Peugeot iOn - z prądem czy pod prąd?

Moda na ekologię, której jednym z przejawów są napędzane energią elektryczną samochody staje się chyba powoli trendem we współczesnej motoryzacji. Elektryczne układy napędowe są już notowane na wysokich miejscach w zestawieniach konkursu International Engine of the Year, a elektryczne Renault Kangoo właśnie otrzymało tytuł Van of the Year.

fot. gazeo.plPeugeot iOn na tle zabytkowej fabryki Ludwika Geyera w Łodzi

Jednak pomimo bardzo dynamicznego rozwoju produkcji samochodów elektrycznych cały czas stanowią one niszę w porównaniu z samochodami napędzanymi tradycyjnie, silnikami spalinowymi.

W ostatnim czasie, w redakcji Gazeo, mieliśmy okazję zapoznać się z napędzanym elektrycznie samochodem Peugeot iOn. Samochód o rozstawie osi 2,55 m nie ma wygórowanych aspiracji, jest typowym „mieszczaninem”, którego parametry zarówno geometryczne, ergonomiczne oraz możliwości układu napędowego są dostosowane do typowo miejskiej eksploatacji.

Elektryczne trojaczki

Peugeot iOn to właściwie Mitsubishi i-MiEV, który jest sprzedawany z logo francuskiej marki. Podobnie zresztą jak Citroen C-Zero. Wynika to umowy jaką zawarło Mitsubishi z koncernem PSA.

Po raz pierwszy w historii marki Peugeot pojedynczy model wyróżniono własną wersją firmowego znaczka, w którym stylizowany lew otrzymał perłowe wstawki. Taki znak firmowy znajduje się na pokrywie przedniej, pokrywie bagażnika oraz na kołach wykonanych ze stopów lekkich Peugeota iOn. Na tylnych błotnikach umieszczono dodatkowy napis Full Electric.

Rodowód

Japoński protoplasta elektrycznych trojaczków bazuje na oferowanym od 2006 r. samochodzie Mitsubishi i, który jest dostępny z dwoma silnikami benzynowymi, co ciekawe umieszczonymi z tyłu i napędzającymi tylne koła. Taki sam napęd ma również elektryczny kuzyn. Zmieniła się tylko jednostka napędowa i układ przeniesienia napędu. Peugeot iOn, podobnie jak bliźniacze Mitsubishi i Citroen powstają w Japonii w zakładach Mitsubishi w miejscowości Mizushima.

fot. gazeo.plPeugeot iOn

Nadwozie

Nadwozie elektrycznego Peugeota to bardzo ciekawa konstrukcja, która charakteryzuje się niską masą. Jest ono zbudowane na ramie przestrzennej, w której zastosowano wyciskane profile aluminiowe oraz elementy odlewane (także ze stopów aluminium). Aluminiowe profile stanowią około 60% masy całego nadwozia. Najbardziej odpowiedzialne elementy (słupki przednie, środkowe) są wykonane z aluminiowych profili odlewanych. Z aluminium wykonano także podłogę oraz dach. Poszczególne elementy aluminiowej konstrukcji są łączone za pomocą spawania laserowego oraz nitowania. To ostatnie zapewnia wysoką wytrzymałość połączeń i możliwość łączenia różnych materiałów.

Nadwozie ma masę około 380 kg i według specjalistów Mitsubishi jest około 110 kg lżejsze od tradycyjnej, stalowej konstrukcji (przy zachowaniu tych samych parametrów wytrzymałościowych, np. sztywności skrętnej).

Oprócz obniżenia masy dużo uwagi poświęcono także kształtowi nadwozia i jego aerodynamice, dzięki czemu osiągnięto współczynnik oporu aerodynamicznego Cx na poziomie 0,33. W tego typu samochodzie o proporcjach, które „z natury” nie sprzyjają osiągnięciu dobrej aerodynamiki stanowi to bardzo dobry wynik.

fot. gazeo.plElektryczny silnik trakcyjny i przekładnia Peugeota iOn maja łączną masę 65 kg. Maksymalna prędkość obrotowa elektrycznej jednostki napędowej wynosi 9900 obr.

Silnik trakcyjny

Zamontowany z tyłu (przed osią) synchroniczny silnik z neodymowymi magnesami trwałymi o mocy 47 kW (64 KM) i maksymalnym momencie obrotowym 180 Nm pozwala na rozwinięcie prędkości maksymalnej 130 km/h. Wartość ta została zweryfikowana w czasie jazd testowych z obciążeniem 3 dorosłymi osobami. Duża wartość momentu obrotowego, który jest rozwijany od uruchomienia silnika i utrzymuje stałą wartość do 2000 obr./min. zapewnia również przyzwoitą dynamikę samochodu, cechę bardzo przydatną w ruchu miejskim.

fot. MitsubishiPorównanie przebiegu momentu obrotowego silnika elektrycznego stosowanego w Peugeocie iOn, Mitsubishi i-MiEV i Citroenie C-Zero z charakterystyką silnika spalinowej jednostki napędowej, znajdującej zastosowanie w protoplaście elektrycznych trojaczków, którym jest Mitsubishi i

Silnik waży 49 kg i jest wyposażony w cieczowy układ chłodzenia z chłodnicą umieszczoną w przedniej części samochodu.

