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Beschleunigung ausrechnen, Fahrleistungsrechner
Leider liese sich eine völlständige Automatisierung nicht mit Excel umsetzen, dies überstieg entweder meine Kentnisse oder doch die Möglichkeiten die mit Excel geboten sind.
Im Anhang mal der Sheet. Nicht wundern, es sind keine schönen Diagramme zu sehen und auch die Tabelle mit den Ergebnissen scheint auf vier Zeilen doch sehr überschaubar zu sein. Das hat natülich sein Grund. Erteres der Speicherplatz. Da Kupplungsvorgänge mit berüchsichtigt werden und es hier schnell zu unlösbaren Schwingungen für Excel kommt, ist das Zeitintervall mit 0,001 s entsprechend kurz gewählt. Da wird die Sheet gerne mal bis zu 260 MB groß.
Bei Interesse kann ich aber gerne eingie Beispiele noch nachreichen,
Für:
- Audi RS4 4G
- Tesla Model S
- Motorrad
und noch einigen anderen, dann natürlich mit den entsprechenden Diagrammen in der "Tabelle Diagramme" und den Vergleichen.
Das Modell berücksichtigt:
- verschiedene und frei anzupassende Motorkennlinien von Otto bis zum Elektromotor
- statischer und oder dynamischer Schlupf
- ein und Auskuppelvorgänge
- alle rotierenden Massen
- Schaltlatenz, je nach Kupplungsart für die Gänge unterschiedlich
- Achslastverlagerung
- dynamischer Halbmesser, abhängig von der Achslast
- Reifenluftdruck für den Achslastabhängigen Haftreibungswert, sowie Rollreibungswert
- verschiedene Reifenschlupfkurven für Reifenbreite, Richtwerte oder den Untergrundbeschaffenheiten wie Apshalt, Sand, Schnee, etc.
- Luftwiderstand in Abhängigkeit von Temperatur und Höhe
- die Motorkennlinien passen sich enstprechen von Temperatur und Höhe an
Es kann sich immer wieder ein Fehler eingeschlichen haben, vier Augen sind besser als zwei, ich habe die gröbsten so weit ausgemerzt, daher sind Rückmeldnungen erwünscht
nicht berüchsichtigt sind:
- Regelvorgänge und somit Schwingungen
- Dämpfungsfaktor, die Zeitversetzt sind und ebenalls Schwingungen darstellen. D.h. bei Schaltvorgang bremst das Rad abrupt innerhalb einer Millisekunde von z.B. 6600 auf 4500 u/min ab. Was unplausibel hohe Beschleunigungskräfte der rotierenden Massen verursacht, da diese aber nur eine Millisekunde auftreten, haben diese auf die gesamte Rechnung keinen relevanten Einfluss. Da es schon spät geworden ist, bitte ich bezüglich meiner Grammatik um Nachsicht.
Link wegen der Größe nur extern:
https://www.dropbox.com/s/p8t9k7mn5925531/PKW.xlsx?dl=0
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13 Antworten
Erstmal Glückwunsch zur dieser sehr umfangreich aufgebauten Tabelle, die ich mir gerade heruntergeladen habe. Da hat sich aber einer viel Mühe gemacht, wobei sich mir hier eigentlich der Grund nicht schlüssig darstellt.
Ich habe sie zunächst mal nur grob überflogen, den man braucht als Nicht-Ersteller dieser Tabelle wohl einige Zeit um die einzelnen Zellverknüpfungen zu analysieren.
Das werde ich mir jetzt auch mal genauer ansehen, den interessant ist es sicherlich allemal.
Danke für das Lob.
