Erstellung eines Fahrprofils, für Motoren
@ Mods ich werde es in mehreren Unterforen posten, crossposting, da ich nicht nur eine spezifische Automarke ansprechen möchte. Danke für das Verständnis.
Hallo,
würde mich sehr über eine Unterstützung durch euch freuen. Ich arbeite gerade an der Ermittlung des durchschnittlichen Wirkungsgrades von einem Ottomotor sowie Dieselmotor im realen Fahrbetrieb.
Mich regen die ganzen Fakenews über den Verbenner von angeblichen 15% Wirkungsgrad etc. nur auf.
Dafür benötige ich ein realistisches Fahrprofil. Ist nichts anderes als ein v-t Diagramm. Also auf der X Abzisse ist die Zeit aufgetragen und auf Y dann die Geschwindigkeit.
Kann man z.B. über ein GPS Tracker mit dem Smartphone leicht erstellen und dann einfach seinen Alltag nachgehen (Tunnel vermeiden).
Vorab als Datenschutzhinweis. Mich interessieren nicht eure GPS Trackpunkte, wo man nachvollziehen könnte wo ihr hingefahren seid. Sondern nur das Diagramm mit einer kleinen Randbemerkung ob es sich im Abschnitt um eine Landstraße, Autobahn oder Stadtfahrt gehandelt hat.
Optimal wären 30 Minuten.
Klar gibt es den WLTP Testzyklus, den halte ich aber für völlig unrealistisch. Es wird ab Beginn auf 45 km/h beschleunigt, entweder es gibt anscheinend 45er Zonen, die ich nicht kenne oder jemand fährt extrem vorsichtig. Dann wird auf 10 km/h abgebremst, keine Ampel. Klar vielleicht dichter Verkehr oder eine Weggabelung. Nur es wird bei diesen Zyklus mehrmals auf 10 km/h abgebremst. Auch bei Überlandfahrten. Deshalb halte ich den WLTP für unrealistisch.
Wäre toll wenn ihr solche Profile erstellen könntet. Als Gegenzug werde ich dann mein Ergebnis mit den Daten veröffentlichen. Dann hat man eine fundierte Argumentationsbasis.
Vielen Dank schon mal.
Beste Antwort im Thema
Duke711's Ansatz ist hoch wissenschaftlich und grundsätzlich richtig, aber nur ein Geschwindigkeitsdiagramm ist noch zuwenig. Es fehlt das Höhenprofil, was einen entscheidenden Unterschied machen kann.
Grüße,
Zeph
30 Antworten
Nein da ist Sensor an der Kurbelwelle. Das wäre viel zu teuer. Solche Werte sind berechnet. Je nach Modell sind das hinten dran steht halt genauer oder weniger genau.
Das ist auch keine OBD Norm, d.h. weißt du gar nicht was genau da so rauspurzekt an werten.
Zitat:
@Provaider schrieb am 3. Juli 2019 um 19:41:16 Uhr:
Nein da ist Sensor an der Kurbelwelle. Das wäre viel zu teuer. Solche Werte sind berechnet. Je nach Modell sind das hinten dran steht halt genauer oder weniger genau.
Das ist auch keine OBD Norm, d.h. weißt du gar nicht was genau da so rauspurzekt an werten.
Auch wenn diese "Messwerte" nicht direkt an der Kurbelwelle mittels Sensor erfasst sein sollten, was ich als Laie auch nicht beurteilen kann, so stimmen diese Werte recht gut mit den Drehzahl-, Leistung- und Drehmomentanzeigen überein, die man im Display sehen kann. Die müssen ja auch irgendwoher kommen. Und mir ist schon bewusst, dass selbst die Tachoanzeige nicht absolut richtig ist. Ich nehme einfach mal an, dass man den Werten +- Fehlertoleranz trauen kann. Wichtig ist mir, keinen systematischen Fehler zu machen.
Drehzahl wir gemessen am Motor, Drehmoment nicht das wird nur berechnet.
Leistung ist das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment also auch nur berechnet. Das Steuergerät hat nicht nur ein Drehmomentwert, das hat mehre über den kompletten Antriebsstrang. Das sind alle virtuelle Momente. Das ist ein Modell was im Steuergerät Arbeit was man benutzt um z.b. das Automatikgetriebe komfortabel abzustimmen. Im NFZ Bereich bekommst du in den ersten Gängen nicht das volle Motormoment, weil Sonst die Antriebswellen zu dick sein müssten.
Wenn man weiß wie Drehmoment gemessen wird erkennt man wie schwer so etwas in Serienfahrzeugen für 15 Jahre und 200tkm haltbar zum laufen bekommt. Beim Diesel hängt das Drehmoment sehr deutlich von der Einspitzmenge ab, die kennt dein Steuergerät und nutzt sie als Regelgröße.
dannmalzu, ich bin zwar nicht gut in sowas aber für mich sieht Deine Rechnung richtig aus. Die sich daraus ergebenden 26% sind gefühlt hoch, aber möglich, wenn der BMW überdurchschnittlich viel arbeiten (im physikalischen Sinn) muss.
