Antriebsschema von E- und Hybrid-PKW
Hallo Hybridexperten,
in einem Referat will ich eine kleine Auswahl der derzeit verfügbaren E- und Hybrid-PKW darstellen. Das sind die Modelle
1 Toyota Prius PLUS Plug-In (s. angehängtes Antriebsschema)
2 Hyundai IONIQ Plug-In (für 2017 angekündigt)
3 Chevrolet VOLT (s. angehängtes Antriebsschema)
4 VW Golf GTE
5 Renault ZOE
6 Nissan LEAF
7 BMW i3 Range Extender
8 Tesla Modell S
Mir ist klar, dass das eine willkürliche Auswahl ist.
Man kann sich von den Broschüren der Hersteller und aus sekundären Quellen das Wichtigste zusammensuchen, aber bei den Antrieben hapert es. Ich würde gern jeweils ein stark vereinfachtes Wirkungsschema vorstellen, etwa mit den Vereinfachungen, wie auf den beiden angehängten Bildern. Mehr ins Detail möchte ich gar nicht gehen. Für ein Getriebe genügt ein Kasten, der die äußeren Wellen zeigt. Es sollten Kupplungen erfasst sein und natürlich die E-Maschine(n),
Nachdem ich mir schon erfolglos den Wolf recherchiert habe:
Kennt jemand Links für die Antriebsschemata zu 2 und 4 bis 8?
Vielleicht gibt es doch noch Bilder, die ich übersehen habe.
Herzliche Grüße
Hybrant
Beste Antwort im Thema
Easy.
2 Hyundai IONIQ Plug-In - ein PHEV, P2-Hybrid
Vom Prinzip her wie der Golf GTE.
Verbrenner - Kupplung - E-Motor - Doppelkupplungsgetriebe - Differenzial - 2 Antriebswellen
http://insideevs.com/hyundai-releases-more-ioniq-teasers/
Dort ist der ioniq Hybrid dargestellt. Der PHEV ist genau so, nur eben: 45 kw E-Motor statt 32 kW. Und 8,9 kWh statt 1,56kWh.
http://www.hyundainews.com/.../specifications
4 VW Golf GTE - ein PHEV, P2-HybridDer E-Motor ist zwischen Verbrenner und dem DSG DQ400E, 6-speed
Im SSP 537 ist das drin.
Hier ist das auf russisch.
http://vwts.ru/pps/pps_537_golf_gte_vvedenie_rus.pdf
In Deutsch bei erwin.volkswagen.de für 8.33 EUR ( 1 Stunde und dann bei den SSPs das 537 runterladen). Dort kannst du auch gleich das für e-Golf runterladen.
Hier in einer einfachen englischen Skizze:
http://bioage.typepad.com/.a/6a00d8341c4fbe53ef0191038be216970c-450wi
7 BMW i3 Range Extender - ein PHEV,Reiner Serieller Hybrid. Motor an Generator. Generator lädt Batterie.
Vom Prinzip die mittlere Konfiguration hier:
http://images.caradvice.com.au/.../Nissan-e-POWER-3.jpg
Also: "Engine" ist der kleine Verbrennungsmotor (2 Zylinder aus einem Roller), daran ein Generator, der lädt die Traktionsbatterie. Das als "Motor" gekennzeichenete Element ist der Elektromotor - beim i3 an der Hinterachse.
Dann weiter (dort nicht sichtbar) vom E-Motor auf eine Festübersetzung: 9,665:1 und dann auf ein Differenzial und von da auf 2 Antriebswellen nach links und rechts.
https://oss.bmw.de/carEmergencyServiceCards.do?...
-> dann bei I01
5 Renault ZOE - ein BEVBatterie - Inverter - Einfacher Elektromotor, dann eine Festübersetzung 9,34:1 (Eingang-Getriebe aus 2 Zahnrädern), dann über ein Differenzial und zu den Antriebswellen. Frontantrieb.
http://fuelincluded.com/.../NewMotor_Renault_ZOE_Renault-432x270.png
6 Nissan LEAF - ein BEVBatterie - Inverter - Einfacher Elektromotor, dann eine Festübersetzung 7,9377: 1 (Eingang-Getriebe aus 2 Zahnrädern), dann über ein Differenzial und zu den Antriebswellen. Frontantrieb.
http://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/e_powertrain.html
Zoe und Leaf sind sich recht ähnlich. Renault-Nissan ist ja sehr eng verbunden.
