Funktionsweise stufenloser Antrieb
Hallo, ich beschäftige mich gerade etwas mit Fahrantrieben. So das normale Getriebe in Kfz kennt ja jeder. Da wird mit Zahnrädern unterschiedlicher Größe bzw. durch die Zahnanzahl das gewünschte Übersetzungsverhältnis erreicht.
Aber wie funktionieren stufenlose Antriebe? Kann mir das mal jemand halbwegs verständlich erklären? Zum Beispiel mein Rasentraktor, der hat nur ein Pedal. Drücke ich das nach vorne fährt er vorwärts. Je weiter ich nach vorn drücke, desto schneller fährt er. Drücke ich das Pedal nach hinten, fährt er entsprechend rückwärts. Keine Kupplung, keine Schaltvorgänge. Habe irgendwo gelesen, dass sich das Hydrostat nennt? Aber wie funktioniert das?
Ein Beispiel welches ein paar Nummern größer wäre, ist beispielsweise der Vario Antrieb von Fendt. Der treibt die Traktoren auch stufenlos an. Verstehe ich genauso wenig ^^
40 Antworten
Das Drehmoment, dass der Motor erzeugt, kannst du instant umkehren. Das die Welle mit allem was daran hängt noch etwas braucht, um zum Stillstand zu kommen, bzw. danach wieder zu beschleunigen ist klar.
Was haben denn die ganzen Ausführungen hier mit dem zu tun, was der TE gefragt hat. E-Motoren in Traktoren und Rasenmähertraktoren sind aktuell im eher im Entwicklungsstadium und nicht in der Serie.
Was aktuell bei Rasenmähertraktoren, Hofladern und sehr kleinen Traktoren der Standard ist, sind - wie du schon erkannt hast - Hydrostaten.
Hier treibt der Motor mit fester Übersetzung einen Ölmotor an. Dieser Ölmotor erzeugt Öldruck bzw. Ölfluss. Auf der anderen Seite gibt es dann ebenfalls einen Ölmotor. Dieser wandelt dann den Ölfluss wieder zurück in eine Drehbewegung. So kann man bei konstanter Drehzahl des Motors durch das Verstellen des Winkel bei den Ölmotoren eine variable Ausgangsdrehzahl erzeugen. Nachteil von Hydrostaten ist hierbei der - logischweise - grauenhafte Wirkungsgrad. Dafür geht das Ganze (fast) verschleißfrei und sehr sanft, aber dennoch kraftvoll.
Bei den größeren Traktoren gibt es neben Getrieben mit Gängen auch stufenlose Getriebe. Die heißen je nach Hersteller dann Vario, Autopowr, CVT, CVX, KVT usw. aber funktional ist quasi jedes stufenlose Getriebe ein leistungsverzweigtes, hydrostatisches Getriebe. Hier wird also eine hydrostatische Komponente mit einer mechanischen (daher leistungsverzweigt) kombiniert. Dadurch lässt sich eine höhere Effizienz erzielen. Gerade für Zugarbeiten ist das unerlässlich.
Das Video hier ist schon etwas älter, aber ich finde es zeigt ganz gut, was passiert: https://www.youtube.com/watch?v=IlsaBDfgOOw
Man kann es sich auch so vorstellen, dass man ein Getriebe mit so 4 Gängen nimmt und dann je nach Bedarf den "Output" des Getriebes mit der Hydrostateinheit zusätzlich vorwärts oder rückwärts dreht, sodass man jede Raddrehzahl unabhängig von der Motordrehzahl erreichen kann. Wenn man auf so einem Traktor mitfährt kann man auch die Schaltvorgänge hören, dann jault der Hydrostat plötzlich auf.
Und wenn du die Hydromotoren mit E-Maschinen ersetzt, dann bekommst du im Fall des Hydrostaten das Honda-Hybridsystem i-MMD, im Falle des leistungsverzweigten Systems das Toyota Hybrid Synergy Drive.
Soweit ich das sehe haben aber weder Toyota noch Honda Gänge, dafür sind aber beide darauf ausgelegt auch vollelektrisch zu fahren. Damit sind die schon mal ein - finde ich - etwas anderer Ansatz. Und auch vom Endergebnis haben die eben viele Eigenschaften von Hydrostaten bzw. leistungsverzweiten hydrostatishen Getrieben nicht. Da schaltet nix, da jault kein Hydrostat mit, da gibt es kein active Stop und das ganze fühlt sich und ist auch tatsächlich viel direkter, während mit dem Hydrostat eben immer ein gewisser Gummiband-Effekt hat.
Zusätzlich gibt es da auch noch sowas wie Rekuperieren, Leistung in die Batterie speise oder daraus ziehen. Eben vieles, was im Traktorbereich gar nicht relevant ist.
Natürlich arbeiten da gerade einige Hersteller dran und ich fände ein leistungsverzweites Getriebe mit einem Elektromotor anstatt einem Hydrostaten auch schon längst überfällig. Da gibts auch schon einige coole Ideen in die Richtung. Insbesondere eine höhere Effizienz und eine Übertragung von Strom an Anhänger, um dort Achsen anzutreiben.
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Zitat:
@Zephyroth schrieb am 13. September 2023 um 13:33:57 Uhr:
Ich hab' mal einen Test gemacht, mit kleinen Brushless DC Motoren (das sind die selben Dinger, wie im Auto)
Hallo,
DC-Motoren im E-Auto?
Nene, das sind Drehstromsynchronmaschinen...
