i0n - Eine Antwort von Peugeot auf neue Herausforderungen

Märkte und Zielgruppen

Der europäische Elektrofahrzeugmarkt ist stark abhängig von steuerlichen Kauf- bzw. Nutzungsanreizen, von der Schaffung von Infrastrukturen und möglichen umweltbedingten Einschränkungen des Verkehrs in den Städten sowie den Preisen für fossile Energieträger.

Der Anteil der Elektrofahrzeuge dürfte bis 2020 nach und nach auf rund 4 bis 5 Prozent des europäischen Fahrzeugmarktes wachsen. Die Produktion des i0n wird sich an diese Dynamik anpassen und bis 2015 insgesamt 50.000 Einheiten erreichen.

Der i0n richtet sich in erster Linie an Behörden und andere staatliche Einrichtungen, Verkehrsunternehmen, Energieversorger, Leasing- und Carsharingfirmen und Fuhrparks von Großunternehmen.

Im ersten Halbjahr 2010 konnte Peugeot bereits 15 Absichtserklärungen mit

- drei öffentlichen Verkehrsbetrieben, davon zwei mit Angeboten in mehreren europäischen Ländern,
- sechs Leasingfirmen in drei europäischen Ländern und
- sechs Energieversorgern in sechs europäischen Staaten

unterzeichnen.

Peugeot ist außerdem am VTLIB'-Konsortium (Veolia transport urbain) beteiligt, das bei dem für 2011 geplanten Projekt „Autolib'“ (Selbstbedienungssystem für Elektrofahrzeuge) für den Großraum Paris nach wie vor im Rennen ist.

In geringerem Umfang zählen auch Privatkunden zu den Zielgruppen. Diese Interessenten vertrauen auf die Seriosität der Marke Peugeot und möchten bei dieser neuen Form der Mobilität zu den Pionieren zählen.

Der i0n im Detail

Ein Logo in neuer Farbe

Erstmals in der Geschichte der Marke Peugeot bekommt ein Fahrzeug ein besonderes Emblem: Die emissionsfreien Modelle des Herstellers ziert künftig ein neuer Löwe in Perlmuttweiß und Chrom.

Neben diesem Markenemblem auf der Motorhaube des i0n, in der schwarz lackierten Zierleiste der Heckklappe und auf den Radnaben tragen die hinteren Kotflügel den Schriftzug „Full Electric“.

Mit seiner One-Box-Architektur und den extrem kurzen Überhängen besitzt der i0n ein Design mit hohem Wiedererkennungswert und wird schnell zum Sinnbild für Elektromobilität werden, was dem Fahrer bzw. dem betreibenden Unternehmen das Image eines umweltbewussten Vorreiters in der vollelektrischen Antriebstechnologie verleiht.

Durch seine runde Gesamtoptik mit der kurzen, gewölbten Motorhaube und der daran ansetzenden großflächigen geneigten Frontscheibe wirkt der i0n auf Anhieb sympathisch. Mit der durchgängigen Lackierung in Wagenfarbe und den Alufelgen wirkt das Design spielerisch und doch von A bis Z konsequent.

Die Farbskala für die Karosserie umfasst zwei Perlmutttöne, zwei Metalliclackierungen und drei Normalfarben.

Für das betont klassische Interieur werden zwei Ausstattungsstufen angeboten: ein eher schlichtes Ambiente mit allem was man im Alltag braucht sowie eine Variante mit haptisch angenehmen Materialien (Lederbezug am Lenkrad und am Wählhebelknauf, Softtouch-Lack am Armaturenbrett und Türtafeln mit einer dezenten, sehr ansprechenden Teillackierung in Metallicblau).

Ein neues urbanes Fahrerlebnis

Ein Elektrofahrzeug emittiert direkt weder Abgase noch Kohlendioxid, und lediglich das Abrollgeräusch der Reifen ist hörbar – für den Stadtverkehr geradezu ideale Eigenschaften. Dank 2,55 Meter Radstand und der hoch bauenden Karosserie finden im geräumigen Innenraum bequem vier Erwachsene Platz. Die kompakten Außenmaße von 3,48 Meter Länge und 1,47 Meter Breite, der extrem kleine Wendekreis von 9 Metern sowie die elektrische Servolenkung machen das Fahrzeug besonders agil und das Einparken auch in kleinsten Parklücken zum Kinderspiel.

