt die Leis tungs elek tronik den Gleich strom

Magne tismus: Gleiche Pole stoßen sich ab und ge gensätzliche Pole ziehen sich an. Der feststehende Teil der elektri-schen Maschine, der Stator, besteht aus zueinan der versetzten Spulen, die magnetisch werden, wenn sie unter elektrischer Span nung stehen und dadurch von einem Strom durchflos-sen werden. Wenn sie nach ein an der unter Strom gesetzt werden, reagieren diese Elektromagnete mit den perma-

trieb zu ermög lichen, um gute Fahrleis-tungen und eine hohe Reichweite zu erzielen. Dazu laufen im Motorsteuer-gerät sämtliche Informationen ein, die einen Rückschluss auf die Fahrsitua-tion zulassen, wie beispielsweise die Stellung des Gaspedals. Das Steuer-gerät ver arbeitet diese Daten und er-stellt Steu er signale für die Leistungs-elektronik zum optimalen Betrieb des Elektromotors.

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Elektromotor und Co. im e-up!

Im Volkswagen e-up! steckt eine sogenannte perma-nenterregte, dreiphasige Syn chronmaschine. Hinter diesem komplizierten Namen verbirgt sich, verein-facht gesagt, ein Elektromotor, der deshalb synchron genannt wird, weil sich sein Rotor mit synchroner Drehzahl zu dem sich im Kreis bewegenden Magnet-feld des Stators dreht und so auch bei niedriger Dreh-zahl ruhig läuft. Das liegt nicht zuletzt an der besonde-ren, aus drei einzelnen Wechselströmen bestehenden Art des Stroms, der durch die Wickelungen des Sta-tors fließt. Die Magnete des im e-up! verbauten Rotors sind permanent nach Norden oder Süden gepolt.

Der Elektromotor

Rotor

Motorgehäuse

Stator

Das Motorsteuergerät übernimmt zentral das Antriebsmanagement mit den neu entwickelten Funktionen wie der Optimierung des Ansprechverhaltens für kom-fortablere und harmonische Lastwechselreaktionen und der damit einhergehen-den dynamischen Fahrbarkeit. Der Kunde kann zwischen drei verschiedenen Fahrprogrammen mit unterschiedlicher Fahrcharakteristik und Antriebsleistung wählen (siehe Seite 8). Die Steuerung des Thermo- und Energiemanagements der Antriebs- und Nebenaggregate unter dem Aspekt maximaler elektrischer Reich-weite bei gleichzeitig komfortabler Klimatisierung und des Bauteilschutzes der Komponenten wird zentral vom Motorsteuergerät übernommen. Anforderungen von Assistenzsystemen wie zum Beispiel einer Geschwindigkeitsregelanlage (GRA) oder der Automatischen Distanzregelung (ACC) werden hier koordiniert.

Das MotorsteuergerätDer e-up! verfügt über ein reibungsoptimier-tes 1-Gang-Getriebe mit einer Drehzahl von 1o.ooo Umdrehungen pro Minute. Der E- Motor ist durch das Getriebe und die Ge-lenkwellen mit den Vorderrädern verbun-den und treibt diese an.

Das Getriebe

Als Bindeglied zwischen der Batterie und dem Elek-tromotor sorgt die Leis tungs elek tronik des e-up! dafür, dass immer der richtige Strom zur Verfü-gung steht. Über eine Dreiphasenleitung ist sie mit dem Elek tromotor verbunden, über eine Traktions-leitung mit der Batterie. Abhängig von der Batterie-spannung werden 296 bis 418 Volt im e-up! genutzt. Im Motorbetrieb wandelt die Leistungselektronik den Gleich strom in Dreiphasenwechselstrom um. Im Generatorbetrieb wird der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt, damit die Batterie ge-laden werden kann. Ein zusätzlich integrierter Gleichstromwandler in der Leistungselektronik dient zur Versorgung des 12 Volt-Bordnetzes.

