Antrieb ohne Getriebe
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
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
94 Antworten
Günstiger wäre es, eine kurze feste Übersetzung zu nutzen. Driften kannst du, indem die Radzugkraft die Haftung übersteigt, sprich die Übersetzung muss nur kurz genug sein.
Danke. Aber das wäre dann wahrscheinlich wieder auf Kosten der Endgeschwindigkeit. welche um die 150km/h liegen sollte.
Ich werde am Anfang bestimmt das mit der Übersetzung versuchen. Wenns ausreicht ists OK.
Mal schaun ob dann die 50-70kW für einen Kavalierstart und 150km/h reichen.
Moin,
bei einer Übersetzung und 50-70kW Peakleistung kann ich dir jetzt schon sagen, dass du kein Wheel Spin und Endgeschwindigkeit von 150kmh erreichen wirst. Und ich habe schon etliche Fahrzeuge auf Elektro umgebaut.
Schöne Grüße
Nils
Ja, das ist das Problem. Deshalb bin ich auch bei 1:1
Den "explosiven" Start soll mir dann die Schwungscheibe und die Kupplung geben.
Wenn er mal gut rollt wird er sich schon irgendwie auf Endgeschwindigkeit raufwurschteln.
PS: Das Gewicht wird relativ niedrig sein. Käfer Fahrgestell und leichter Aufbau. Evtl. ohne Dach und Scheiben
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Alternativ müsste für einen kraftvollen Start auch ein hydraulischer Wandler funktionieren. Stichwort: "Antriebsstrang-Vorspannung"
Aber als Laie ist sowas wohl unmöglich selbst umsetzbar.
Aber auch mit einer 1 zu 1 Übersetzung , wirst du doch nie das nötige Drehmoment erreichen. Des Weiteren wäre die Drehzahl viel zu hoch.
Nehmen wir mal an, dein Radumfang beim Käfer ist 1,8m. Dann benötigst du ca. eine Drehzahl von 1400 U/min um auf 150 kmh zu kommen. Meine Motoren drehen z.B. bei 110kW bis 7000 U/min und haben ein maximales Drehmoment von 250Nm. Und gerade aus diesem Grund baue ich den Motor an ein Schaltgetriebe.
Ich kenne gar kein Motor, der nur um die 1400 U/min dreht, aber trotzdem 70kW Leistung hat.
Mein Candy hat z.B. im ersten Gang ca. 3.300Nm am Rad anliegen. Mit welchem Elektromotor möchtest du so viel Drehmoment bereitstellen?
Du brauchst auf jeden fall eine Übersetzung um das nötige Drehmoment später am Reifen zu haben.
Gruß Nils
Das war ein Industriemotor. Aber werde wahrscheinlich doch einen speziellen für EVs nehmen.
Der Siemens 1PV5135 4WS14 wäre ab 4000rpm am Maximum. was eine Untersetzung erfordert
Ein E-Antrieb ohne schaltbares Getriebe ist ohne Probleme möglich, wie Tesla zeigt. Warum baut man aber nicht gleich Radnabenmotoren? Dafür gibt's zwei (gute) Gründe:
Leistungsgewicht: Es ist das Gleiche wie beim Verbrenner, Drehmoment ist eine Kraft und braucht entsprechend Masse dahinter um übertragen zu werden. Das beginnt bei den Antriebswellen, setzt sich aber auch beim Durchmesser des Rotors (großer magnetischer Kreis notwendig) bis hin zum Stator (in dem der große Rotor ja laufen soll) fort.
Leistung über die Drehzahl kostet (in vernünftigen Rahmen) deutlich weniger Masse, dh der Motor wird kleiner und leichter, selbst wenn ein einstufiges Reduktionsgetriebe dran muß.
Besonders deutlich wird das bei den APU's in den Flugzeugen. Die laufen mit 400Hz (statt 50Hz) am Generator, weil dieser bei dieser Drehzahl deutlich kleiner gebaut werden kann, für die verlangte Leistung.
Ungefederte Massen: Versteht sich von selbst. Langsam laufender Motor in der Radnabe --> unerwünscht!
Das "Schalten" übernimmt im Falle des E-Motors der Wechselrichter. Der wandelt die maximale Abgabeleistung des Akkus in eine der Geschwindigkeit entsprechende Paarung aus Drehzahl und Drehmoment um. Nur passiert das kontinuierlich, gleich einem CVT. Würde man wie hier angedeutet das Drehmoment konstant halten und dann schalten, hätte man eine deutlich schlechtere Beschleunigung.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@e_drive_solution schrieb am 17. Juni 2019 um 11:00:09 Uhr:
Moin,bei einer Übersetzung und 50-70kW Peakleistung kann ich dir jetzt schon sagen, dass du kein Wheel Spin und Endgeschwindigkeit von 150kmh erreichen wirst. Und ich habe schon etliche Fahrzeuge auf Elektro umgebaut.
