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Antrieb ohne Getriebe

Themenstarteram 12. Juni 2019 um 7:18

Hallo,

Würde so ein Fahrzeug gut funktionieren welches an der Hinterachse nur über 2 Elektromotoren direkt angetrieben wird (oder alternativ über 1 Elektromotor mit Mechanischen Differential)? Also vom Beschleunigen über das Rekuperationsbremsen bis hin zur Autobahnfahrt.

Was wären die Nachteile ohne mehrstufiges Getriebe?

Es ginge um ein Leichtes E-Auto mit max. 1000kg und 50-70kw an den Rädern. Da müsste man ja auch ohne Getriebe gute Fahrleistungen schaffen.

Beste Antwort im Thema
am 18. Juni 2019 um 11:18

Er hat (kombiniert) 950NM von 0 weg, aber nicht 700PS. Die 950Nm sind bedingt durch den maximalen Strom der Motoren und Wechselrichter. Die 700PS (=515kW) liegen dann bei einer Motordrehzahl von 5100U/min an, was einer Geschwindigkeit von ~70km/h entspricht (ich meine irgendwo gelesen zu haben, das die Motoren bei 250km/h 18.000U/min drehen). Ab dort begrenzt die maximale Abgabeleistung des Akkus (515kW) das Drehmoment der Motoren. Da die Motoren nicht mehr als 515kW bekommen, muß das Drehmoment durch die steigende Drehzahl fallen (es gilt: Drehzahl x Drehmoment = konstant).

Für genaueres lies "Warum braucht ein E-Auto kein schaltbares Getriebe?" in meinem Blog. Da hab' ich einen Hyundai Ioniq mit einem 125PS-TSI verglichen.

Grüße,

Zeph

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Alle gängigen Elektrofahrzeuge haben eine feste Untersetzung - also kein mehrstufiges Getriebe? Und die Motordrehzahl direkt an der Achse wäre sicher zu hoch.

Moin

Radnabenmotoren haben z.B. überhaupt kein Getriebe. Wenn du aber nur kein Schaltgetriebe meinst, dann kannst du ja mal die Jungs von Tesla fragen, die haben alle nur einen E-Motor mit einer Getriebeübersetzung und fertig.

Geschaltet wird unter anderem bei den PlugIn recht gerne. Reine E-Fahrzeuge müßen das nicht.

So schalten die Hybride der Toyotafamilie auch nicht, da wird es über ein Planetengetriebe realisiert.

Vorteile bei Fahrzeugen ohne echte Gänge: Reinsetzen und bis zur Endgeschwindigkeit ohne Rucker beschleunigen. Nachteil, sie würden mit 2 Gängen etwas besser beschleunigen. Wer aber mal den Tesla oder auch den I3 von BMW gefahren ist weis das die Beschleunigung auch ohne Gänge nicht von schlechten Eltern ist und die meisten "Premiumpowerdiesel" locker hinter sich lassen.

Moin

Björn

Themenstarteram 12. Juni 2019 um 8:14

Ich meine nur rein einen E-Motor ohne Übersetzung. Also Rotor-Achswelle-Radnabe. 50kw Motor und ca. 800kg Leergewicht.

Würde so etwas "gut gehen"?

Zitat:

@Friesel schrieb am 12. Juni 2019 um 10:6:54 Uhr:

So schalten die Hybride der Toyotafamilie auch nicht, da wird es über ein Planetengetriebe realisiert.

Genauer ausgedrückt hat auch dort der antreibende Elektromotor eine feste Übersetzung, woher auch die Limitierung in der Vmax rührt (wovon viele Leute interessanterweise keine Ahnung haben und sich bei der Nennleistung dann immer über die relativ geringe Vmax wundern).

 

Zitat:

Nachteil, sie würden mit 2 Gängen etwas besser beschleunigen.

Nicht zwingend besser, sondern anders. Mit Erreichen von Pmax (~1/3 der Vmax) sinkt das Drehmoment linear ab, so dass die Beschleunigung ab dort mit steigendem Tempo kontinuierlich abnimmt. Mit einem gestuften Getriebe und dafür in der Drehzahl auf ~1/3 limitierten Motor könnte man innerhalb eines Ganges mit konstanter Radzugkraft beschleunigen, hätte jedoch die Radzugkraftveränderung immer beim Gangwechsel. Am Ende nähert sich die Radzugkraft der gestuften Variante damit der Radzugkraft der festen Übersetzung an, sprich das ganze ist mehr ein Komfortmerkmal, welches sich bei einer festen Übersetzung jedoch auch dadurch erzielen lässt, dass man einfach das Pedal weniger tief runterdrückt, sprich bis zum Zieltempo mit konstantem Drehmoment beschleunigt.

