Hybrid extrem einfach
Hier eine Idee als Anregung, Gedankenspiel oder zum Nachbauen:
Hintergrund: die Durchschnittliche Energiemenge zum fahren nehme ich mit 10 - 20 KW an. Also 1h in der Stadt oder Landstrasse = 15 kwh. Um das Problem mit der Batterie (Gewicht + Energiemenge) möglichst gering zu halten wird ein Motor mit genau dieser Leistung benötigt.
Das Besondere: der Motor treibt direkt mit einer Übersetzungsstufe das Differenzial an. Da die Motorkarakteristik nicht über den gesammten Geschwindigkeitsbereich optimal ist wird ein Elektromotor mit 30 - 60 KW benötigt der zwischen Motor und Differenzial sitzt.
Aufbau: Benzinmotor-Kupplung-Elektromotor-Kupplung-Untersetzung-Differenzial
Folgende Drehzahlen Räder 0 - 2000 U/min (0 - 200km/h) Benzinmotor + E-Motor 600 - 6600.
Bis 20 Km/h und Rangieren rein elektrisch. Kupplung zwischen B-Motor und E-Motor offen B-Motor könnte für Heizung oder Klima laufen.
20 - 200 km/h B-Motor läuft unter Vollast oder garnicht und der E-Motor regelt die Geschwindigkeit durch Aufladen der Batterie oder zusätzlichem Schub. Bis ca. 100 Km/h sollte ein Energieüberschuß zu erzielen sein.
In der Stadt muß bei Energieknappheit der Motor die Batterie im Stand aufladen (Kupplung zwischen B+E-Motor offen)
Vorteile der Konstruktion: Kein Schaltgetriebe, hoher Anfahrkomfort (rein elektrisch), einfache (formschlüssige) Kupplungen, da nur bei gleicher Drehzahl geschlossen werden muß, B-Motor läuft immer im unter Vollast mit günstigem Wirkungsgrad oder gar nicht, Batteriekapazität muß nur die Leistungsspitzen abdecken, Einfacher B-Motor mit möglicherweise nur einem Zylinder.
Nachteile: Je nach Batteriekapazität wird sich die Dauergeschwindigkeit auf sehr langen Strecken Richtung 100 km/h bewegen. Pausen würden dann aber zum Aufladen genutzt.
Statt der Kupplung zwischen B und E-Motor kann man auch über Zylinderabschaltung mit offenem Auslassventil nachdenken
Beste Antwort im Thema
Hier eine Idee als Anregung, Gedankenspiel oder zum Nachbauen:
Hintergrund: die Durchschnittliche Energiemenge zum fahren nehme ich mit 10 - 20 KW an. Also 1h in der Stadt oder Landstrasse = 15 kwh. Um das Problem mit der Batterie (Gewicht + Energiemenge) möglichst gering zu halten wird ein Motor mit genau dieser Leistung benötigt.
Das Besondere: der Motor treibt direkt mit einer Übersetzungsstufe das Differenzial an. Da die Motorkarakteristik nicht über den gesammten Geschwindigkeitsbereich optimal ist wird ein Elektromotor mit 30 - 60 KW benötigt der zwischen Motor und Differenzial sitzt.
Aufbau: Benzinmotor-Kupplung-Elektromotor-Kupplung-Untersetzung-Differenzial
Folgende Drehzahlen Räder 0 - 2000 U/min (0 - 200km/h) Benzinmotor + E-Motor 600 - 6600.
Bis 20 Km/h und Rangieren rein elektrisch. Kupplung zwischen B-Motor und E-Motor offen B-Motor könnte für Heizung oder Klima laufen.
20 - 200 km/h B-Motor läuft unter Vollast oder garnicht und der E-Motor regelt die Geschwindigkeit durch Aufladen der Batterie oder zusätzlichem Schub. Bis ca. 100 Km/h sollte ein Energieüberschuß zu erzielen sein.