Die Leistungselektronik

3-Phasen-Anschlüsse

AnschlüsseGleichstromwandler

Kühlwasseranschlüsse

Anschluss Hochvolt-Netzverteiler

Traktionsanschlüsse


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Der elektrisch angetriebene e-up! ist das erste in Großserie produzierte E-Fahrzeug von Volkswagen und löst gleich eine ganze Reihe von Heraus-forderungen, die bisher mit der Bat-terie verbunden waren. Im e-up! ist eine Hochvoltbatterie verbaut, deren Lithium-Ionen-Technologie eine hohe Energie- und Leistungsdichte sowie einen hohen Wirkungsgrad hat. Durch ihre kompakte Bauweise passt sie unter die Sitze und den Mitteltunnel, dorthin also, wo im konventionellen Fahrzeug Tank und Abgasanlage zu finden sind. Eine Kühlung ist nicht nötig: Im Fahrbe-trieb erwärmt sich die Batterie auch bei hohen Außentemperaturen nicht über den erlaubten Betriebsbereich hinaus. Die Steuerung der Batterie erfolgt über das Batteriemanagement system (BMS), das Informationen wie Ladezustand, Leistungsgrenzen und Fehlerzustände mit dem Motorsteuer gerät und der Leis-tungselektronik austauscht und so für einen effizienten und sicheren Fahr-betrieb sorgt. Das BMS steuert die ver-schiedenen Betriebsarten der Batterie im Fahrbetrieb und bei abgestelltem Fahrzeug und stellt über sogenannte

Schaltschütze die elektrische Energie für das Fahrzeug bereit. Bei einem schwerwiegenden Fehler werden diese Schütze von der Software des BMS aus-geschaltet und damit die Batterie von der Außenwelt isoliert. Die Ladezu-stände der gesamten Batterie sowie der einzelnen Zellen ermittelt das BMS ebenfalls. So werden im regelmäßigen Fahrbetrieb Überladung und Tiefentla-dung einzelner Zellen ausgeschlossen. Das ist wichtig, weil die Leistungsgren-zen der Batterie, also die maximale Lade- und Entladeleistungen sowie die maximale Dauer für das Laden- und Ent laden der Batterie, stark von ihrem ak tuellen Ladezustand und der Tem-peratur abhängig sind. Wie bei allen Bat terien, entladen sich auch die in der Hochvoltbatterie verwendeten Zel-

len geringfügig selbst. Das führt zu unterschiedlichen Zell-Ladezuständen, welche die Reichweite des Fahrzeugs, aber auch die Zuverlässigkeit der Reich-wei tenberechnung erschweren kön-nen. Das Batteriesteuergerät kompen-siert dieses Problem, indem es den Lade zustand aller Zellen kontinuierlich vergleicht und durch individuelle Be-handlung der Einzelzelle ein Ladungs-gleichgewicht des Gesamtsystems wie-derherstellt.

Das Hochvoltsystem im e-up! wird zusätzlich durch eine Hauptleitung überwacht, die man Pilotlinie nennt. Diese Linie führt als Stromschleife durch alle wichtigen Hochvoltkom-ponenten. Eine Unterbrechung der Schleife ist ein Fehler, der dazu führt, dass eine rote Warnleuchte im Inne-ren des Fahrzeugs aufleuchtet und vor-sorglich die Batterie über die Schütze abgeschaltet wird.

Auch das Zusammenspiel von Ka-rosserie und Hochvoltbatterie erhöht die Sicherheit des Fahrzeugs: Es ist so optimal aufeinander abgestimmt, dass die Batterie bei vielen Unfallszenarien von der Karosserie geschützt wird. Da-zu schalten die in der Hochvoltbatterie integrierten elektrischen Schü tze bei einem Unfall mit ausgelösten Airbags oder Gurtstraffern das System span-nungsfrei.

Lithium-Ionen-Batterie:

Gewicht: 230 Kilogramm

Kapazität: 18,7 Kilowattstunden

Zellen: 204 (102 Zellpaare)

Spannung: 374 Volt

Leistung: 75 Kilowatt

Steckbrief

Systemkomponenten der Batterie:

Die Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterie des e-up! wird im Unterboden des Fahrzeugs verbaut.

