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E-Auto und CVT! Innovation oder Schrott?
Guten Tag,
ich bin heute auf diesen Artikel (auf Englisch) gestoßen.
Aktuell haben E-Autos meines Wissens nach quasi alle einen festen Gang und nur in sehr wenigen Fällen (der Porsche Tycan Turbo S z.B.) ist ein 2-Gang Getriebe verbaut. Hat den Vorteil, dass das ganze sehr easy aufgebaut ist, wenig kaputt gehen kann und natürlich weniger Kosten entstehen. Und wenn man sich das Leistungsdiagramm (s.Bild) eines E-Motors ansieht macht das auch durchaus Sinn, da die Leistungskurve sehr flach ist und auch in fast allen Tests immer gesagt wird, dass ein Elektroauto wahnsinning gleichmäßig, stark und sofort beschleunigt.
Doch jetzt will Bosch da ein CVT-Getriebe reinbauen? Das wären doch mehr Teile, die kaputt gehen können, mehr Wartungsarbeiten (da wird doch sicher wieder Getriebeöl drinnen sein), und damit wäre doch ein Vorteil der E-Autos wieder zunichte gemacht.
Zusätzlich wird der mMn eh schon recht hohe Preis für E-Autos noch höher.
Ebenso bin ich noch nicht so überzeugt, dass tatsächlich ein Getriebe, das ständig Verluste einfährt besser als eine direkte Verbindung ist und in allen Fällen effizienter ist.
Deswegen würd mich mal eure Meinung zu dem Thema interessieren und in welcher Klasse (Nissan Leaf, ID.3, Tesla oder Porsche) das ganze denn verbaut werden soll.
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45 Antworten
Ich kann es nicht genau sagen .
Wir sollten aber den Willen der Öl-Industrie nicht unterschätzen ihre Ölprodukte verkaufen zu wollen
In Fachkreisen nennt man zumindest alle KFZ-Öle , auf Grund ihres Abgebe-Preises an uns Verbrauchern ,
"schwarzes GOLD"
Tesla hat ja anfangs auch 2-Gang Getriebe verbaut, die haben wegen des hohen Drehmoments nicht gehalten. Bei den ersten Modellen haben Sie die das Getriebe dann im 2. Gang arretiert und danach nur noch 1-Gang- Getriebe gebaut. Übrigens haben fast alle Elektroautos Getriebe, die in Öl laufen. Sie sind nur nicht schaltbar, sondern nur als Untersetzung eingebaut. Die Ölindustrie wird kaum hinter dieser Innovation stecken.
Wenn Bosch jetzt in der Lage ist, haltbare Getriebe zu bauen, dann wird das sicherlich die Effizienz positiv beeinflussen. Außerdem könnte man die Motoren kleiner bauen.
Aus diesem Grund wird das sicherlich auch eher in Kleinwagen zu finden sein, als in den Drehmomentboliden.
Innovation oder Schrott? Innovativ allenfalls, dass diesmal Bosch und keiner der bekannten Getriebehersteller dahintersteckt. Ansonsten sind alle prinzipell relevanten technischen Aspekte dazu ja hinlänglich bekannt. Hellhörig macht dagegen die Absicht, mit diesen Dingern an anderen Komponenten insgesamt mehr Produktionskosten einsparen zu können als durch die CVTs zusätzlich entstehen. Alle bisherigen Automaten, ganz gleich, welcher Bauart oder Herkunft, haben Autos jeweils spürbar verteuert. Wenn sich daran mit Boschs Neuschöpfung erstmals was ändern sollte, dürftel der Grat zwischen "Schrott" und Langlebigkeit sehr schmal werden.
Ich sehe hier überhaupt keinen Vorteil, außer zusätzlichen Komponenten und Verlusten. Der Vorteil eines E-Motors ist ja das sehr weite Drehzahlband (normale Motoren laufen zwischen 0-11.000U/min, bei Tesla Model S der P-Serie gehen sie hoch bis 18.000U/min). Die CVT-Funktion (konstante Eingangsleistung wird kontinuierlich in steigende Geschwindigkeit bei sinkendem Drehmoment gewandelt) hast man ja schon inherent im E-Anstrieb drinnen. Das ist übrigens genau das was man im Diagramm des Anfangspost sieht (ein Bereich des konstanten Drehmoments, gefolgt von einem weiten Bereich der konstanten Leistung). Das Drehmoment wird durch den maximalen Motorstrom begrenzt (wir sprechen hier von ein paar hundert Ampere), die Leistung durch die maximale Abgabeleistung des Akkus.
Genaues kann man in meinem Blog nachlesen.