Schöne Grüße
Nils
Wo genau sollte das Problem liegen?
Für 150 km/ h kann man irgendwas um 40 kW veranschlagen, den Überschuss steckt man in eine kürzere Übersetzung und schon läuft das.
Wichtig ist halt, dass der Elektromotor hoch genug dreht.
@Zeph,
der Tesla S 100 D hat soweit mir bekannt mit 750PS und 950 Nm ab Drehzahl 1 an VA und HA je einen Motor mit Reduktionsgetr. vor der Radnabe. Die Beschl. von 3,5 sek. 0-100 kmh ist für ein 2, 5 to. Fahrzeug exzellent.
[Inhalt von Motor-Talk entfernt. Bitte keine Nebendiskussionen eröffnen und beim Thema bleiben.]
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
Zitat:
@FWebe schrieb am 17. Juni 2019 um 15:39:42 Uhr:
Zitat:
@e_drive_solution schrieb am 17. Juni 2019 um 11:00:09 Uhr:
Moin,bei einer Übersetzung und 50-70kW Peakleistung kann ich dir jetzt schon sagen, dass du kein Wheel Spin und Endgeschwindigkeit von 150kmh erreichen wirst. Und ich habe schon etliche Fahrzeuge auf Elektro umgebaut.
Schöne Grüße
Nils
Wo genau sollte das Problem liegen?
Für 150 km/ h kann man irgendwas um 40 kW veranschlagen, den Überschuss steckt man in eine kürzere Übersetzung und schon läuft das.
Wichtig ist halt, dass der Elektromotor hoch genug dreht.
Das man die 150 km/h erreicht, bezweifle ich auch garnicht. Aber dann wird man beim Anfahren keine Wheel Spin haben. Wenn man wirklich nur eine Übersetzung fährt.
Beides mit nur einer Übersetzung zu erreichen, sehe ich sehr schwer.
Und warum muss der Motor hoch genug drehen? Durch das Getriebe baut man sich doch die Drehzahl, die man benötigt.
Wenn der Motor 70kW Peak hat, ist es doch erstmal relativ egal ob er 5000 U/min oder 10000 U/min dreht. Dadurch ändert sich ja nicht die Leistung, nur die Drehmoment Kurve. Und bei 10000 U/min wird das Drehmoment schneller einbrechen, wenn beiden Motoren das gleiche maximal Drehmoment haben.
Gruß Nils
Zitat:
@e_drive_solution schrieb am 18. Juni 2019 um 16:21:52 Uhr:
Und warum muss der Motor hoch genug drehen?
Damit man das Drehmomentplateau so hoch wie möglich erhöhen kann, ohne sich bei der Vmax einzuschränken.
Wann er Pmax erreicht und Fmax aufhört ist dafür fast schon egal. Bei 150 km/ h wird man i.d.R. bis ~50 km/ h volles Drehmoment haben und das gilt es entsprechend zu untersetzen. Ab da wird dann auch Pmax erreicht (Faustregel 1/3 Fmax, 2/3 Pmax).
Nimmt man also einen Motor mit 10.000 U/ min max, so muss dieser 1/3 mehr Drehmoment liefern als ein Motor, welcher bis 15.000 U/ min drehen kann.
Wenn man die maximale Zugkraft der Räder kennt, kann man sich ausrechnen, was der Motor liefern muss und wie man dazu die Übersetzung auslegt.
Zitat:
@FWebe schrieb am 18. Juni 2019 um 17:23:34 Uhr:
Zitat:
@e_drive_solution schrieb am 18. Juni 2019 um 16:21:52 Uhr:
Und warum muss der Motor hoch genug drehen?
Damit man das Drehmomentplateau so hoch wie möglich erhöhen kann, ohne sich bei der Vmax einzuschränken.
Wann er Pmax erreicht und Fmax aufhört ist dafür fast schon egal. Bei 150 km/ h wird man i.d.R. bis ~50 km/ h volles Drehmoment haben und das gilt es entsprechend zu untersetzen. Ab da wird dann auch Pmax erreicht (Faustregel 1/3 Fmax, 2/3 Pmax).
Nimmt man also einen Motor mit 10.000 U/ min max, so muss dieser 1/3 mehr Drehmoment liefern als ein Motor, welcher bis 15.000 U/ min drehen kann.
Wenn man die maximale Zugkraft der Räder kennt, kann man sich ausrechnen, was der Motor liefern muss und wie man dazu die Übersetzung auslegt.
Wäre mal interessant nachzurechnen, hat man das Datenblatt vom gewünschten Motor?