Zum eigentlichen Thema: Hat denn schon jemand dem Duke Daten geliefert? Macht Ihr das alle per PN oder labern wir hier freudig ´rum während das ursprüngliche Anliegen ignoriert wird?
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Also ich habe leider noch gar keine Daten erhalten, aber die Anfrage ist ja noch relativ frisch. Ihr könnt euch auch ganz entspannt zurücklegen, mir solch ein Profil erstellen, Notfalls schicke ich euch ein GPS Gerät und ich werde euch das alles sehr detailliert ausrechnen. Wäre doch die beste Tätigkeitsaufteilung.
Es geht m.E. um den Wirkungsgrad von der Zapfsäule zu den Rädern
(beim Verbrenner),
oder von der Ladesäule - über die Batterien - zu den Rädern (beim E-Auto).
Aber bitte unter gleichen - inneren und äußeren - Randbedingungen!
Bittesehr, falls Du damit etwas anfangen kannst. Die Abtastrate beträgt 0.5sec, d.h. der relevante Bereich von ca. 2800 Messpunkten Länge entspricht 1400 Sekunden.
Danke, aber gibt es keine Möglichkeit sich vom OBD Tester das als Texfile rausschreiben zu lassen?
Ist eine CSV-Datei. Nenne mir per PN Deine Emailadresse und ich schicke sie.
...oder geht das etwa auch hier als Anhang? Moment... nein, scheint nur mit Bilddateien zu gehen.
...oder doch.
Zitat:
@Duke711 schrieb am 5. Juli 2019 um 16:19:10 Uhr:
Danke, aber gibt es keine Möglichkeit sich vom OBD Tester das als Texfile rausschreiben zu lassen?
bei Carly kommen die Werte nur als Textfile, das ich dann als Exceldatei öfnne
Zitat:
@Duke711 schrieb am 2. Juli 2019 um 19:50:46 Uhr:
Ich mache das etwas detaillierter über ein Simulink Modell, beim BEV dann mit Inverterverlusten, Innenwiderstand der Batterie und einer Kennlinie vom Motor z.B: hier zu finden:
Für so etwas interessiere ich mich zur Zeit auch. In dem von dir verlinkten Dokument finde ich allerdings nur die Vorstellung einer CAD/CAE-Software zum analysieren und optimieren von E-Maschinen-Designs. Hast du ein paar Links oder Literaturtipps zum aufbauen der Gesamtmodelle?
In den verlinkten Dokument sind von einigen Motoren die Kennfelder als 1D hinterlegt. Einmal in Motorcad und einmal nachgemessen. Diese Kennfelder nun in CAD mit Splines nachzeichnen die Punkte als Text konvertieren. Z.B: in Excel die Punkte dann importieren dementsprechend Drehzahl und Drehmoment zuweisen. Das ganz in Matlab einladen und über Gridmesh dann ein 2D Kennfeld erzeugen, siehe Anhang. Man erhält dann eine Matrix die man in Simulink als 2D Lockup table verwenden kann. Das gleiche eben auch für den Antriebstrang. Beim Inverter ist es deutlich einfacher, das ist nur eine einfache Kurve die gegen eine Sättigung läuft. Alles was es dann noch braucht ist ein Reifenmodell, gibt es in Simulink einige. Sowie Luftwiderstand, translatorische sowie rotorische Massenträgheitsmomente um das Ist-Drehmoment zu ermitteln. Und als Input eben das Fahrprofil.
Schraube gerade ein paar Kennfelder zusammen
- Tesla AS ist noch nicht fertig.
- es fehlt noch eine PMSM Maschine
Fahrprofile:
https://www.dropbox.com/s/g7u0lsvtrpks6he/Fahrprofile.xlsx?dl=0
Vielleicht bekomme ich noch ein paar von Auto Motor Sport
2 Liter TFSI Maschine:
https://www.dropbox.com/.../2%2C0%20TFSI%20BSFC.xlsx?dl=0
2 Liter TDI Maschine
https://www.dropbox.com/s/rq5kj3pvo3cg3y3/2%2C0%20TDI%20BSFC.xlsx?dl=0
2 Liter Saugmotor MPI Maschine
https://www.dropbox.com/s/o80799ukgv2mfhk/2%2C0%20MPI%20BSFC.xlsx?dl=0
Tesla AS Maschine
https://www.dropbox.com/s/lizfkg1hsmxl1n3/Tesla%20AS.xlsx?dl=0
Ich fürchte deine Simulation enthält noch einige unzulässige Annahmen. Die einfache Multiplikation von Wirkungsgraden liefert keine tragbaren Aussage, vor allem dann nicht, wenn sie auf vt-Diagrammen basiert.