Diese konstante Radzugkraft lässt sich zudem für die zHG der meisten Länder auch relativ gut mit einer festen Übersetzung darstellen, wenn diese lang genug ausfällt. Leider ist das in der Praxis i.d.R. nicht der Fall. Da übersetzt man die Fahrzeuge lieber so kurz, dass sie bei Nutzung des vollen Drehmoments die Räder wegradieren oder die Motorsteuerung das Drehmoment reduziert, sprich effektiv hat man von dem vollen Motordrehmoment damit häufig gar nichts.

 

Größter Vorteil einer festen Übersetzung ist, dass das Getriebe leichter ist und weniger verschleißt.

Themenstarteram 12. Juni 2019 um 9:15

theoretisch müsste ja ein Motor wenn er genügend Kraft hat bei ca. 1500U/min 15zoll Bereifung, das Auto auf ca. 160kmh bringen, wenn er ohne Übersetzung angreift. Ich denke viele Motoren haben bei ungefähr dieser Drehzahl ihr Maximum an Leistung.

Aber wie verhält sich so etwas beim Anfahren und beim langsam fahren?

Zitat:

@wuzi0086 schrieb am 12. Juni 2019 um 11:15:27 Uhr:

Aber wie verhält sich so etwas beim Anfahren und beim langsam fahren?

So wie beim Tesla Model S. Der fährt von 0-250km/h mit einem Gang und ohne Kupplung. Das geht also durchaus. ;)

Im Stand ist das Drehmoment gigantisch. So ein Elektromotor ist eine tolle Sache.

Themenstarteram 12. Juni 2019 um 9:53

Zitat:

@MartinBru schrieb am 12. Juni 2019 um 11:42:37 Uhr:

Zitat:

@wuzi0086 schrieb am 12. Juni 2019 um 11:15:27 Uhr:

Aber wie verhält sich so etwas beim Anfahren und beim langsam fahren?

So wie beim Tesla Model S. Der fährt von 0-250km/h mit einem Gang und ohne Kupplung. Das geht also durchaus. ;)

Im Stand ist das Drehmoment gigantisch. So ein Elektromotor ist eine tolle Sache.

Ist der Motor übersetzt beim Tesla? Oder direkt vom Rotor in die Radnabe?

Zitat:

@wuzi0086 schrieb am 12. Juni 2019 um 11:53:33 Uhr:

Ist der Motor übersetzt beim Tesla? Oder direkt vom Rotor in die Radnabe?

Was schätzt du, bei ~16.000 U/ min Maximaldrehzahl und unter 1000 Nm Motordrehmoment?

Themenstarteram 12. Juni 2019 um 10:35

ich denke der könnte eine Übersetzung haben.

Aber meine Frage zielt ja auf direkte Antriebe. Also keine Zahnrädchen, außer im evtl. im Differential

Für einen direkten Antrieb brauchst du am Rad, je nach Fahrzeug und Auslegung, 1000 - 10.000 N Anfahrmoment und im Gegenzug deutlich weniger Drehzahl. 16.000 U/ min entsprächen bei 2 m Abrollumfang schlanken 533 m/ s, während das Radmoment nicht mal die 1000 N erreicht. Entweder untersetzt man den Antrieb dann mit ~8:1 oder aber der Motor muss ~7000 Nm ab der ersten Umdrehung liefern und dreht im Gegenzug nur bis ~2100 U/ min, wenn er direkt übersetzt werden soll. Man könnte das noch auf 2 oder 4 Antriebe verteilen, womit die Drehzahl zwar immer gleich bleibt, jedoch das Drehmoment um den entsprechenden Faktor reduziert werden kann.

Sprich 3500 Nm bei zwei Motoren oder 1750 Nm bei 4 Motoren.

Setzt man den Akku als limitierenden Faktor für die Leistung an, sollte das ganze bei 100 kWh Kapazität 500 kW Peakleistung nicht übersteigen, sprich pro Antrieb (bei 4 Motoren) maximal 125 kW Peakleistung und 25 kW Dauerleistung.

Diese Leistung wird bei ~700 U/ min erreicht, was ca. 83 km/ h entspricht.

Das Problem ist dabei an Ende aber vorallem jenes, dass solche Motoren nur unnötig viel Gewicht mit sich bringen, noch dazu an der falschen Stelle, nämlich am Rad.

Da ist es durchaus sinnvoller, einen schwächeren Motor (im Sinne von Fmax) für das selbe Ergebnis kürzer zu übersetzen und stattdessen das Drehzahlband besser zu nutzen und nebenbei auch noch die bessere Fahrdynamik zu erhalten.

Ein weiterer Punkt wäre für sich genommen allein schon das Thema der Stromführung zum Rad. Ein zentral liegender Motor ist deutlich besser geschützt, als ein im/ am Rad liegender.

