Der Nissan Leaf

Der Nissan Leaf (englisch für Blatt als Backronym auch Leading, Environmentally Friendly, Affordable, Family Car) ist ein Elektroauto des japanischen Automobilherstellers Nissan, das im August 2009 in Yokohama der Öffentlichkeit vorgestellt wurde und seit Dezember 2010 verkauft wird. Der Leaf ist das erste Großserien-Elektroauto, das von Anfang an für diesen Antrieb konzipiert wurde.[2] Der Leaf ist das weltweit meistverkaufte Elektrofahrzeug (Stand: Dezember 2015). Hauptabsatzmärkte sind die Vereinigten Staaten mit fast 90.000 Einheiten, Japan mit 56.744 Einheiten und Europa mit 47.000 Einheiten (Stand: Dezember 2015). In Europa sind Norwegen (15.245) und Großbritannien (12.433) die führenden Märkte für den Leaf.


Nissan Leaf
Leaf
Produktionszeitraum: seit 2010
Klasse: Kompaktklasse
Karosserieversionen: Kombilimousine
Motoren: Elektromotor:
80 kW
Länge: 4445 mm
Breite: 1770 mm
Höhe: 1550 mm
Radstand: 2700 mm
Leergewicht: 1520 kg
Vorgängermodell: keines
Nachfolgemodell: keines

Vorgeschichte

Das Elektroauto hat in der Geschichte Nissans eine lange Tradition. Ihren Ursprung hat diese Tradition in einer Vorläuferfirma des von Nissan aufgekauften Herstellers Prince, die 1947 aufgrund der nach dem Zweiten Weltkrieg herrschenden Benzinknappheit einen elektrisch betriebenen Kleinwagen namens Tama entwickelte und 1948 zwei weitere elektrische Pkw-Modelle nachlegte. Nachdem sich die Kraftstoffversorgung zu Beginn der 1950er-Jahre wieder stabilisierte, wurde die Produktion dieser Fahrzeuge eingestellt.[3][4]

Ab 1970 stellte Nissan einige elektrisch betriebene Konzeptfahrzeuge vor, bis es zu Beginn der 1990er-Jahre zur Kooperation mit Sony kam. Diese hatte zum Ziel, das Elektroauto (klein-)serienreif zu machen und führte drei Jahre später zum Prairie EV, einem Van, der auf dem Prairie-Serienmodell basierte und auf Elektroantrieb umgerüstet wurde. An Bord befand sich eine Weltpremiere: Neuartige Lithium-Ionen-Akkus dienten als Energiequelle; bis zu diesem Zeitpunkt wurden für den Einsatz in elektrisch betriebenen Fahrzeugen hauptsächlich Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren verwendet. Rund 30 Exemplare entstanden vom Prairie EV. 1997 wurden vom Mittelklasse-Kombi R’nessa EV 200 Elektro-Exemplare hergestellt, der ebenfalls ein umgebautes Serienmodell war. Der nächste Schritt folgte 1999 mit der Kleinserienproduktion des zweisitzigen Hypermini, der von vorneherein als reines Elektroauto konstruiert wurde.[3][4]

In der darauffolgenden Zeit wurde die Forschung an der Akku-Technik vorangetrieben und in Zusammenarbeit mit NEC gelang es, die Li-Ion-Akkus in einer neuen Bauform herzustellen. Ein kompakter laminierter Typ wurde entwickelt, der die doppelte Menge an Energie bei gleicher Größe speichern konnte und die bis dato verwendete zylindrische Form ersetzte. Die sehr schnelle Weiterentwicklung der Akkus ist den Elektrogeräten und insbesondere dem Handy-Boom zu verdanken, da immer kleinere Geräte mit längerer Laufzeit verlangt wurden. Die daraus gewonnenen Erfahrungen wurden aber auch auf den Automobilbau angewandt und flossen in Konzeptfahrzeuge wie den Pivo (2005) und Pivo 2 (2007), den Mixim (2007) und den Nuvu (2008) ein, die als Technologieträger für die durch den Elektroantrieb neu eröffneten Konstruktionsmöglichkeiten dienten. Im Jahr 2009 folgte schließlich die Vorstellung des Serienmodells Leaf.[3][4]
Ökobilanz

Laut der Automotive Science Group ist der Nissan Leaf das Auto mit der besten ökologischen, sozialen und ökonomischen Gesamtbilanz aller 1400 in Nordamerika erhältlichen Fahrzeuge. Der Leaf ist zudem das Auto mit der besten CO₂-Bilanz auf Basis einer Lebenszyklusanalyse.[5]
Allgemeines