Samo umieszczenie jednostki napędowej w tylnej części nie jest może najszczęśliwsze z punktu widzenia prowadzenia się samochodu, jednak wydatnie przyczynia się do zmniejszenia hałasu w przestrzeni pasażerskiej. Aby jeszcze bardziej zminimalizować wibracje przenoszone na nadwozie projektanci dużo czasu poświęcili na opracowanie zawieszenie silnika.

fot. MitsubishiBateria trakcyjna Peugeota iOn. W przedniej części widoczne kanały do podłączenia z układem ogrzewania i klimatyzacji. W tylnej części dodatkowa dmuchawa wymuszająca przepływ powietrza

W przedniej części jest on zamocowany do nadwozia za pomocą pary poduszek, które są zaprojektowane specjalnie aby tłumić przenoszenie drgań o wysokich częstotliwościach. Podobne zadanie spełnia tylne mocowanie silnika, które stanowi pojedyncza poduszka.

Bateria trakcyjna i falownik

Energia elektryczna do zasilania silnika jest magazynowana w baterii trakcyjnej o pojemności 16 kWh, składającej się z 88 ogniw litowo-jonowych (LiMn2O4) o napięciu 3,7 V (każde). Napięcie znamionowe baterii trakcyjnej wynosi zatem 330 V. Prąd stały z baterii zanim trafi do silnika przechodzi przez falownik, w którym jest zamieniany na prąd zmienny. Zasilanie jednostki napędowej napięciem zmiennym ułatwia jej sterowanie.

fot. gazeo.plPo zdjęciu pokrywy pod wykładziną bagażnika uzyskuje się dostęp do zbiornika wyrównawczego układu chłodzenia silnika. Obok znajduje się pokładowa ładowarka baterii trakcyjnej oraz falownik zasilający napięciem zmiennym silnik pojazdu

Producent szacuje, że po 5 latach pojemność akumulatora trakcyjnego powinna wynosić około 80% nominalnej wartości tego parametru, a po 10 latach około 70%. Jako czynniki mające negatywny wpływ na pojemność baterii trakcyjnej wymienia się częste korzystanie z szybkiego ładowania, częste gwałtowne przyspieszanie i hamowanie oraz przechowywanie samochodu w bardzo niskich temperaturach.

Używając ogrzewania czy klimatyzacji, zużywamy energię elektryczną zgromadzoną w baterii trakcyjnej. Nawet jeśli o tym zapomnimy z pewnością przypomni o tym wskaźnik zasięgu, który po włączeniu ogrzewania zmniejsza wyświetlaną wartość o około 20 km.

fot. MitsubishiZastosowanie silnika elektrycznego bardzo upraszcza układ napędowy. Zastosowano prostą przekładnię z walcowymi kołami zębatymi (skośne zazębienie zapewnia cichą pracę). Przeniesienie napędu z silnika elektrycznego nie wymaga stosowania sprzęgła i przekładni zmieniającej kierunek obrotów (bieg wsteczny uzyskuje się przez zmianę kierunku obrotów wału silnika)

Stosowane w Peugeocie akumulatory litowo-jonowe są opracowaniem firmy Lithium Energy Japan (LEJ - joint venture Mitsubishi i GS-Yuasa). Ich produkcję ulokowano w Kusatsu, w Japonii. Jest to pierwsza na świecie fabryka wytwarzająca masowo akumulatory litowo-jonowe przeznaczone do zastosowań trakcyjnych.

Oprócz baterii trakcyjnej w samochodzie znajduje się także pomocniczy akumulator o napięciu 12 V.

Układ chłodzenia

Jednostka napędowa, falownik i ładowarka baterii trakcyjnej są chłodzone cieczą. Zbiornik wyrównawczy układu chłodzenia jest umieszczony w przestrzeni nad jednostką napędową. Dostęp do niego uzyskuje się po odkręceniu pokrywy w podłodze bagażnika.

Układ napędowy

Siedząc na miejscu kierowcy, mając do dyspozycji pod prawą ręką dźwignię sterującą z oznaczeniami pracy układu napędowego takimi samymi jak w przypadku zastosowania automatycznej skrzyni biegów mamy wrażenie, że samochód jest w taki zespół wyposażony. Nie czuć momentu zmiany przełożenia zatem można domniemywać, że zastosowano bezstopniową skrzynię biegów. Nic bardziej mylnego, ani automat, a tym bardziej przekładnia bezstopniowa. Ten samochód nie ma skrzyni biegów, co wynika z doskonałej z punktu widzenia zastosowania w samochodzie charakterystyki elektrycznego silnika napędowego. Dostępny od zera maksymalny moment obrotowy sprawia, że samochód porusza się bardzo sprawnie, mając do dyspozycji tylko jedno przełożenie o wartości 6,066. Wysokie prędkości jazdy uzyskuje się dzięki dużemu zakresowi użytecznych prędkości obrotowych silnika. Moc maksymalna jest osiągana w zakresie 2500 do 8000 obr./min. Zastosowanie elektrycznej jednostki napędowej, która jest uruchamiana tylko wtedy gdy samochód się porusza powoduje, że nie jest konieczne stosowanie sprzęgła, co jeszcze bardziej upraszcza układ przeniesienia napędu.

Jedno przełożenie, a wsteczny?

W przypadku silnika elektrycznego to nie problem. Wybierając tryb R na dźwigni sterującej powodujemy uruchomienie silnika w przeciwnym kierunku. Teoretycznie zatem można samochód rozpędzić tyłem do prędkości maksymalnej. Prędkość jazdy "na wstecznym" jest jednak ograniczona do około 20 km/h.

Hamowanie silnikiem

Samochód jest wyposażony w układ odzysku energii hamowania, który w momencie puszczenia pedału „gazu” powoduje przejście silnika w stan pracy prądnicowej. Wytwarzane w tym czasie zmienne napięcie po przejściu przez falownik staje się napięciem stałym, które doładowuje baterię trakcyjną. Trzeba przyznać, że efekt hamowania silnikiem jest dużo większy niż w samochodzie wyposażonym w konwencjonalny układ napędowy z silnikiem spalinowym.