8 Tesla Modell S - ein BEV
es gibt reinen Hinterradantrieb (dann ist hinten ein starker Doppelmotor, das waren die ersten) oder Allrad (dann vorne ein kleiner E-Motor, hinten ein kleiner E-Motor) oder die Performance Allrad Modelle (dann vorne ein kleiner, hinten der Doppelmotor)
Schöne Bilder:
https://www.tesla.com/de_DE/models
Jede Achse für sich ist halt wieder eine elektrisch angetriebene Achse:
Batterie - Inverter - E-Motor - Festübersetzung 9,73:1 (erste Model S mit RWD) - Differenzial - 2 Antriebswellen nach links und rechts
Die Steuerung im Auto kann festlegen, ob sie den vorderen oder hinteren oder beide E-Motoren nutzt.
Sehr kompakte Integration von Inverter, E-Motor, Festübersetzung, Diff.
Sahnestück ist die große, flache Unterbodenbatterie aus 18650-Zellen (bis 100kWh). Wassergekühlt.
Generelles
Nimm mal noch diese Grundlagen dazu:
http://www.springer.com/.../9783658141622-c2.pdf?...
Gerade die P1, P2, P3, P4-Varianten.
Und die hier:
http://www.hybrid-autos.info/Technik/Hybrid-Varianten/
In den oben genannten PHEVs ist der E-Motor vor dem Getriebe. Also können auch die Übersetzungen beim rein elektrischen Fahren genutzt werden. Der E-Motor lässt sich so in einen anderen Arbeitspunkt bringen. Gut für Wirkungsgrad und Leistungsentfaltung.
In den BEVs ist der E-Motor verblockt. Keine Kupplungen, 1 Gang. Rückwärtsfahren durch Umdrehen der Drehrichtung des Elektromotors. Drehzahl des E-Motors steigt mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Festübersetzung entspricht vom Wert her oft ca. einem 2. oder 3. Gang in konventionellen Getrieben.
Immer dann, wenn zwei Achsen unabhängig angetrieben werden (Allrad, es gibt ja keine Kardanwelle mehr oder ein Mittendifferenzial), dann müssen sich die Motorsteuerungen der Achsen "absprechen", dass sie das passende zueinander machen. Dort entsteht neue Steuerungskomplexität. Aber es spart Gewicht.
An sich noch interessante Autos:
* BMW i8 - ein PHEV
Front Axle: Single+2Speed Automatic transmission+Diff (GKN two speed eAxle for hybrids)
Rear Axle: Belt-Alternator-Starter 15 kW, Hochvolt, 150Nm an einem R3-Motor und 6-Stufen-Wandlerautomatik
* BMW 2er Active Tourer 225xe - ein PHEV
Im Prinzip wie der i8. Nur: Verbrenner vorn mit Automatikgetriebe, Elektromotor hinten. Diesmal der Elektromotor aber nur mit Festübersetzung.
Front Axle: Belt-Alternator-Starter 15 kW, Hochvolt, 150Nm, R3 Motor, AT6-Gang
Rear Axle: Single+Diff (eAxle from GKN for M-4WD, 65 kW, 2000 Nm),
Elektrischer Allrad. "Through-the-Road"-Hybrid.
http://www.hybrid-autos.info/.../...ybrid-technische-beschreibung.html
* Chevrolet Spark EV - ein BEV
Äußerst drehmomentstarker E-Motor - und dann nur eine 3,17:1 (später 3,87:1) Übersetzung. Am Rad am Ende auch nicht mehr Drehmoment, aber die Drehzahl des E-Motors deutlich gesenkt. Preis: ein dicker, teurer E-Motor, der die gleiche Leistung aus Drehmoment holt, statt aus Drehzahl.