Der Lithium-Ionen-Akkupack unter dem Fahrzeugboden

Der Nissan Leaf ist als Fahrzeug der Kompaktklasse konzipiert und bietet neben fünf Sitzplätzen ein Kofferraumvolumen von 355 bis 370 Litern (bis 2013 330 Liter). Das große Raumangebot wurde durch die Unterbringung der Akkus im Fahrzeugboden realisiert. Außerdem konnte durch diese Vorgehensweise der Schwerpunkt des Fahrzeugs tief gehalten werden.
Reichweite und Verbrauch

Die mögliche Reichweite gibt Nissan mit den bisher verwendeten Akkus (24 kWh) mit etwa 160 km an[6]. Nissan weist darauf hin, dass die Reichweite von vielen Faktoren wie Außentemperatur und Beschaffenheit der Straße abhängig ist. Die jeweilige Restdistanz wird zusammen mit den nächsten Ladestationen im Umkreis ständig aktualisiert im Navigationssystem angezeigt.[7] Die Reichweite kann mit dem Eco-Modus verlängert werden. Ist dieser aktiviert, wird die Motorleistung und der Energiebedarf anderer Verbraucher reduziert, und es nimmt beispielsweise die Leistung der Klimaanlage ab.[8]

Der Nissan Leaf wurde ausführlich auch unter winterlichen Temperaturen erprobt. Eine Batterieheizung steht dabei zur Verfügung, um die Traktionsbatterie im minimal erlaubten Temperaturbereich zu halten[9].

Der Leaf besitzt ein regeneratives Bremssystem. Der Elektromotor wird dabei als Generator genutzt, der das Fahrzeug mittels des bei der Stromproduktion entstehenden Widerstandes verlangsamt. So wird die kinetische Energie, die an herkömmlichen hydraulisch-mechanischen Bremssystemen ansonsten als Reibungswärme verloren ginge, in elektrische Energie umgewandelt und dem Akkumulator zugeführt. Bei starkem Bremsen wird die Verzögerung von einer herkömmlichen hydraulischen Bremse übernommen. Ein kleines Solarmodul auf dem Heckspoiler, das allerdings nicht in jeder Ausstattungsvariante serienmäßig verbaut ist, speist unabhängig vom Hochstromnetz der Traktionsbatterie Energie für die Bordelektronik in die 12-Volt-Bordbatterie ein.

Als besonderen Service bietet Nissan im ersten Jahr an, das Fahrzeug abzuschleppen, auch wenn es wegen selbstverschuldet leerer Batterien liegenbleibt.[7]

In den USA gibt die Environmental Protection Agency für das Fahrzeug – obwohl es keinerlei Benzin verbraucht – einen „Verbrauch“ von 106 miles per gallon (mpg) (2,22 l/100 km) in der Stadt, 92 mpg (2,55 l/100 km) auf Highways und 99 mpg (2,37 l/100 km) kombiniert an. Für diese Zahlen wird ein Energie-Äquivalent von 33,7 kWh pro Gallone (8,90 kWh/l) angesetzt.[10]

In einem ADAC-Test auf einer vorgegebenen Strecke in Südtirol verbrauchten die getesteten Leafs im Schnitt 17,4 kWh pro 100 km, was 1,95 Liter Benzin entspricht.[11]
Geräuscherzeugung


Der Motorraum des Leaf

Um Fußgänger vor dem nahezu lautlosen Fahrzeug zu warnen, kommt Nissans selbst entwickeltes System Approaching Vehicle Sound for Pedestrians (AVSP) zum Einsatz. Dieses dient zur Unfallvermeidung und erzeugt abhängig von der Geschwindigkeit des Leaf ein Geräusch, das sich auch beim Beschleunigen und Verlangsamen ändert. Bis zu einer Geschwindigkeit von 30 km/h und bei einer Geschwindigkeitsverringerung unter 25 km/h ist es aktiv. Eine akustische Warnung wird auch beim Starten des Motors oder während des Zurücksetzens abgegeben, um umstehende Personen auf eine Bewegung des Fahrzeuges aufmerksam zu machen. Das Geräusch wird von einem Lautsprecher im Motorraum erzeugt und kann vom Fahrer nur vorübergehend abgeschaltet werden, denn nach jedem Neustart ist das System wieder aktiv.[12]
Technik
Motor und Traktionsbatterie

Als Antrieb dient ein Wechselstrom-Synchronmotor, dessen maximales Drehmoment von 254 Nm, anders als bei Verbrennungsmotoren bereits im Stand zur Verfügung steht. Der Motor leistet maximal 80 kW (109 PS). Als Energiequelle dient eine aus 48 Modulen zusammengesetzte Traktionsbatterie mit einer Nennspannung von 360 V. Die Lithium-Ionen-Akkumulatoren wurden von Automotive Energy Supply (AESC), einem Joint Venture von Nissan und NEC entwickelt. Sie speichern bis zu 24 kWh Energie (Nennkapazität), von denen im Fahrbetrieb zugunsten der Haltbarkeit ein kleiner Teil nicht genutzt werden kann. Seit Herbst 2015 wird zusätzlich eine Version mit 30 kWh Nennkapazität und entsprechend vergrößerter Reichweite angeboten.