In der Stadt muß bei Energieknappheit der Motor die Batterie im Stand aufladen (Kupplung zwischen B+E-Motor offen)
Vorteile der Konstruktion: Kein Schaltgetriebe, hoher Anfahrkomfort (rein elektrisch), einfache (formschlüssige) Kupplungen, da nur bei gleicher Drehzahl geschlossen werden muß, B-Motor läuft immer im unter Vollast mit günstigem Wirkungsgrad oder gar nicht, Batteriekapazität muß nur die Leistungsspitzen abdecken, Einfacher B-Motor mit möglicherweise nur einem Zylinder.
Nachteile: Je nach Batteriekapazität wird sich die Dauergeschwindigkeit auf sehr langen Strecken Richtung 100 km/h bewegen. Pausen würden dann aber zum Aufladen genutzt.
Statt der Kupplung zwischen B und E-Motor kann man auch über Zylinderabschaltung mit offenem Auslassventil nachdenken
32 Antworten
Hallo,
Du erwähnst die Supercaps: Kannst Du bitte mitteilen, welche Firma diese seit wann anbietet, wer sie im Autobetrieb getestet hat?
Nach meiner Kenntniss gibt es Kondensatoren mit DIESER für den Betrieb im Auto notwendigen Kapazität bisher nicht.
Bei den Akkus tut sich was, siehe Altairnano und 123Systems.
Danke
Hellmuth
Es gibt hierzu diverse Anbieter. schau mal bei ebay rein. Im Regelfall haben die grösseren 30 Farad. 500000 Ladevorgänge werden angeboten. Um im richtigen Spannungsbereich nutzen zu können, müssten sie natürlich entsprechend verschaltet werden. Ist also im wesentlichen von der Ladespannung des als Generator laufenden Antriebsmotors abhängig. Generell könnte man aber auch mal bei der Motorenfirma nachfragen, deren links ich eingesetzt hatte. Der Mini nutzt ja auch supercaps und läuft offenbar recht gut. Gruß Micha
Nachtrag. Bei ebay sind sie als powercaps zu finden. Problematisch ist die niedrige Spannung. Sie sind bis max 16 Volt geeignet. Hier wäre also noch einiger Handlungsbedarf. Vorsorglich weiße ich darauf hin, daß man caps nicht wie Akkus hintereinanderschalten kann. Oder besser gesagt die Kapazität würde sich beim Hintereinanderschalten reduzieren. Da müssen sich dann noch einige der elektroniker hier mal Gedanken machen. Bei den sicher höheren Ladespannungen beim Bremsen wären evtl Spannungsteiler sinnvoll, müsste man aber so schalten, daß eine Entladung durch den Spannungsteiler nicht eintritt. Bei Parallelschaltung zur jeweiligen 12 Volt Batterie wäre aber wieder eine Reihenschaltung denkbar. Dann müsste nämlich die Batterienserie als Spannungsteiler wirken. hier gibts natürlich wieder andere Probleme, weil ja so die caps immer voll wären. Also eine sinnvolle Schaltung muss da schon her, aber da kenne ich mich nicht so gut aus. Gruß nochmals und wenn ich mehr weiß über die caps melde ich mich. Ciao, Micha
Zitat:
Original geschrieben von ECar
Ich gehe davon aus, das diese Technik schon jetzt konkutenzfähig ist.
Der Vier-Zylinder-Motor und das Getriebe entfallen und werden durch einen Einzylinder, Elektromotor und Batterie ersetzt. Das sollte dann nicht teurer werden.
siehe modifizierter Mini aus england (elektromotoren in den rädern und ein kleiner motorradmotor im boden des kofferraums)
Zitat:
Ein paar Gedanken zur Wirtschaflichkeit wärend des Betriebs:
Um eine Geschwindigkeit von 100 km/h zu halten benötigt man ca. 15 kW um den Luftwiederstand zu überwinden und 1-2 kW für Rollwiederstand. Also benötigt man für 100 Km 16-17 kWh * 0,20€/kWh = 3,40 €. Leider ist die Batterietechnik noch nicht soweit. Ich schätze 4 kWh könnte die nächste Batteriegeneration bei begrenztem Gewicht liefern (Prius soll ja nur nutzbare 0,5 kWh haben). Dann sind wir bei 25 Km mit vernüftiger Geschwindikeit elektrisch.