Die Batterie im e-up! Das Zentrum der EnergieSie ist ein Schlüsselelement des elektrischen Antriebs, war aber lange Zeit auch eine besondere technologische Herausforderung, die gemeistert werden muss te, bevor die E-Mobilität flächendeckend umsetzbar war – die Batterie. Wichtige Fragestellungen waren dabei: Wo soll sie verbaut werden? Welche Materialien müssen für kurze Ladezeiten, hohe Energiedichte und sichere Hand habung ver-baut werden? Wie bleibt sie ausreichend kühl? Wie muss das Batteriesystem auf-gebaut sein? Auf all diese Fragen haben die Ingenieure Antworten gefunden.

Aufnahme DC-Ladestecker

Zellstack

Batteriemanagement Controller

Niedervolt-Stecker

Hochvolt-Stecker

Crashquerträger

Fahrtrichtung

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Bis 2o2o sollen nach den Plänen der Bundesregierung auf deutschen Straßen eine Million elektrisch betriebene Fahr-zeuge unterwegs sein. Anfang 2o13 waren es etwas mehr als 52.ooo, Hybridfahrzeuge eingerechnet.

Vier Argumente stehen im Vor dergrund, wenn es um die man gelnde Verbreitung geht: hohe Kosten, die einge-schränkte Reich weite der batteriebetriebenen Fahrzeuge, die unzureichende Standardisierung der Ladeschnittstel-len und die feh lende Ladeinfrastruktur. An den Reichwei-ten der Batterien wird mit Hochdruck geforscht. Im Be-reich Standardisierung sind Fortschritte zu verzeichnen, beispielsweise hat sich die europäische Kommission auf eine einheitliche Steckertechnologie für das AC- und DC-Laden (siehe Glossar, Seite 11) geeinigt und Anfang 2o13 ein Gesetzge bungs ver fahren dazu in die Wege geleitet. Dieser Stecker hat je nach Leistungsstufe bis zu sieben Kontakte, von denen zwei als Datenleitung fungieren, über die das E-Fahrzeug und die Ladestelle Informationen austauschen kön nen. Da durch wird künftig die Integration von E-Fahr-zeugen in ein Smart Grid (intelligentes Stromnetz) oder das Aufladen der Batterie im öffentlichen Raum, zum Bei-spiel in Parkhäusern, möglich.

Und auch zu Hause geht das Aufladen dank spezieller Ladestationen – so genannten Wallboxes – problemlos: Diese können von Fachleuten nach einer Überprüfung der Hauselektroinfrastruktur nachträglich montiert werden. Den größten Nachholbedarf gibt es im Bereich Ladeinfra-struktur: Den deut schlandweit etwa 14.ooo Benzin- und Dieseltankstellen stehen lediglich circa 3ooo AC-Strom-tankstellen gegenüber.

Hier abgebildet ist die Com bo-Typ-2-Ladedose, die im e-up! ver-baut wird. Damit ist neben dem Wechselstromladen, kurz AC-Laden, auch das Gleichstromladen, kurz DC-Laden, möglich. Diese Com bo-Ladedose ist Bestandteil des Combined Charging Systems, kurz CCS. Durch dieses System wird ein herstellerüber-greifendes Stecker- und Ladekommunikationssystem möglich, das der technischen Standardisierung den Weg bereitet. Die Typ-2-Stecker und -Ladedosen sollen bis 2017 für alle in Europa vertrie-benen E-Autos Standard sein.