Was du eigentlich benötigst sind Drehmoment-Drehzahl-Histigramme, da diese auch den Einfluss von Steigungen gut abbilden. Diese mit einem Elektrofahrzeug aufzunehmen sollte sogar sehr genau werden, da die FOC im Umrichter nichts besser kann, als das Ist-Moment zu berechnen. Das einzige Problem ist vielleicht die Abtaszfrequenz auf dem CAN-Bus und die mangelnde Dokumentation des Umrichter-CANs um an die Daten überhaupt ranzukommen.
In den Wirkungsgrad eines Umrichters gehen nach Dieckerhoff et. al. Halbleitercharakteristika, der Motorstrom sowie der Leistungsfaktor ein. Die letzteren beiden ergeben sich nicht linear aus Drehmoment und Drehzahl und lassen sich nicht ohne weiteres aus den von dir erhobenen Daten zurückrechnen.
Und zu guter letzt stellt sich die Frage nach der Selektion der Eingangsdaten. Das Ergebnis ist stark davon abhängig, ob die Daten einen unrepräsentativ hohen Anteil schneller Autobahnfahrten oder viel Stop-and-Go in der Innenstadt enthalten. Denn eines wird beim Schlechtrechnen der E-Mobilität liebend gern vergessen: E-Autos und Verbrenner haben gurndverschiedene Use cases und das ist auch vollkommen in Ordnung! Beide Antriebsformen haben derzeit ihre Daseinsberechtigung. Es hat nur keinen Sinn für so ein komplexes Thema eine einfache und allgemeingültige Antwort finden zu wollen.
Zitat:
Ich fürchte deine Simulation enthält noch einige unzulässige Annahmen. Die einfache Multiplikation von Wirkungsgraden liefert keine tragbaren Aussage, vor allem dann nicht, wenn sie auf vt-Diagrammen basiert.
Natürlich tut es das. Der Wirkungsgrad ist nur von zwei Größen abhängig, Drehmoment und Drehzahl. Ebenso beim Getriebe und co. mehr steckt nicht dahinter.
Zitat:
Was du eigentlich benötigst sind Drehmoment-Drehzahl-Histigramme, da diese auch den Einfluss von Steigungen gut abbilden.
Ich kenne nur Histogramme und das ist eine Häufigkeitsverteilung. Sowas ungenaues brauch ich gewiss nicht. Da sich das Ist-Drehmoment aus dem Luftwiderstand, Rollwiderstand, Schlupf und den Massenträgheitsmomenten errechnet über den Wirkungsgraden dementsprechend dann das Motordrehmoment.
Ich brauche keine Messfahrten mit einem aufgezeichneten Drehmoment da dies völlig unaussagekräftig ist. Denn dazu müssten noch die translatorischen sowie rotatorischen Massen und deren Massenträgheitsmomente, Reifenluftdruck, Reifentemperatur, Achslast, Stirnfläche, CW-Koeffizient, Luftemperatur, sowie der Luftdruck bekannt sein.
Man kann sich auch im klein klein verlieren. Am besten noch Kurvenfahrten berücksichtigen, sowie die Straßenunebenheiten. Hat aber alles keine Relevanz, da für ein Vergleich gleiche Bedingungen vorliegen müssen. Von daher ist die Straße glatt, eben und gerade. Im WLTP und co gibt es weder Straßeenunebenheiten, Steigungen noch Kurvenfahrten. Weil dies eben kaum einen Einfluss hat.
Wer es nicht glaubt, soll ebene seine eigenen Messfahrten durchführen.
Zitat:
In den Wirkungsgrad eines Umrichters gehen nach Dieckerhoff et. al. Halbleitercharakteristika, der Motorstrom sowie der Leistungsfaktor ein. Die letzteren beiden ergeben sich nicht linear aus Drehmoment und Drehzahl und lassen sich nicht ohne weiteres aus den von dir erhobenen Daten zurückrechnen.
Bei der ASM war vermekt das dieser Datensatz noch nicht vollständig ist. Der Inverter der Drive Unit hat ein 2D Kennfeld wie ein Elektromotor, abhängig von Drehmoment und Drehzahl.
Zitat:
Es hat nur keinen Sinn für so ein komplexes Thema eine einfache und allgemeingültige Antwort finden zu wollen.
Ich ermittel anhand von verschiedenen Fahrprofilen den Wirkungsgrad, CO2 Emission (über Kohlestrom, Strommix), sowie den Verbrauch, nicht mehr und nicht weniger.
Erstellt doch lieber Fahrprofile anstatt mir den Sachverhalt erklären zu wollen, ich weiß genau was ich zu tun habe.
Nachtrag:
Noch was zum Thema Simulation
Es handelt sich hier um eine Kombination aus Messung und Simulation was den besten Weg repräsentiert. Denn eine reine Messung leidet immer unter der Vergleichbarkeit. Andere Lufttemperatur, sowie Luftdruck, Fahrbahnverunreinigung, anderes Verkehrsaufkommen, andere Gaspedalstellung und schon ist die Vergleichbarkeit dahin. Deshalb findet ein WLTP und co stets auf der Rolle statt.