Geringe Größe heißt aber bei weitem nicht, dass der i0n im Verkehrsfluss untergeht. Im Gegenteil, der i0n ist ein vollwertiges Auto, das dem Fahrer und den übrigen Insassen über die hohe Sitzposition und den damit verbundenen Überblick Sicherheit vermittelt.

Bereits beim Anfahren mit dem geräuschlosen Antrieb taucht der Fahrer in eine völlig neue Erlebniswelt ein. Die einfache Bedienung und die komplette Ruhe machen die Fahrt ermüdungsarm und kurzweilig, da sich alle Insassen mühelos unterhalten können.

Eine neue Verbindung zwischen Fahrer und Technik entsteht durch die Leistungsanzeige im Kombiinstrument, die in Echtzeit über den Energieverbrauch bzw. die im Schubbetrieb oder beim Bremsen zurückgewonnene Energiemenge informiert. Im Handumdrehen hat man herausgefunden, wie sich mit einer flüssigen, stressfreien Fahrweise mit geringstem Energieverbrauch fahren lässt.

Auch wenn der i0n auf eine eher gleichmäßige Fahrweise ausgelegt ist, lässt er sich durchaus auch flott und temperamentvoll bewegen. Falls nötig steht durch einen beherzten Tritt aufs Fahrpedal sofort das gesamte Drehmoment für schnelle, lineare Beschleunigungen zur Verfügung. Nur 3,5 Sekunden benötigt er beispielsweise von 30 bis 60 km/h (zum Vergleich: ein Peugeot 207 1,6l THP mit 156 PS braucht im dritten Gang 3,9 s). Somit fällt es dem i0n leicht, sich in den fließenden Verkehr einzureihen.

Keine Kompromisse bei der Sicherheit

Dank der hohen Karosserieform konnte das komplette Batteriepaket zwischen Vorder- und Hinterachse unterhalb des Fahrzeugbodens platziert werden. Damit wird der Schwerpunkt abgesenkt, was einem agilen Handling zugutekommt. Die serienmäßigen Ausstattungs-elemente wie ESP, elektronischer Bremskraftverteiler (EBV) und Notbremsassistent wirken sich auf die Fahrstabilität ebenfalls positiv aus.

Nimmt der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal, macht die kinetische Energie der Räder den Motor (durch Umkehrung seiner Drehrichtung) zum Generator und wirkt so wie die Motorbremse bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Exzellente Verzögerungswerte werden sowohl von der Energierückgewinnung als auch vom klassischen Bremssystem sichergestellt. Eine elektrische Vakuumpumpe liefert den Unterdruck für die Bremskraftunterstützung.

Der i0n erfüllt mit seiner speziellen Karosseriestruktur und der Sicherheitsausstattung alle Anforderungen der aktiven und passiven Sicherheit eines modernen Serienfahrzeugs. Dazu gehören je zwei Front-, Thorax- und Fensterairbags. Hinzu kommen zwei Isofixhalterungen, eine Gurtanlegeerkennung für die vorderen Plätze und einer Gurtlösewarnung für die Fondsitze.

Der Batteriesatz befindet sich an einem besonders aufprallsicher ausgelegten Einbauort und besitzt eine steife Struktur aus glasfaserverstärkten Polymerelementen und Stahlplatten. Querverstrebungen im Batteriepaket schützen die Batterie bei einem Seitenaufprall und verbessern die Biege- und Verwindungssteifigkeit des Chassis.

Jede der insgesamt 88 Batteriezellen ist aus Sicherheitsgründen in einem Stahlgehäuse gelagert. Jeweils vier bzw. acht Zellen sind in geschützten Modulen zusammengefasst, die in der Batterieeinheit verbaut sind.

Im Crashfall werden die Batterie- und Hochvolt-Stromkreise automatisch unterbrochen.

Besonderheiten des Ladevorgangs:

Ein normaler Ladevorgang über eine haushaltsübliche, geerdete 220 Volt Steckdose erfordert ein Kabel mit einer speziellen Elektronik, die die Erdungswirkung überwacht und die Stromzufuhr gegebenenfalls sofort unterbricht.