Einer für alle

Der e-up! als erstes Elektrofahrzeug der Marke Volks wa-gen, das in Großserie gebaut wird, will nicht mehr mit her-kömmlichen Kraftstoffen versorgt werden. Stattdessen be-nötigt er Strom, um seine Batterie mit Energie zu laden. Der auch Hochvolt- oder Traktionsbatterie genannte Ener-

giespeicher kann entweder mit Wechselstrom (AC) oder Gleich strom (DC) geladen werden. Größter Vorteil des DC-Ladens: 8o Prozent der Speicherkapazität werden bei einer Ladeleistung von 4o Kilowatt innerhalb von 3o Minuten nachgeladen, da die Ladeleistung mit bis zu 4o Kilowatt deutlich höher liegt, als beim AC-Laden (3,6 Kilowatt). Durch den Combo-Typ-2-Stecker kann der e-up! optional mit Gleich- und Wechselstrom über dieselbe Ladedose ge-laden wer den – serienmäßig ist aber nur die AC-Ladefunk-tion verbaut.

Für das Laden zu Hause und über Nacht bietet der e-up! serienmäßig ein entsprechendes AC-Ladekabel für den An-schluss an eine ordnungsgemäße Hauselektroinfrastruktur über eine herkömmliche, technisch einwandfreie Haus-haltssteckdose mit La deleistungen von bis zu 2,3 Kilowatt. Das Fahrzeug kann somit nahezu überall geladen wer den. Wer regelmäßig an der gleichen Position lädt, zum Beispiel in der eigenen Garage, kann auf eine komfortable AC-Wall-box mit einer Ladeleistung von 3,6 Kilowatt zurückgreifen, damit ver kürzt sich die Ladezeit auf unter sieben Stunden – ideal für das Laden über Nacht. Das DC-Laden ist optimal geeignet um während eines Einkaufs auf dem Rückweg vom Arbeitsplatz noch etwas Energie zu laden.

Der Combo-Typ-2-Stecker er möglicht das Laden mit Wech sel- oder mit Gleichstrom.

Der Stecker macht's

Mit einer Wallbox kann die Ladeleistung in der heimischen Garage auf 3,6 Kilowatt erhöht werden.


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Bei der Rekuperation kann die Bewegungsenergie nur bi s zu einem bestimmten Grad der Verzögerung vollständig zurückgewonnnen werden. Diese wird durch den grünen Charge-Bereich im Powermeter visualisiert.

Rekuperation Die Rückgewinnung von EnergieRekuperation leitet sich vom Lateinischen „recuperare“ ab und bedeutet „wiedererlangen“. Dies ist auch das Ziel der Rekuperation im Elektrofahr-zeug: Die im Fahrzeug vorhandene Bewegungsenergie (siehe Glossar, „Kine-tische Energie“, Seite 11) soll hierbei in den Schub- oder Bremsphasen, also immer dann, wenn das Auto ohnehin langsamer wird, als elektrische Energie zurückgewonnen werden, um damit die Batterie des Elektrofahrzeugs zu laden. Das verlängert die elektrische Reichweite des Fahrzeugs. Um die Reku-peration zu nutzen und den Energieverbrauch zu optimieren, bedarf es einer speziellen Software für das Energiemanagement und einer modifizierten Software des Motorsteuergerätes.

Wie funktioniert die Energie rückgewinnung beim Bremsen?

Anstatt, wie in konventionellen Fahrzeugen üblich, die Batterie per-manent über eine Lichtmaschine zu laden, arbeitet in Elektrofahrzeugen wie dem e-up! der Antriebsmotor in den so genannten Schub- und Brems-phasen punktuell als Generator zur Stromgewinnung. Die hierbei rekupe-rierte Energie wird zur Versorgung der Komfort- und Nebenverbrauchs ge-

nutzt, überschüssige Energie wird in der Hochvoltbatterie gespeichert. Der bei der Stromerzeugung entstehende Widerstand wird gleichzeitig als elek-tromechanische Bremse genutzt, um das Fahrzeug abzubremsen. Auf diese Weise kann mithilfe der Rekuperation die beim Fahren ohnehin eingesetzte Energie möglichst ideal genutzt wer-den. Als positiver Nebeneffekt wird der Bremsenverschleiß erheblich re-duziert, was wiederum geringere War-tungskosten und eine geringere Fein-staubbelastung der Umwelt zur Folge

hat. Mit nachlassender Geschwindig-keit reduziert sich das vom Generator erzeugte elektromechanische Brems-moment. Bei vollgeladener Batterie ist die Rekuperation nicht möglich und somit wird das Fahrzeug auch nicht ge-bremst; der Fahrer muss, um das Fahr-zeug zu verlangsamen, wie bei einem konventionellen Auto die Bremse be-tätigen.