Grüße,
diezge
Zitat:
@diezge schrieb am 18. September 2023 um 00:19:41 Uhr:
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 13. September 2023 um 13:33:57 Uhr:
Ich hab' mal einen Test gemacht, mit kleinen Brushless DC Motoren (das sind die selben Dinger, wie im Auto)Hallo,
DC-Motoren im E-Auto?
Nene, das sind Drehstromsynchronmaschinen...
Grüße,
diezge
Im E-Auto macht die Steuerelektronik aus DC "Drehstrom".
Das Gleiche geschieht bei allen "DC"-Brushless Motoren.
Diese Motoren brauchen/haben grundsätzlich eine Ansteuerelektronik und die ist eingangsseitig "DC".
Zitat:
@diezge schrieb am 18. September 2023 um 00:19:41 Uhr:
Hallo,DC-Motoren im E-Auto?
Nene, das sind Drehstromsynchronmaschinen...
Brushless DC Motoren, nicht DC-Motoren (mit Schleifring und mechanischem Komutator etc.). Der mechanische Kern ist eine fremd- oder permanenterregte Synchronmaschine, das stimmt. Was aus so einer Maschine einen DC-Motor macht, ist die Ansteuerung. Beim Betrieb als BLDC (brushless DC) wird der Schlupf zwischen Stator & Läuferfeld konstant gehalten. Das führt dazu, dass die Drehzahl proportional zur Spannung ist. Die Frequenz wird entsprechend nachgeführt. Beim Betrieb als Synchronmaschine bleibt die Drehzahl konstant, was sich ändert ist der Schlupf (da er ungeregelt ist). Diese BLDC-Motoren werden auch mit PMSM (Permanent Magnet Synchronous Machine) bezeichnet.
Sind aber nicht die einzigen Motoren in E-Autos. Tesla ist lange mit Asynchronmaschinen gefahren, die mit einem Frequenzumrichter angesteuert werden. Eine neuere Entwicklung ist ein Mischmasch aus Asynchronmaschine mit Reluktanzanteil.
Zitat:
@navec schrieb am 18. September 2023 um 08:46:25 Uhr:
Zitat:
@diezge schrieb am 18. September 2023 um 00:19:41 Uhr:
Hallo,
DC-Motoren im E-Auto?
Nene, das sind Drehstromsynchronmaschinen...
Grüße,
diezge
Im E-Auto macht die Steuerelektronik aus DC "Drehstrom".
Das Gleiche geschieht bei allen "DC"-Brushless Motoren.Diese Motoren brauchen/haben grundsätzlich eine Ansteuerelektronik und die ist eingangsseitig "DC".
Hallo,
das brauchst Du mir nicht erzählen, wir entwickeln die Dinger für die Autoindustrie. Trotzdem ist die E-Maschine selbst kein DC-Motor. Die Leistungselektronik, die aus Gleichspannung eine Dreiphasenwechselspannung macht, gehört NICHT zum E-Motor, auch wenn die im gleichen Gehäuse sitzt. Das sind getrennte Komponenten.
Grüße,
diezge
Letztendlich ist es eine Definitionssache. Der Begriff Brushless DC hat sich eben eingebürgert und beschreibt im Wesentlichen das Konstrukt aus Wechselrichter & Synchronmaschine. Die wirkliche Trennung erfolgt dann durch die Art wie die Maschine angesteuert wird. Die Syncronmaschine wird mit einem vorgegebenen Drehfeld beaufschlagt und der Läufer folgt diesem ohne Rückmeldung der Rotorposition in Bezug auf das Drehfeld. Beim Betrieb als Brushless DC Motor hingegen gibt es einen Rückmelder und das Drehfeld wird vom Wechselrichter konstant an das Rotorfeld angepasst.
Beide Betriebsmodis kann man mit ein und derselben Hardware fahren. Teilweise haben wir das sogar gemacht. Hochlauf im Synchronbetrieb und wenn der Encoder den Nullpunkt durchlaufen hat umschalten auf BLDC-Betrieb.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@diezge schrieb am 18. September 2023 um 20:40:42 Uhr:
Zitat:
@navec schrieb am 18. September 2023 um 08:46:25 Uhr:
Im E-Auto macht die Steuerelektronik aus DC "Drehstrom".
Das Gleiche geschieht bei allen "DC"-Brushless Motoren.Diese Motoren brauchen/haben grundsätzlich eine Ansteuerelektronik und die ist eingangsseitig "DC".
Hallo,
das brauchst Du mir nicht erzählen, wir entwickeln die Dinger für die Autoindustrie. Trotzdem ist die E-Maschine selbst kein DC-Motor. Die Leistungselektronik, die aus Gleichspannung eine Dreiphasenwechselspannung macht, gehört NICHT zum E-Motor, auch wenn die im gleichen Gehäuse sitzt. Das sind getrennte Komponenten.
Grüße,
diezge
Es ging doch um den Unterschied zum E-Auto.....hast du doch selbst gerade,s.o., zitiert....
Der Motor in meinem E-Auto ist ebenfalls ein Drehstrommotor und der wird mit einer Elektronik angesteuert, die einen DC-Eingang hat.
Wo ist da der prinzipielle Unterschied zum üblichen "DC"-Brushless-Motor, den man z.b. in vielen Akkuwerkzeugen oder in Modellbauantrieben findet?
Auch das ist ein Drehstrommotor, der mit einer Elektronik angesteuert wird, die einen DC-Eingang hat.
![Avatar von Go}][{esZorN](https://img.motor-talk.de/media/user/goeszorn-u4959/0_original.gif){kind=avatar}
Leute, die aeingangsfrage ging Hier nicht um E-Motoren. Jedesmal das gleiche Theater hier!