* Vergleich Karabag 500e (Umrüstung eines kleinen Händlers) gegen den Fiat 500e (die originale Konvertierung von Fiat und Bosch)
Hier der Karabag:
http://bauplan-elektroauto.de/.../Umr%C3%BCstung-KARABAG-500E-V1.0.pdf
- ziemlich easy: altes Getriebe, 3. Gang, dort den E-Motor dran
- hinten Reserveradmulde rausgeflext, Batteriekasten rein, Kokam Li-Po akkus rein (hohe Energiedichte)
- paar Zusatzinsturmente
- Standheizung mit Ethanol für die Heizung
Der Fiat 500e:
ein kleines Kunststück:
* recht komplexe, zerklüftete Unterbodenbatterie
* komplexes Packaging
* neue Festübersetung
http://articles.sae.org/11604/
http://www.carreviewsoup.com/fiat-500e-electric
http://www.autoblog.com/2013/08/20/2013-fiat-500e-review/
https://endless-sphere.com/.../viewtopic.php?... https://www.youtube.com/watch?v=BmHlS0b2FZE
* Acura/Honda NSX - 2016
2x front electric motors (one for left, one for right wheel)
1x rear electric motor between engine and 9-speed dual-clutch transmission (DCT)"
=> Hier kann man dann noch schön Torque Vectoring an der Vorderachse machen! Also auch innerhalb einer Achse das Drehmoment nicht auf ein offenes Differenzial geben, sondern bewusst nach links oder rechts steuern.
Mach was draus!
27 Antworten
Danke für deine konstruktive Krritik!
Soweit ich weiß, ist der Plug-In-Ampera aus der Fertigung und der neue wird ein reines Elektroauto sein. Deshalb habe ich den Chevy Gen-2 genommen. Ist zukunftsorintierter.
Ich kann mich wegen anderere Verpflichtungen erst wieder in gut einer Woche melden. Bis dahin
HG, Hybrant
p.s.
Der "Kühlwasserbehälter" solte der Tank sein - deshalb neben den anderen Energiequellen platziert. Wird durch Beschriftung geklärt.
Zitat:
Soweit ich weiß, ist der Plug-In-Ampera aus der Fertigung und der neue wird ein reines Elektroauto sein. Deshalb habe ich den Chevy Gen-2 genommen. Ist zukunftsorintierter.
Jepp, Volt Gen1 und Ampera sind ausgelaufen. Und neu kommen Chevrolet Bolt EV und eben der Ampera-E, die reine BEVs sind.
Der Chevy Volt Gen2 hat nur dann eine Zukunft, wenn viele, viele Amis den auch wirklich kaufen, bisher hat GM da auch in erheblicher Höhe Subventionen abgegriffen und ohne diese ist er preislich nur dann konkurrenzfähig, wenn GM die Preise senkt. Da gibt's auch eine wirtschaftliche Komponente. Im neuen Malibu Hybrid ist der Voltec Antrieb Gen2 noch drin, der könnte als Insignia zu uns kommen. Mal schauen. Teurer Sprit würde den PHEV sehr helfen. 🙂
Zitat:
Der "Kühlwasserbehälter" solte der Tank sein - deshalb neben den anderen Energiequellen platziert. Wird durch Beschriftung geklärt.
Ach so, ja dann ergibt das Sinn. Aber Kraftstoff war halt noch nie blau. :-) In gelblich mit Beschriftung kommt's besser hin.
Zitat:
Ich kann mich wegen anderere Verpflichtungen erst wieder in gut einer Woche melden.
Kein Stress. 😉
Bin wieder zurück. Hier der aktuelle Stand meiner Antriebsschemata! Bitte werft mal einen Blick drauf, was noch verbesserungswürdig ist. Vorsichtshalber erwähne ich, dass es mir aufs Prinzip ankommt. Z. B. fände ich es o. k., ein Doppelkupplungsgetriebe mit 10 Gängen durch eines mit 6 zu ersetzen.
Noch eine Bitte: Ich weiß nicht mehr, wozu das Bild "Unbekannter Antrieb" gehört. Ist das event. die neueste Prius-Generation?