Welche Möglichkeiten bietet der e-up! dem Fahrer?

Wie im Diagramm (siehe Seite 9) gezeigt, kann die gewünschte Brems-wirkung des Generators beim Rekupe-rieren über die Rekuperationsstufen D1 bis D3 und die Stufe B vom Fahrer individuell vorgewählt werden. In der Stufe D1 wird nur eine geringe Verzö-gerung erzeugt. In den Stufen D2 bis D3 wird die generatorische Brems-wirkung stufenweise gesteigert. In der Stufe B wird die größte Schubverzöge-rung angeboten.

Das Rekuperationspotenzial wird von der Bewegungsenergie des Fahr-zeugs bestimmt und ist somit in allen Rekuperationsstufen gleich. Mithilfe der unterschiedlichen Stufen kann die Höhe der Verzögerung variabel ein-gestellt werden, so kann flexibel auf die jeweilige Verkehrssituation re agiert und die Energie anteilig zurückgewon-nen werden.

Als weitere Variante kann auch in Stufe D das „Segeln“ genutzt werden, um die im Fahrzeug gespeicherte kine-tische Energie für eine möglichst lange Ausrollphase zu nutzen: Dabei rollt das Fahrzeug ohne aktives Bremsmoment, vergleichbar mit einem ausgekuppel-ten Verbrennungsmotor.

Auch beim Betätigen des Brems-pedals durch den Fahrer besteht die Möglichkeit zur Energierückgewin-nung. In dem Fall regelt der elek-tronische Bremskraftverstärker auto-matisch die Balance zwischen dem generatorischen Bremsanteil und dem Bremsanteil der Radbremsen. Die da-für erforderliche Funktion des Brems-systems heißt „Brake Blending“.


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Die Anfänge der E-Fahrzeuge Erste Schritte Richtung E-MobilitätBereits 1976 entstand auf Basis des ersten Golf ein elektrisch angetriebenes Forschungsfahrzeug. 1991 legte der Konzern mit dem CityStromer nach – ein E-Auto auf Basis des zweiten Golf. VIAVISION zeigt die ersten Volkswagen-Schritte in Richtung elektrischer Mobilität.

Motor: 20 Kilowatt

Batterie: Blei-Gel

Reichweite: circa 70 Kilometer

Maximale Geschwindigkeit: 100 Kilometer pro Stunde

Golf III CityStromer (1994)

Auch das nächste E-Auto aus der Golf-Baureihe wurde in Kleinserie produziert und ging zunächst als Dienstfahrzeug an Behörden und Energieversorger.

Die Rekuperationsstufen im e-up!:

Rekuperationsstufen Eigenschaften

Dminimale Verzögerung,

keine Bremsenergierückgewinnung

D1

zunehmende Verzögerung

und BremsenergierückgewinnungD2

D3

Bmaximale Verzögerung (40 Kilowatt bei 100 Kilometer pro Stunde)

und Bremsenergierückgewinnung

Stärke der

Rekuperations-

verzögerung

Der e-up! bietet vier Stufen, die die Stärke der Rekuperation individuell wählbar machen (links). Die Einstellung der Rekupera tionsstufen erfolgt über den rechts dargestellten Schalthebel. Durch die Anordnung kann der Fahrer die jeweils gewünschte elektronische Brems-wirkung flexibel einstellen.

Motor: 23 Kilowatt

Batterie: Blei-Gel

Reichweite: circa 70 Kilometer


Golf II CityStromer (1992)

Vom Golf II CityStromer wurden gerade einmal 120 Stück für die Mitarbeiter der

großen Energieversorger gebaut. Erst nach dem Ende ihres offi-ziellen Einsatzes wurden sie an private Kunden weiterverkauft.