Die Überwachung der Normal- bzw. Schnellladevorgänge erfolgt zum einen durch Datenaustausch zwischen dem Steuergerät des Batteriesatzes, dem Rechner der Schnellladestation und der Kontrolleinheit, dem eigentlichen „Gehirn“ des Fahrzeugs. Sollten während des Schnellladevorgangs im Batteriepaket bestimmte Temperaturlimits überschritten werden, wird automatisch kühlere Umgebungsluft bzw. Kühlluft aus der Klimaanlage ins Innere des Batteriepakets eingeleitet.

Der Ladevorgang kann nur gestartet werden, wenn sich der Wählhebel in Parkstellung befindet. Außerdem kann das Fahrzeug nicht bewegt werden. Somit ist es unmöglich, aus Versehen mit angestecktem Ladekabel loszufahren.

Reichweite und Ladevorgänge

Der i0n verfügt über eine neuartige Lithium-Ionen-Batterie mit deutlich höherer Speicherkapazität als Nickel-Cadmium-Batterien, die in den 1990er Jahren zum Einsatz kamen (drei Mal mehr gespeicherte Energie pro Kilogramm bzw. zwei Mal mehr Energie pro Volumeneinheit).

Dieser Batterietyp kennt keinen Memory-Effekt und kann auch im halbleeren Zustand wieder aufgeladen werden. Regelmäßiges komplettes Entladen und Wiederaufladen ist somit nicht erforderlich.

Die Batterie kann über ein fünf Meter langes Ladekabel (mit einem Standardstecker an der einen und einem fahrzeugspezifischen Stecksystem an der anderen Seite) innerhalb von sechs Stunden am normalen 220 Volt-Stromnetz zu 100 % aufgeladen werden. Für eine Normalladung schließt der Fahrer das Kabel an eine hoch abgesicherte Haushaltssteckdose oder eine öffentliche Ladestation an und verbindet das andere Ende mit der Ladevorrichtung an der rechten Fahrzeugseite (die Schnellaufladung erfolgt auf der linken Seite). Über ein Symbol im Kombiinstrument und eine LED am Schutzstecker am Auto wird der Start des Ladevorgangs sofort angezeigt. Sobald die Batterie vollständig geladen ist, wird der Ladevorgang automatisch beendet.

Ein Schnellladevorgang über eine spezielle Schnellladestation mit 380 Volt Drehstrom dauert 15 Minuten (50 %) bzw. 30 Minuten (80 %).

Das Kabel der Schnellladestation wird dabei in die Ladevorrichtung an der linken Fahrzeugseite eingeführt. Der Ladevorgang wird vom Systemmanagement des Fahrzeugs im Austausch mit dem Steuergerät der Ladestation überwacht und gesteuert. Sind 80 % der maximalen Batterieladung erreicht, wird der Schnellladevorgang automatisch beendet. (Mit einem zweiten Schnellladevorgang können 100 % erreicht werden.)

Cockpit

Ein Entwicklungsschwerpunkt bestand darin, ein Fahrzeug zu konstruieren, das den Autofahrer trotz aller technologischen Innovationen nicht zu einer radikalen Verhaltensänderung zwingt. Dazu ist das Fahrercockpit klassisch konzipiert, mit Bedienelementen, wie man sie von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor kennt: Zündschlüssel, Handbremse, Wählhebel mit vier Positionen, zwei Pedale wie bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe sowie Bedienelemente für Heizung, Klimaanlage usw.

Dreht man den Zündschlüssel in die erste Schaltstellung, wird das System mit Strom versorgt, in der zweiten Position ist der Antrieb fahrbereit. Neben der Anzeige „Ready“ im Kombiinstrument erklingt außerdem ein Ton, der die Fahrbereitschaft des Fahrzeugs signalisiert.