Unbekannter Antrieb müsste von einem Lexus GS450h/LS600h sein.
==> Third-Generation (G3) Hybrid Synergy Drive (HSD) / Lexus Hybrid Drive system
http://www.clublexus.com/.../...e-hybrid-drivetrain-of-the-gs450h.html
Der hat ja die zwei Bremsbänder 1 und 2, einmal auf ein Sun Gear (Sonnenrad) und einmal auf ein Ring Gear (Hohlrad). Wie hier:
https://en.wikipedia.org/.../Hybrid_Synergy_Drive?...
Golf GTE: MG, K, DK noch in die Legende. Sonst sieht das schon gut aus. Die (ziemlich aufwendige und auch fehleranfällige) Mechatronik um die Steuerung der Doppelkupplung (auf DK Stellung links, DK Stellung rechts) und der 4 Schaltgabeln mit den Synchronisierungen wäre natürlich noch interessant - die kann man vielleicht mindestens mal so andeuten (Ölpumpe, Schieberkasten, Hydraulikventile, Hydraulik zu den Aktoren). Damit das DKG im Sinne eines Automatikgetriebes (Kupplung und Gangwahl werden ja automatisiert gesteuert) dann auch so aussieht und nicht wie ein manuelles Schaltgetriebe mit Doppelklupplung.
Diese Aktoren brauchen ja wieder eine Energiequelle (die Getriebe-Ölpumpe am Motor macht aus Rotationsenergie eben Druck im Hydrauliksystem, die Batterie für die elektronischen Komponenten) und eine Steuerung (die hydraulische Steuerung und die elektrische Steuerung).
http://www.via.li/download/DSG.pdf
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Danke Grasoman für die Hinweise! Die Legende und weitere Erläuterungen bringe ich im Bildtitel außerhalb der Bilddatei unter.
Hier kommt der nächste Graphikentwurf: Toyota Prius HSD Generation 2. Ich habe die Paarungen aus dem mittleren weiter oben eigefügten Bild "Thema: Antriebsschema von E- und Hybrid-PKW" übernommen. Es wäre aber reiner Zufall, wenn die Anordnung von links nach rechts passend geworden ist. Ist es richtig verstanden, dass das rechte Planetengetriebe RG nur mit seiner Standübersetzung genutzt wird, d. h. dass der Planetenträger dauernd festgebremst ist?
HG, Hybrant
Hier noch das erfreulich einfache Schema des ZOE und das des BMW i3!!
Ach so: und die Motorsteuerung des Verbrennungsmotors sollte noch angedeutet werden!
Tank: Größe in Liter ergänzen und Kraftstofftyp Super.
Batterie: Größe in kWh ergänzen.
Die Schemata schaue ich mir morgen mal im Detail an.
Prius HSD 2nd gen mal mit echten Bauteilen, damit du deine Anordnung passend machen kannst:
https://www.youtube.com/watch?v=ZmHpSyTsfm0
Toyota/Lexus HSD 3rd gen mit echten Bauteilen:
https://www.youtube.com/watch?v=dLNDGUISTYM
Super Videos! Bin sonst kein Freund von Videos, aber diese sind sehr hilfreich.
Anhand des Videos https://www.youtube.com/watch?v=dLNDGUISTYM habe ich das Schema des HSD Gen. 2 für den Prius Gen. 3 (ab 2010) überarbeitet.
Hier mal korrigiert:
Prius II mit HSD 2nd generation ist 2004-2009.
Prius III mit HSD 3rd generation ist 2009-2015.
Siehe auch diese Tabelle:
http://www.priusfreunde.de/.../Tabelle_Toyota-Hybride_09-12-2016.gif
Also da aufpassen.
Nimm das Label auch in deine Grafiken mit auf, damit es untrennbar damit verbunden ist und du die ganzen Schemata nicht verwechselst.