Der Grund ist ganz einfach, jeder Interessierter kann sich mit einen Zeitaufwand von gerade mal 0,3 - 2 Stunden detailliert die Fahrleistungen ausrechnen und mit einander vergleichen. Man muss ja nur noch einfach die Spalten markieren und einfach herunter ziehen. Mit der Kupplung zusätzlich einfaches copy und paste. Welchen Einfluss hat die Rädergröße, Felgenmasse etc. und bestehende Fahrzeuge nach rechnen. Ohne sich dafür mehrere Wochen beschäftigen zu müssen. Auch für ein Modell in Simulink mit Simscape Biblothek benötigt man mindestens eine Woche. Deutlich komfortabler und besser als Excel, aber wer hat das in der breiten Masse schon?
Beispiel
Automotosport hat den RS6 4G mit 3,4 s ohne Rollout gemessen. Errechnet in der Excel hier 3,44 s.
Hier die vorläufig finale Version, falls ich keine Fehr eingeschlichen haben solllten:
Es fehlt hier eindeutig eine Editfunktion.......
So noch ein Fehler gefunden, neue Version
Nö, die gibt es, allerdings nur zwei Stunden lang. ;)
Mit Excel geht theoretisch alles, wenn man sich auskennt, spätestens mit VBA.
Für erste "Arbeitsberechnungen" taugt so eine Tabelle sicherlich, aber sobald es auch für andere gedacht ist, sollte man bei Excel eine ordentliche Oberfläche erstellen ohne riesige Tabllen, damit es für andere gut nutzbar ist, sonst ist sowas ein ziemlicher Krampf.
Mit VBA kenne ich mich leider nicht so aus. Aber gekoppelte DGL kann Excel z.B: nicht lösen auch nicht mit VBA. Man kann diese im einfachen Fall in einfache DGL 1. Ordnung überführen, soweit das möglich ist. Das reicht aber hier inkl. Schlupf etc. nicht aus
Geplant war das eigentlich zu automatisieren, das war aber so nicht möglich, entweder führte das zu Zirkelbezügen oder unplausiblen Werten. Ein Update einer vorgefertigten Tabelle ist auch nicht möglich. Dann fällt das Kartenhaus zusammen und entweder kommt #zahl oder #nv
Sogar Zwischenwerte einer einfachen Tabelle kann Excel so einfach nicht interpolieren, da ist einiges an Zusatzarbeit möglich und dann auch nur eine lineare Interpolation.
Ich wüsste auch nicht wie man Excel beibringen möchte, ab einen bestimmten Punkt auszukuppeln und dann wieder einzukuppeln. Ein Kupplungsvorgang geht über zwei Gänge und zwei unterschiedlichen Motordrehzahlen, das macht die Sache nicht unbedingt einfach. Ob das so in VBA möglich gewesen wäre, wäre dann eine gute Frage, vermutlich eher nicht. Da ist wohl einiges an Code nötig um so eine Schaltungslogik richtig zu implimentieren. Selbst in Matlab ist das mit den enstprechend Tools auch nicht so einfach:
https://de.mathworks.com/.../...em-by-using-the-duration-operator.html
Und das ist schon alles vorgefertigt.
Wenn das mit Excel so einfach wäre, gäbe es kein Matlab, Simulink und co. Excel kann nur sehr einfache Grundzüge und eine DGL höherer Ordnung oder gekoppelte DGL kann Excel auch mit VBA überhaupt nicht lösen und genau das taucht hier wegen den Schlupf und co auch hier auf.
Ich habe ewig schon nach einer fertigen Excel sheet gesucht aber keine gefunden. Meist nur sehr einfache, die weder eine Schlupfkurve berücksichtigen, sondern einfach die Motorkennlinie verwenden und dann nur die Bewegungsgleichung mit Luftwiderstand. Die Ein- und Aus-Kuppelvorgänge wurden gar nicht berücksichtigt. Da wurde mit einer einfachen Wenn-Bedingung die Zugkraft einfach für eine bestimmte Zeitspanne auf 0 gesetzt. Ebenso das sich das Rad beim anfahren erst durchdreht, wurde auch nicht berücksichtigt. Das sind ganz einfach gestrickte Rechner, die so viel vernachlässigen und nur bessere Schätzeisen sind.