Die wichtigsten Unterschiede zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor finden sich im Kombiinstrument, das folgende Anzeigen umfasst:

• eine 16-stufige Ladestandsanzeige der Batterie;
• eine Leistungsanzeige, die mit einer Nadel über den momentanen Verbrauch bzw. die aktuell zurückgewonnene Energie informiert und so einen ökonomischen Fahrstil ermöglicht; ihre Skala umfasst:
  - einen grünen Bereich, in dem der Energieverbrauch niedrig ist,
  - einen weiß/grauen Bereich, in dem viel Energie verbraucht wird, und
  - einen blauen Bereich („Charge“), in dem Energie zurückgewonnen wird.
• Der Bordcomputer gibt neben den üblichen Informationen auch die verbleibende Reichweite auf der Grundlage der letzten 25 Kilometer an. Für diese Berechnung sind der Fahrstil, die Verkehrssituation, die Routenart sowie die Nutzung von Heizung und Klimaanlage relevant.
• Mehrstufige Warnanzeigen bei reduzierter Reichweite und mögliche Alternativen:
  - Wenn der Batterieladestand bei zwei Balken liegt, blinkt das zugehörige Symbol zum Zeichen eines notwendigen Ladevorgangs (17 % Restenergie);
  - Im Endstadium blinkt der einzige verbliebene Balken zusammen mit dem Ladestandssymbol; die Batterie muss geladen werden;
  - ist kein Balken mehr übrig, leuchtet das Ladestandssymbol dauerhaft, und der Bordcomputer zeigt an, dass die Autonomie erschöpft ist. Heizung bzw. Klimaanlage werden abgeschaltet, noch vorhandene Warm- bzw. Kaltluft wird aufgrund der Systemträgheit aber weiterhin ausgeblasen. Die Motorleistung wird schrittweise reduziert.
  - Wenn die angeforderte Beschleunigungsleistung nicht mehr komplett abgerufen werden kann, erscheint im Kombiinstrument ein Schildkrötensymbol und das Fahrzeug fährt langsamer weiter.
  - Sobald der minimale Batterieladestand erreicht ist, bleibt das Fahrzeug stehen.

Technologie

Antriebskomponenten

Der i0n hat einen Heckantrieb, bei dem der Elektromotor und das Reduktionsgetriebe mit starrer Übersetzung vor der Hinterachse platziert sind und auf die Hinterräder wirken.

Ein Wechselrichter richtet die 330 Volt Gleichstrom des Fahrzeugs aus der Antriebsbatterie in 330 Volt Drehstrom für den Elektromotor um. Über den Druck auf das Fahrpedal lassen sich mit dem Wechselrichter außerdem Stromverbrauch, Frequenz und Spannung variieren. Die Kennlinie wurde dabei optimiert, um die Reaktion auf den Fahrerwunsch bestmöglich dosieren zu können.

Das System aus Wechselrichter, Motor und Reduktionsgetriebe ermöglicht eine Geschwindigkeitsspanne von 0 bis 130 km/h. Die Gesamtübersetzung beträgt einheitlich 6,066 im Vorwärts- und Rückwärtsgang.

Für den Rückwärtsgang wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt.

Der Neodym-Permanentmagnet-Synchronmotor ist besonders kompakt ausgeführt. Er leistet maximal 47 kW (64 PS) und liefert von 0 bis 2.000/min ein maximales Drehmoment von
180 Nm.

Er besteht aus folgenden Komponenten:

• einem drehbaren Rotor in der Mitte mit außen angeordneten Magneten, deren Pole abwechselnd nach außen zeigen;
• einem feststehenden Stator, dessen Spulen mit jeweils einer Drehstromphase den Rotor im Magnetfeld bewegen.

Batterie

Die Lithium-Ionen-Batterie stammt aus der Entwicklung von Lithium Energy Japan (LEJ), einem Joint Venture von Mitsubishi und GS Yuasa, und wird im japanischen Kusatsu in der weltweit ersten Fabrik für die Massenproduktion von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge hergestellt.

Der Begriff Lithium-Ionen bezeichnet mehrere Batterietypen. Für den i0n fiel die Wahl wegen der leichteren Verfügbarkeit der Komponenten und des hohen Sicherheitsniveaus auf die Manganoxid-Technologie (Kathoden aus Lithium-Manganoxid, LiMn2O4).

Jedes Modul besteht aus vier bzw. acht Zellen mit 3,7 Volt und einer Kapazität von 50 Ah. Mit seinen insgesamt 88 in Serie geschalteten Zellen speichert dieses Batteriepaket 16 kWh elektrische Energie bei einer Nominalspannung von 330 Volt.