Sonst mal das letzte überarbeitet: die Planenengetriebe sehen stimmig aus, aber wie ich schon bei den anderen sagte:
1) Differenzial drehen, sodass die 90° Umlenkung rauskommt, sowas haben nur Autos mit Motor vorn und angetriebene Achse hinten
2) AC-Bordlader trennen
3) Motorsteuerung des Verbrenners ,vielleicht auch das Abgassystem andeuten (weil: hier stecken dann ca. 20-40 Sensoren und ca. 20-30 Aktoren und ca. 10-30 Regelkreise dahinter!) Die Steuerung eines Verbrennungsmotors samt Abgassystem ist also recht komplex geworden! Und da fehlt ja immer noch das Kühlsystem.
Diese Änderungen müssten auch an den anderen Bildern noch gemacht werden.
Schön wäre dann noch, wenn man pro Auto die Komponenten so in etwa so anordnet, wie sie im jeweiligen Auto auch verbaut sind. Und auch einen Pfeil für die Fahrtrichtung nach vorn mit einfügt und auch immer beide Achsen mit einzeichnet, auch wenn sie nicht angetrieben sein sollten. Dann kann sich der Betrachter der Grafik schneller in die Grafik reindenken. Und der Betrachter sieht dann z.B. sofort ob:
* Frontantrieb (fast alle in deiner Liste),
* Heckantrieb (Motor hinten, Hinterachse angetrieben) (z.B. i3 und i3 REx, Smart ed, iMiev/C-Zero/iOn),
* Hinterradantrieb/Standardantrieb (Motor vorn, Hinterachse angetrieben, hast du nicht dabei, wäre bei zB. BMW oder MB Hybriden ab Mittelklasse der Fall), so einen könnte man mal noch dazu nehmen und dafür Zoe oder Leaf rauslassen, wenn einer entfallen müsste, die sind eh sehr ähnlich
* Allradantrieb (z.B. Model S die "Dual"-Modelle)
Überarbeite mal mit den Hinweisen alle Grafiken nochmal, ich denke, dann sieht das schon sehr gut aus und die Antriebsschemata der Gesamtfahrzeuge kommen wirklich gut raus.
Für die Positionierung der Komponenten kann man die Rettungsblätter/Rettungskarten (sind öffentlich) als gute Infoquelle nehmen.
Danke nochmals für deine wertvollen Tipps! Bitte verstehe, dass ich nicht alle umsetzen kann. Die Zeit drängt langsam, und vieles erledigt sich auch durch den mündlichen Vortrag. Nur dafür sind die Bilder gedacht. Das beigefügte Schema des Prius zeigt in etwa, wie weit ich gehen will. Das heißt nicht, dass ich die unberücksichtigten Vorschläge nicht gut fände.
Das Bildchen ist doch schon ganz gut. vorne die Räder noch weiter auseinander, hinten eine stilisierte Verbundlenkerachse mit zwei unabhängig rollenden Rädern, die Komponenten noch grob an die richtige Stelle schieben, wenn man von oben auf das Fahrzeug schauen würde, dann ist es doch schon gut.
MG1 könnte man noch etwas kleiner machen oder MG2 größer/breiter um auszudrücken, dass die unterschiedlich viel Leistung bringen.
42 kW MG1
60 kW MG2
Aber ist natürlich die Frage, welche Aspekte in deinem Modell erfassen willst und welche nicht. Größenverhältnisse sind ja bisher generell nicht betrachtet, denn sonst müsste auch der Verbrenner größer werden. Die Eleganz der Hybriden und dann gerade BEV kommt ja auch wesentlich von den Packaging-Aspekten.
Ist natürlich ok, wenn du nicht alles umsetzen möchtest. Ich denke ja nur laut und das sind eben so die Punkte, die mir einfallen/auffallen. Und schon so einige Studenten haben unter meinen Tipps "gelitten", aber dann auch prima Arbeiten geschrieben oder Vorträge gehalten.
Ich weiß deine Bilder und die Arbeit, die darin steckt, immerhin sehr zu schätzen. Hoffentlich kann das deine Zuhörerschaft auch wertschätzen, was du da illustriert hast. Denn in der einheitlichen Darstellung steckt dann ein großer Wert.