Moin

FWebe

Zitat:

Genauer ausgedrückt hat auch dort der antreibende Elektromotor eine feste Übersetzung, woher auch die Limitierung in der Vmax rührt (wovon viele Leute interessanterweise keine Ahnung haben und sich bei der Nennleistung dann immer über die relativ geringe Vmax wundern).

Bekannt. Es ging mir darum das dieser Wagen sogar mit einem Verbrenner nur einen Gang hat, auch wenn dieser unendlich viele Übersetzungen bereitstellt. Die Motoren haben dort im übrigen KEINE feste Übersetzung, ansonsten müßten sie immer liniear zur Geswchwindigkeit drehen. Hier aber spielen sie eben über den Planetensatz zusammen und können ihre Drehzahlen varieren. Lediglich durch die Maximale Drehzahl der beteiligten Motoren ist die Höchstgeschwindigkeit limitiert. Aus selbigen Grund konnte der Prius 2 nicht über 80 kmh rein elektrisch fahren, aber der Geschwindigkeit mußte der Verbrenner mitgeschleppt werden um die Drehzahlen der E-Motoren nicht zu überdrehen.

 

Der Nachteil von den einem Gang zum 2 Gang kommt von Tesla selber. Mit 2 Gängen beschleunigt es sich besser auf 200 kmh, nur konnte ihnen niemand ein Getriebe liefern was deren Haltbarkeitsvorstellungen entsprach. So deren Text. Davon ab das er eben auch mit nur einem Gang unter 3 Sekunden auf 100 ist, und für die meisten Nutzer auch leicht schnell genug auf 200....

 

Wuzi

Nicht denken. Das kannst du bei Tesla sogar nachlesen. E-Motoren machen teils aberwitzige Drehzahlen, selbst Verbrennungsmotoren sind nicht direkt, also Motordrehzahl gleich Raddrehzahl, an die Räder angeschlossen. Nun machen E-Motoren aber teils das 10 fache an Drehzahlen von einem Verbrenner.

Worin besteht also dein Interesse an einer Getriebelosen Variante? Alles was nicht ein Radnabenmotor ist wird immer ein Differential haben, und dises hat fast immer eine anpassende Über oder besser Untersetzung.

Moin

Björn

P.S.

Der Grund warum das nur wenig Sinnvoll ist wurde von FWebe ja gut deutlich gemacht.

Themenstarteram 12. Juni 2019 um 11:32

Danke.

Also wärs auf jeden Fall besser immer ein Differential mit passender Untersetzung zu nehmen?

Welche Untersetzung wäre da mit einem normalen Diff möglich?

Soll evtl. ein Projekt werden.

Zitat:

@Friesel schrieb am 12. Juni 2019 um 13:00:24 Uhr:

Die Motoren haben dort im übrigen KEINE feste Übersetzung, ansonsten müßten sie immer liniear zur Geswchwindigkeit drehen. Hier aber spielen sie eben über den Planetensatz zusammen und können ihre Drehzahlen varieren. Lediglich durch die Maximale Drehzahl der beteiligten Motoren ist die Höchstgeschwindigkeit limitiert. Aus selbigen Grund konnte der Prius 2 nicht über 80 kmh rein elektrisch fahren, aber der Geschwindigkeit mußte der Verbrenner mitgeschleppt werden um die Drehzahlen der E-Motoren nicht zu überdrehen.

MG2 ist fest zum Rad übersetzt und dreht sich entsprechend auch linear zur Geschwindigkeit.

MG2 limitiert entsprechend die Vmax, während MG1 die Drehzahl des Verbrenners in verschiedene Richtungen limitiert. Bei niedrigen Tempi nach oben (der Verbrenner kann bis zu einem bestimmten Tempo seine Nenndrehzahl nicht erreichen) und bei hohen Tempi nach unten (der Verbrenner kann ab einem bestimmten Tempo seine Drehzahl nicht über einen bestimmten Punkt reduzieren).

 

Zitat:

@wuzi0086 schrieb am 12. Juni 2019 um 13:32:27 Uhr:

Danke.

Also wärs auf jeden Fall besser immer ein Differential mit passender Untersetzung zu nehmen?

Welche Untersetzung wäre da mit einem normalen Diff möglich?

Soll evtl. ein Projekt werden.

Die Frage ist eher, was notwendig ist. Möglich ist vieles nur braucht man viele Sachen auch nicht.

Die Kernfrage ist am Ende so gesehen, welches Tempo dein Fahrzeug erreichen soll, was für ein Fahrzeug du überhaupt hast und welcher Antrieb zur Verfügung steht.

Themenstarteram 12. Juni 2019 um 11:40

Sagen wir mal so: Leichtbau Driftfahrzeug mit moderaten Rennstreckeneinsatz (max 150km/h)

Fahrzeug so in der Größe von nem alten Käfer

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