Sicher, man könnte mit dem CVT untenrum etwas mehr Radzugkraft holen und obenraus mehr Höchstgeschwindigkeit, ohne die Motoren jenseits der 20.000U/min zu betreiben. Ob sich das wirklich auszahlt, ist die Frage. Untenrum haben die meisten E-Autos eh schon Traktionsprobleme (also wozu mehr Radzugkraft?), obenraus ist das nur für Sportwagen (und das nur in Ländern ohne Tempolimit) interessant. Den normalen Einsatzbereich von 0-180km/h kann man wunderbar mit einem E-Motor und einer Übersetzung abbilden.
Auch wenn ein CVT einen super Komfort bietet, so ist es in Sachen Effizienz hinter einem normalen Zahnradgetriebe anzusiedeln, daher bezweifle ich, das genug Effizienzsteigerung dabei rausschaut. Ein E-Motor baut etwa 10% an Wirkungsgrad bei hohen Drehzahlen ab, das muss man durch's CVT erst wieder rausholen (und das überwiegend untenrum, denn wie oft fährt man in einem Bereich wo das relevant wird?). Ich hab' da nach wie vor meine Zweifel und sehe eher einen Versuch der Getriebebranche, ihre weitere Existenz zu sichern.
Grüße,
Zeph
Schließe mich Zeph an. Ich sehe keine sinnvolle Verwendung des CVT Getriebes in BEV's. Die Effizienz wird, wenn überhaupt, nur marginal besser sein. Und auch nur dann wenn man viel hohe Geschwindigkeiten fährt. Evtl. wird es für den Alltagsbetrieb sogar schlechter. Der Hauptgrund bei Porsche war ja die "nachlassende" Beschleunigung bei höheren Geschwindigkeiten. Wir sprechen hier aber von Sphären, die für alle normalen Menschen überhaupt keine Rolle spielen.
Dann doch lieber einen zweiten Motor für AWD, mit einer entsprechend anderen Übersetzung hat man einiges abgedeckt auch für Hängerbetrieb und das System kann entscheiden in welcher Kombination der Vortrieb am besten erfolgt.
Sehr interessant der Blogpost und ich habe ähnliche Bedenken, daher auch die kritischen Töne im Post. Ich bin mal gespannt, ob man von dem Teil in Zukunft noch viel hören wird, oder ob das eine Eintagsfliegen-Technologie ist, von der man nie wieder hört.
Boschs Vorhaben erinnert verdächtig an Sachs' vor 50 Jahren eine Zeit lang kommerziell ziemlich profitablen Versuch, einer halben Branche weiszumachen, es sei sinnvoller, die Trommeln ihrer Waschmaschinen mit 'nem aus einem unsäglichen Sammelsurium verschleißträchtiger Lager, Plastikzahnräder und Kupplungsbeläge zusammengeschusterten Vorsatzgetriebe auf Schleuderdrehzahl zu beschleunigen als mit geeigneten Steuerungen oder schlicht ein paar zusätzlichen Cu-Wicklungen im Motor.
Das Erstaunlichste daran: (fast) Alle wurden glücklich damit. Sachs, weil sich dadurch, zumindest einige Jahre lang, Umsatzrückgänge bei Zulieferteilen für die sieche Mopedindustrie kompensieren ließen, Waschmaschinenhersteller und -anbieter profitierten nicht schlecht von zig-tausendfachem, vorzeitigem Maschinenersatz, weil horrende Preise und oftmals dazu noch umständliche Beschaffungswege für den Ersatz dieser ''Glanzstücke' zeitgenössischer Schweinfurter Ingenieurskunst nicht unbedingt zu Reparaturversuchen animierten. Schrotthändler konnten sich über tonnenweisen Edelstahlnachschub freuen und letztlich sogar manch zuvor düpierter Haushalt über endlich wieder zuverlässig trocken geschleuderte Wäsche.
Ich befürchte, Machart, Haltbarkeit und Reparaturmöglichkeiten bei Boschs bisherigen E-Fahrradgetrieben könnten Vorgeschmack auf das sein, was Käufer künftiger CVT-E-Autoantriebe womöglich erwartet.
Klar, die aktuellen Motoren decken den Wirkungsgrad und das Drehmoment über einen hohen Drehzahlbereich gut ab.
Mit CVT kann man aber andere, kleinere, billigere E-Maschinen einbauen, die das nicht so gut können, wie die heutigen Modelle.
Zitat:
@400.000km schrieb am 16. Dez. 2020 um 13:36:04 Uhr:
Mit CVT kann man aber andere, kleinere, billigere E-Maschinen einbauen, die das nicht so gut können, wie die heutigen Modelle.