Motor: 26 Kilowatt

Batterie: Natrium-Schwefel

Reichweite: bis 120 Kilometer


Jetta CityStromer (1988)

Im Gegensatz zu seinen Kollegen aus der Golf- Bau-reihe lief der Jetta CityStromer mit einer damals neuartigen Natrium-Schwe fel-Batterie, die die Reichweite des Fahrzeugs auf bis zu 120 Kilometer erhöhte.


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Der e-up! im Alltag Flexibel bleibenDieser Wert kann sich sehen lassen: Stattliche 165 Kilometer schafft man im e-up! mit einer Batterieladung. Ausschlag-gebend für das Erzielen dieser Reichweite sind nicht nur äußere Bedingungen, sondern auch der ganz persönliche Fahrstil. Die hohe Effizienz im Fahr- und Ladebetrieb führt zu niedrigen Engergiekosten im Alltag.

Im TrainingÜber die energieeffizienten Profile hinaus bietet der e-up! ein ganz besonderes Trainingsprogramm für Fahrer: den Think Blue.Trainer. Dieser Trainer überprüft das Fahrverhalten hinsichtlich Beschleunigung, Bremsen und Ge-schwindigkeit permanent und stellt die Ergebnisse optisch in Form einer Iris (siehe Bild) dar. Dieses direkte Feedback hilft dem Fahrer, energiesparend zu fahren und die Reichweite zu optimieren.

Reichweite des e-up!:(je nach Bedingung, in Kilometern)

Je nach beeinflussenden Faktoren wie Ge-wicht oder Topologie und Fahrprofil-einstellungen schafft der e-up! Distan-zen von bis zu 165 Kilometern. Selbst bei winterlichen Temperaturen sind Strecken von 100 Kilometern möglich.

100 120 140 160Reichweite in Kilometern

80 bis 120 Kilometer

Winter* -10 bis 5 °C

120 bis 165 Kilometer

gemäßigte Temperaturen

und Sommer 5 °C bis 35 °C

Norm-/ Katalogreichweite (NEFZ)

Was hat Einfluss auf die Reichweite? Fahrstil

Geschwindigkeit

Einsatz von Komfort- und Nebenverbrauchern

Außentemperatur

Anzahl von Mitfahrern und Gewicht

der Zuladung

Auswahl des Fahrprofils

Topologie

* mit Winterreifen, Innenraumtemperatur 22 °C.

Der Think Blue.Trainer.:

Im zentralen Element der Darstellung, der so-genannten Iris, zeigt der Think Blue.Trainer. permanent Hinweise auf das aktuelle Fahr-profil, die Geschwindigkeitswahl oder darauf, wie vorausschauend der Fahrer fährt. Die maximal zu erreichende Punktzahl für eine Fahrt beträgt 100. Je höher der Wert, desto energieeffizienter und damit sparsamer ist das Fahrverhalten.


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GlossarElektrische Spannung: Hinter der elek-trischen Spannung verbirgt sich die phy-sikalische Größe, die angibt, wie viel Arbeit, also Energie, nötig ist, um ein Teil-chen mit einer bestimmten elektrischen Ladung in einem elektrischen Feld zu bewegen. Sie ist also die Ursache des elektrischen Stroms. Ihr Formelzeichen ist das [U].

Volt: Volt ist die zur elektrischen Span-nung gehörende Einheit. Sie berechnet sich aus der Division von aufgewende-ter Arbeit und transportierter Ladung. Ihr Formelzeichen ist ebenfalls das [U], ihre Maßeinheit jedoch ein großes V.

Elektrischer Strom: Als elektrischen Strom bezeichnet man die Menge einer sich in gleichbleibender oder regelmä-ßig wechselnder Richtung bewegenden elektrischen Ladung, die mit dem Formel zeichen [I] angegeben wird. Der Begriff Stromstärke bezeichnet die dazu passende physikalische Größe, gibt also exakt an, wie viel Ladung den

Querschnitt eines leitfähigen Materials in einer festgelegten Zeitspanne passiert. Beide Begriffe werden häufig synonym verwendet.