Seit 2012 bietet Nissan in Japan eine „EV Power Station“ an, mit der das Auto nicht nur schneller geladen werden kann, sondern auch Energie aus der Traktionsbatterie ins Hausnetz zurückspeisen kann.[13] Diese Form der Speichernutzung lässt sich im Konzept Vehicle to Grid einordnen.
Ladeanschlüsse und Aufladung


Ladesteckverbindungen beim Leaf

An der Front unter dem Firmenlogo sitzen zwei Ladeanschlüsse:

fünfpoliger Ladeanschluss Typ 1 für einphasige Ladung mit Wechselstrom. Dabei kann in Europa ein Ladekabel mit Mennekes-Typ-2-Stecker für die Ladung an 230 V Wechselstrom einphasig mit 16A (3,3 kW) bzw. beim 2014er Leaf optional mit 32A (6,6 kW) oder ein ICCB-Ladekabel 230 Volt Wechselstrom mit maximal 10 A (2,3 kW) mit (an der Haushalt-Steckdose) genutzt werden.[14].
CHAdeMO-Gleichstrom-Anschluss für Schnellladung mit typisch 50 kW[15], mit dem ein Ladezustand von 80 % in 20–30 Minuten erreicht wird.

Mit dem autoseitigen „Ladeanschluss Typ1“ kann der Nissan Leaf einphasig an 230 V, 16 A („Lichtstrom“) aufgeladen werden. Dabei wird für das Ladekabel mit Typ-2-Anschluss und IEC-Lademode 3 an einer Stromtankstelle oder Wandladestation eine Ladezeit von acht Stunden angegeben. Durch die Regelbarkeit der Ladeleistung des Bordladers über das Steuersignal ist eine nachgeführte Aufladung aus schwankenden Energiequellen (beispielsweise Überschussladung aus Photovoltaik) möglich. Die Ladedauer richtet sich dann nach dem Energieangebot der Quelle.[16]

Auch eine Aufladung an üblichen Schuko-Steckdosen nach IEC-Lademode 1 ist möglich. Da allerdings das in Deutschland übliche Schuko-Stecksystem nicht verpolsicher und nur bis zu einer Dauerlast von 2,3 kW (10 A) spezifiziert ist, wird hier mit einem ICCB-Steuerteil im speziellen Ladekabel der ordnungsgemäße Anschluss sichergestellt und die Ladeleistung begrenzt. Damit verlängert sich allerdings die notwendige Ladedauer auf 10 Stunden.[17]

Die (Gleichstrom-) Schnellladung von leer auf 80 % der Kapazität an DC-Ladestationen des CHAdeMO-Standards dauert nur 30 Minuten.[18] Um große Entfernungen mit dem Leaf zurücklegen zu können, will Nissan in Kooperation mit Energieunternehmen eine ausreichende Infrastruktur von Ladesäulen in jedem Land schaffen. In Deutschland engagiert sich RWE, die mit Renault und Nissan eine Partnerschaft zum Ausbau des öffentlichen Netzes von Ladestationen gründeten[19] und vor allem Ladesäulen und Wand-Ladestationen mit 11 kW/22 kW Ladeleistung und Mennekes-Anschluss aufstellen bzw. installieren. Schnellladestationen nach CHAdeMO-Standard werden derzeit bei Nissan-Händlern installiert[20].
Technische Daten

[21] [18]
Nissan Leaf ZE0 AC-Motor
Bauzeitraum: seit 12/2010
Motor: AC-Synchronmotor
Motortyp: EM61
max. Leistung bei min−1: 80 kW (109 PS)
von 3008–10.000
max. Drehmoment bei min−1: 254 Nm von 0–3008
Batterie: laminierte Lithium-Ionen-Batterie
(Spannung 360 V, Nennkapazität 24 kWh)
Getriebe: kein Schaltgetriebe, feststehende Übersetzung
Antriebsart: Vorderradantrieb
Radaufhängung vorne: Einzelradaufhängung, Schraubenfedern
Radaufhängung hinten: Verbundlenkerachse, Schraubenfedern
Bremsen: regeneratives Bremssystem, belüftete Scheibenbremsen rundum
Lenkung: Zahnstangenlenkung
Abmessungen: 4445 × 1770 × 1550 mm
Radstand: 2700 mm
Spurweite vorn/hinten: 1540/1535 mm
Leergewicht: 1520 kg
Höchstgeschwindigkeit: 144 km/h
Beschleunigung, 0–100 km/h: 11,5 s
Verbrauch (jap. Zyklus): 15,0 kWh/100km
Reichweite (jap. Zyklus): 200 km

Quelle