Ich wage zu bezweifeln, dass man unterm Strich Kosten und Einbauraum spart.
Das sieht mir auch eher aus wie ein Versuch eines Automobilzulieferers, irgendwie schwindendes Geschäft (Einspritztechnik, Steuergeräte etc.) zu kompensieren.
Ich hatte schon Unterlagen auf dem Tisch, da will man das klassische Doppelkupplungsgetriebe mit dem Elektromotor (kein Hybrid) kombinieren, damit die Drehzahlspreizung nicht so hoch ist.
Damit lassen sich dann auch die Taktfrequenzen der Leistungselektronik anders auslegen, die Verluste in der Leistungselektronik anders optimieren, etc.
Man verschiebt das natürlich dann freilich ins Doppelkupplungsgetriebe.
Aber das DKG wird ja aktuell gebaut/noch weiterentwickelt und die Arbeitsplätze will man sicher erhalten, bis die Investitionen mal wieder drin sind ;)
Zitat:
@400.000km schrieb am 16. Dezember 2020 um 13:36:04 Uhr:
Mit CVT kann man aber andere, kleinere, billigere E-Maschinen einbauen, die das nicht so gut können, wie die heutigen Modelle.
Das ist ein Trugschluss. Das einzige was man sich sparen könnte, wäre ein hochdrehzahlfester Rotor, der Rest bliebe davon unangetastet. Nur, den brauchst du nur bei HighPerformance-Modellen, die einen großen Geschwindigkeitsbereich abdecken müssen (>200km/h). Die Autos für Otto-Normalverbraucher hingegen, sollten mit einem einfachen E-Motor auskommen.
BTW, viel billiger als die derzeitigen Motoren geht nicht mehr. Die sind teilweise einfacher als ein Mixermotor aufgebaut. Der Aufwand liegt in der ansteuernden Elektronik und die ändert ein CVT nicht.
Zitat:
@Xentres schrieb am 16. Dezember 2020 um 13:52:06 Uhr:
Damit lassen sich dann auch die Taktfrequenzen der Leistungselektronik anders auslegen, die Verluste in der Leistungselektronik anders optimieren, etc.
Auch das bezweifle ich heftig. Elektronik ist verdammt schnell, im Vergleich zu den Bewegungen einer E-Maschine. Du hast als erstes mal die Drehzahl. Bei einem Tesla kommt man auf 18.000U/min, das ergibt 300U/s. Mit der Polpaarzahl kommst du auf die Kommutierungsfrequenz (typisch ist 1 bzw. 2), das ergibt dann 300Hz bzw. 600Hz. Die Schaltfrequenzen der Wechselrichter hingegen liegen bei >20.000Hz, andernfalls würde man sie durch mechanische Schwingungen hören. Damit hast du mindestens 30 Schaltzyklen pro Kommutierung. Das reicht um den Strom schön zu regeln. Dafür brauch' ich noch kein CVT.
Was hingegen stimmt, wenn ich weniger Kommutierungsfrequenz brauche, dann kann man mit der Schaltfrequenz runtergehen, was tatsächlich Verluste spart. Allerdings, wenn der Wechselrichter weniger als 95% Wirkungsgrad hat, dann hast du ein grobes Kühlproblem bei den geforderten Leistungen (bei 100kW Motorleistung wären das dann schon 5kW). Als Elektronikentwickler kann ich dir versprechen, das diese Verlustleistungen nicht in den Wechselrichtern dieser Größe umgesetzt werden können.
Grüße,
Zeph
@Zephyroth
Tatsächlich wurden mir gegenüber als Begründung für das DKG+E-Motor angegeben:
- E-Motor kann kleiner ausfallen, reduziert Kosten und Bauraum (Getriebe braucht aber auch Platz - seltsames Argument?)
- Höchstgeschwindigkeit kann auf optimiertere Weise erreicht werden
- Steigfähigkeit (Bergauffahrt) lässt sich optimierter bewerkstelligen
Wahrscheinlich erhält man halt einfach eine weitere Möglichkeit, Drehmoment und Drehzahl noch feinteiliger/situationsgerechter zu modifzieren/dosieren.
Mir hat sich der große Vorteil jedoch auch nicht erschlossen, aber hey - Hauptsache es verkauft sich.
Man kann die Wicklungen etwas kleiner auslegen, weil sie bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht so hohe Ströme tragen müssten, von daher könnte der Motor kleiner werden. Aber wie du sagst, da braucht man dann halt wieder das Getriebe. Weniger Bauraum als Antriebseinheit kann ich mir also nicht vorstellen. Weniger Bauraum für den E-Motor, ja.
Grüße,
Zeph