In dieser Sheet werden sogar die unterschiedlichen Reibwerte bei der Achsverlagerung berücksichtigt, das ist also ein ganz anderes Niveau.
Es stimmt, man hat viele Parameter, aber das wäre auch mit einer vielleicht übersichtlicheren Oberfläche nicht anders. Umso genauer es werden soll, umso aufwendiger es meist und es werden immer mehr Parameter benötigt.
Wenn ich nur einfach eine Tabelle stupide runter ziehen müsste, was binnen Minunten erledigt ist und hier und da einfach mal ein paar Werte reinkopieren muss, dann wäre ich schon froh gewesen.
Noch ein Fehler bei der Auswahl "elektro" gefunden, neue Version
Update 2
der Reifenwirkungsgrad in Abhängigkeit des Schlupfes hat noch gefehlt
Neues Update
https://www.dropbox.com/s/7de2wgrq4g6ks41/PKW.xlsx?dl=0
Und ein Beispiel:
RS6 4G
https://www.dropbox.com/s/g2mkqt3eykx4cpp/RS6-4G.xlsx?dl=0
gemessen
https://www.auto-motor-und-sport.de/.../
0 - 100 km/h 3,5 s
0 - 160 km/h 7,7 s
0 - 200 km/h 12,1 s
errechnet
0 - 100 km/h 3,36 s
0 - 160 km/h 7,56 s
0 - 200 km/h 11,94 s
vmax 306 km/h @ 6665 min^-1. Der Motor dreht nur bis 6600 min^-1, da aber mit einen minimalen Schlupf von 1% gerechnet wird, kommen in der Sheet dann + 65 min^-1 hinzu. Werksangabe 305 km/h.
Für Excel ganz ok, zumal die Motordrehmomentkurve mit den hinterlegten Kurven nur angenähert ist. Aufwand, trotz 6 Schaltungen, ca. 1 Stunde. Einfaches herunter ziehen + Copy und Paste. Zum Schluss noch die Motordrehzahl etwas anpasst, damit der Motor bis 6665 dreht, die Leistung auf 412 kW gesetzt und daraus dann das Motordrehmoment errechnet. Tabelle ging nur bis 6500 und wollte ich auch über den Faktor Drehzahlverhältnis nicht anpassen.
Um die Motorkennlinie noch besser anzupassen, kann man nun ein Leistungslimit vorgeben, das sich automatisch auf Normtemperatur und -Druck bezieht und sich automatisch entsprechend umrechnet. Bei dem Elektromotor hat das Limit keine Gültigkeit, da dieser über das Drehmoment begrenzt wird. Hinzu gekommen ist außerdem noch eine Interpolation, so das die Kurven nun besser geglättet werden können.
https://www.dropbox.com/s/p1yhbp0pfdt693a/PKW.xlsx?dl=0
https://www.dropbox.com/s/to2kelwijjk7d2u/RS6%204G.xlsx?dl=0
Noch mal die Interpolation verbessert, sowie den Wirkungsgrad der Kupplung hinzugefügt
https://www.dropbox.com/s/sp210twssleo7ls/PKW.xlsx?dl=0
https://www.dropbox.com/s/zod0r6m67pfnslq/RS6%204G%20voll.xlsx?dl=0
Dabei werde ich es auch nun belassen, wünsche gutes gelingen.
Hier das Model S
https://www.teslarati.com/.../
gemessen
1/4 Mile -> 10,67 s
errechnet -> 10,45 s
0 - 60 mph wird mit 1 ft gemessen, was bei einen Tesla ohne Kupplung einen Zeitvorsprung von ~0,25 s ausmacht.
https://www.dropbox.com/s/sj28q6zep4m4c0g/Model%20S.xlsx?dl=0
gibt es den Rechner noch irgendwo zum Download?