Der Ladevorgang der einzelnen Batteriezellen wird permanent durch ein Kontrollsystem überwacht, bei dem die Kontrolleinheiten der einzelnen Elemente mit einer zentralen Batteriesteuerung zusammenwirken.

Heizung und Klimaanlage

Die elektrischen Systeme zur Beheizung und Klimatisierung der Fahrgastzelle werden von der Lithium-Ionen-Batterie gespeist.

Die Beheizung erfolgt über einen elektrisch erwärmten flüssigen Wärmeleiter, der im System zirkuliert. Unmittelbar nach einem Kaltstart oder im Stand steht sofort Warmluft zur Verfügung. Über die Anpassung der Heizleistung lässt sich der Stromverbrauch regulieren.

Das optionale „Kälte-Paket“ umfasst einen beheizbaren Fahrersitz, der einen guten Klimakomfort gewährleistet, wenn der Fahrer allein an Bord ist und es ermöglicht den Stromverbrauch zu optimieren.

Beim Kühlaggregat der Klimaanlage wird die Kompressordrehzahl elektronisch gesteuert und so der Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert.

Stromfluss

Der Wechselrichter wandelt die 330 Volt Gleichstrom aus der Batterie in 330 Volt Wechselstrom für den Elektroantrieb um und übernimmt die Motorsteuerung im Fahrbetrieb sowie in den Phasen der Energierückgewinnung.

Der Motor kann seine Drehrichtung ändern: In Schubphasen erzeugt er einen Wechselstrom, der vom Wechselrichter wiederum in Gleichstrom gewandelt wird und die Batterie lädt (Generatormodus).

Das On-Board-Batterieladegerät transformiert die 220 Volt Wechselstrom aus dem öffentlichen Stromnetz in 330 Volt Gleichstrom zum Laden der Batterie und kontrolliert sowohl die 14 Ampere Eingangsstrom als auch die 8 Ampere Ladestrom für die Batterie.

Beim Schnellladevorgang liefert die 50 kW-Ladestation direkt den für die Aufladung der Antriebsbatterie erforderlichen Gleichstrom mit der entsprechenden Spannung. In die Ladestation integriert ist ein Ladegerät für 380 Volt Drehstrom (des jeweiligen Energieversorgers). Für die Batterie des Fahrzeugs steht dann Einphasen-Gleichstrom mit einer Stärke von bis zu 125 Ampere zur Verfügung.

Das Systemmanagement des Fahrzeugs und das Steuergerät der Ladestation überwachen und steuern gemeinsam den Ladevorgang. Sind 80 % der maximalen Ladung erreicht, wird der Ladevorgang automatisch gestoppt. Daran kann sich direkt ein weiterer Ladevorgang bis 100 % anschließen, der aber langsamer abläuft, damit die zulässige Spannung der einzelnen Batteriezellen nicht überschritten wird.

Der in das Ladegerät integrierte DC/DC-Wandler transformiert die 330 Volt der Antriebsbatterie auf 14 Volt und lädt damit die 12 Volt-Batterie für die Ausstattungselemente wie Steuergeräte, Beleuchtung, Audiosystem, Servolenkung, Vakuum- und Wasserpumpe. Er übernimmt so die Funktion einer Lichtmaschine bei Verbrennungsmotoren.

Systemmanagement

Im Fahrbetrieb überwacht das Systemmanagement permanent sämtliche Systeme und steuert das Energiemanagement.

Diese verbesserte und auf optimierte Energierückgewinnung ausgelegte Komponente steuert die Motorleistung je nach Fahrsituation und Batterieladezustand.

Die separate Elektronik der Batterie für die Überwachung der Lade- bzw. Entladephasen kommuniziert mit dem Systemmanagement.

Kühlkreisläufe

Der Kühlbedarf von Wechselrichter, On-Board-Ladegerät, DC/DC-Wandler und Elektromotor wird über einen Wasserkühler in der Frontpartie des Fahrzeugs gedeckt.

Sollten während des Schnellladevorgangs im Batteriepaket bestimmte Temperaturlimits überschritten werden, wird automatisch kühlere Umgebungsluft bzw. Kühlluft aus der Klimaanlage in das Batteriesystem eingeleitet.

06. September 2010