Weil ich glaube da noch nicht so dran, dass man nachher die gewünschten Ergebnisse mit einen 70kW Motor und einer Übersetzung erreicht.
Ich habe mal eine Leistungskurve von einem Bosch Motor angehängt, den ich schon öfters eingebaut habe. Ich glaube dieser Motor (oder ähnliche Version) wurde unter anderem auch im i3 und e-golf verwendet.
Ist echt ein schöner Motor.
So Eckdaten:
90 kW Maximalleistung liegt bei 6000 U/min an
12.800 U/min Maximaldrehzahl
200 Nm maximales Drehmoment
So, spinnen wir mal rum:
Das Fahrzeug hat einen Radumfang von 2m und braucht ca. 1.280 U/min um 150 km/h zu erreichen.
Bedeutet eine Untersetzung ( Übersetzung ins langsame ) von i = 10.
Bedeutet unsere maximale Drehzahl reduziert sich auf 1.280 U/min. ( Das ja schonmal gut für unsere Endgeschwindigkeit)
Unser maximales Drehmoment erhöht sich von 200Nm auf 2000Nm am Rad.
So, aber mit 2000Nm am Rad legt man doch kein extremen Start hin.
Die 2000 Nm liegen bis 400 U/min am Rad an und brechen dann ein. Bei ca. 750 U/min am Rad, haben wir noch 1000 Nm am Rad.
Sollten man die 1.280 U/min am Rad erreichen mit 500 Nm am Rad, hat man auch seine 150km/h erreicht.( Da kann ich leider nicht so viel zu sagen....)
Für länge Autobahn fahrt fällt das Drehmoment nochmal auf ca. 400 Nm ab, weil wir dann in den kontinuierlichen Bereich kommen und nicht mehr Peak.
Mein Bauch Gefühl sagt mir, dass wird knapp.
Vielleicht schafft man die 150km/h, aber mit quietschenden Reifen los zu fahren oder gar zu driften....
Vielleicht wenn du die dünnen Reifen von der Ente aufziehst.
Und dazu kommt noch, dass ist ein 90kW Motor von nem sehr guten Hersteller, der extrem oft gebaut wurde. (Daher sehr optimiert ist)
Dein angestrebter Motor hat 70kW.
Aber finde das Thema extrem interessant und würde gerne das Ergebnis sehen.
Wenn ich mit meinem Candy fertig bin, kann man mal sehen was so mit 3300Nm am Rad anzufangen ist und vielleicht komm ich dann gerade so dahin, wo du gerne hin möchtest.
Schöne Grüße
Nils
ps. Dran denken, dass man Stromstabile Zellen nimmt, sonst bricht dir die Spannung unter der Last ein und du verlierst nochmal an Leistung.
Also bei 70kW würde ich locker 25kWh verbauen um einmal den Akku nicht zu doll belasten und damit die Zelle nicht so doll einbricht und man durch den Spannungsverlust auch Leistungsverlust hat.
Wie schwer ist das Fahrzeug? 2000Nm sind schon recht ordentlich, das sind 6.3kN die hier anschieben (oder ~630kg) können. Als Reibbeiwert für Luftreifen auf Asphalt finde ich auf die Schnelle 0,6. Dh im du musst schon mindestens mit 1050kg auf die angetriebene Achse drücken, damit die Reifen nicht durchdrehen. Was über dem angestrebten Gewicht von max. 1000kg liegt. Im stehenden Zustand hast du also etwa 500kg auf jeder Achse. Zwar gibt's die dynamische Achslastverschiebung beim Beschleunigen, aber mehr als 70% bekommst du hinten auch nicht drauf, wären also 700kg und damit immer noch unter den 1050kg die du bräuchtest damit die Reifen nicht durchdrehen.
Bei einem Fahrzeuggewicht von 1000kg bekommst du beim Start eine Beschleunigung von 6.3m/s². Das sagt einem auch noch nix, aber würde er diese Beschleunigung bis 100 durchhalten, würde er die 100 nach 4.3sec knacken. Real nimmt die Beschleunigung dann irgendwo bei 50km/h ab, da man die maximale Leistung erreicht und damit das Drehmoment am Rad fällt, aber für etwa 7-8sec würde es immer noch reichen. Ist halt nur ein 95PS-Fahrzeug, da darf man keine Wunder erwarten.
Zum Thema 150km/h, da wird das Auto etwa 30kW (hängt jetzt natürlich von der Aerodynamik ab, ein normaler PKW liegt etwa dort) brauchen, das macht bei 1280U/min gerade mal 223Nm, also rund die Hälfte dessen was der Motor hier liefern kann. Auch auf der Autobahn sehe ich dan kein Problem, selbst wenn man in den kontinuierlichen Betrieb kommt.
Grüße,
Zeph