Ampere: Ampere ist die physikalische Einheit, in der die Stromstärke angege-ben wird. Sie setzt sich zusammen aus der Division von Ladung und Zeit. Ihr Formelzeichen ist ein großes [I], ihre Maßeinheit ein A.

Wechselstrom (AC): Unter Wechselstrom (englisch: alternating current) versteht man elektrischen Strom, der seine Po-lung, also die Flussrichtung, in zeitlich re gelmäßigen Abständen von Plus nach Minus verändert, sodass über den gesam-ten Zeitraum betrachtet eine neutrale Polung entsteht.

Gleichstrom (DC): Im Gegensatz zu Wech selstrom verändert Gleichstrom (englisch: direct current) über einen be-stimmten zeitlichen Verlauf seine Po-lung nicht.

Der Dreiphasenwechselstrom fließt durch drei stromführende Leitungen, die jeweils abwechselnd unter Span-nung stehen. Man nennt ihn auch Dreh-strom. Erzeugt wird er mithilfe eines Drehstromgenerators, der dafür sorgt, dass die Amplituden, also die höchsten Stromausschläge der entstehenden Wechselspannungen, jeweils um 120 Grad verschoben sind.

Kinetische Energie: Unter kinetischer Ener gie versteht man die Bewegungs-energie eines Objekts. Um ein Objekt aus der Ruhe in Bewegung zu versetzen, muss Arbeit aufgewendet werden, bei-spielsweise beim Anfahren eines Pkw. Dieser Energieaufwand bleibt in Form von Bewegungsenergie erhalten, die auf-grund von Reibung und Luftwiderstand erst nach und nach abgegeben wird, etwa wenn ein Pkw ausrollt. Die Bewe-gungsenergie ist abhängig von der Masse und der Geschwindigkeit des Ob jekts. Kinetische Energie wird in der Maßein-heit Joule angegeben.

Energieeffizientes Fahren mal dreiBeim e-up! kann der Fahrer per Knopfdruck zwischen drei unterschiedlichen Fahrprofilen wählen. So steuert er nicht nur das Fahrverhalten des Autos, sondern nimmt auch entscheidenden Einfluss auf den Energieverbrauch und die entsprechende Rückgewinnung.

Bei dem auf normal eingestellten Fahrprofil liegt die Höchstgeschwindigkeit bei 130 Kilometern pro Stunde. In sieben Sekunden beschleunigt der e-up! von null auf 60 Kilometer pro Stunde. Der einfache eco-Modus ist die optimale Lösung für Fahrer, die zwar Wert auf die Reichweite legen, auf Agilität dennoch nicht verzichten wollen. Die Höchstgeschwindigkeit liegt hier bei 120 Kilometern pro Stunde. Die Klimatisierung ist deutlich reduziert und spart so Energie. Im Modus eco+ erreicht man die maximale Reichweite durch langsame Beschleunigung und eine stärker reduzierte Höchstgeschwindigkeit. Zusätzlich wird die Heiz-und Kühlfunktion der Clima-tronic in dieser Ein stellung deaktiviert.

Fahrprofile im e-up!:normal eco eco+

Klimatisierung normal reduziert deaktiviert

Beschleunigung (in Sekunden) auf 100 Kilometer pro Stundeauf 60 Kilometer pro Stunde

weniger als 12,47

weniger als 15

–

––

Spitzenleistung (in Kilowatt) 60 50 40

Höchstgeschwindigkeit (in Kilometern pro Stunde) 130 120 95

Maximales Anfahrmoment (in Newtonmetern) 210 167 133

VIAVISIONSeptember 2013

VOLKSWAGEN NACHRICHTEN AUS DER MOBILEN ZUKUNFT

Beim e-up! kann der Fahrer per Schalthebel zwischen drei Fahrprofilen wählen.

Die Höchstgeschwindigkeit liegt im Fahrprofil normal bei 130 Kilometern pro Stunde.

ELEKTROMOBILITÄT

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