Benzinverbrauch ca. 0,25 l / KWh * 17 KWH * 1,50 €/l = ca. 6,50 €.
Beschleunigung 0 - 100 km/h in 10 sec * 80KW = 800KWs / 3600s/h = ca. 0,5 kWh.
Gedanken zur Batterie: eine 12V 100Ah Baterie ethält eigentlich mehr als eine kWh, aber leider ist die nicht voll nutzbar ohne die Lebensdauer zu beeinträchtigen. Also benötige ich für die 4 kWh zuviele Blei-Akkus. Vieleicht sollte man hier an der Lebensdauer arbeiten, die Kapazität wäre jedenfals ausreichend.
Ich habe schon viele angebote durchgesehen und im endeffekt kommt es nur auf die menge des investierten geldes an:
3* RPower 12V 250Ah 80kg macht bei 240 Kg also drei battereien, die 1500,- zusammen kosten 9kWh aus, was nach der obigen rechnung etwa 50km reichweite entspricht.
Bei höherwertigen Batterien bzw akkus wie zB.: LiIon, die ein Energiegewicht von 80Wh/kg und mehr haben ist zwar die ausbeute bei ausnutzung der zuladung besser aber der preis steigt schnell auf 10.000,- € und liegt oft eher bei 20.000,- € und mehr.
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Zitat:
Original geschrieben von ECar
Ich gehe davon aus, das diese Technik schon jetzt konkutenzfähig ist.
Der Vier-Zylinder-Motor und das Getriebe entfallen und werden durch einen Einzylinder, Elektromotor und Batterie ersetzt. Das sollte dann nicht teurer werden.
Ein paar Gedanken zur Wirtschaflichkeit wärend des Betriebs:
Um eine Geschwindigkeit von 100 km/h zu halten benötigt man ca. 15 kW um den Luftwiederstand zu überwinden und 1-2 kW für Rollwiederstand. Also benötigt man für 100 Km 16-17 kWh * 0,20€/kWh = 3,40 €. Leider ist die Batterietechnik noch nicht soweit. Ich schätze 4 kWh könnte die nächste Batteriegeneration bei begrenztem Gewicht liefern (Prius soll ja nur nutzbare 0,5 kWh haben). Dann sind wir bei 25 Km mit vernüftiger Geschwindikeit elektrisch.
Benzinverbrauch ca. 0,25 l / KWh * 17 KWH * 1,50 €/l = ca. 6,50 €.
Beschleunigung 0 - 100 km/h in 10 sec * 80KW = 800KWs / 3600s/h = ca. 0,5 kWh.
Gedanken zur Batterie: eine 12V 100Ah Baterie ethält eigentlich mehr als eine kWh, aber leider ist die nicht voll nutzbar ohne die Lebensdauer zu beeinträchtigen. Also benötige ich für die 4 kWh zuviele Blei-Akkus. Vieleicht sollte man hier an der Lebensdauer arbeiten, die Kapazität wäre jedenfals ausreichend.
@ ECar
Zu Deinen Überlegungen folgende Anmerkung. : Beschleunigung 0 - 100 km/h in 10 sec * 80KW = 800KWs / 3600s/h = ca. 0,5 kWh. ist falsch wie ich das sehe. :
Beschleunigung 0 - 100 km/h in 10 sec * 80KW = 800KWs / 3600s/h = ca. 0,222 kWh. Also nur ca 40% Deines Wertes. bei den aktuell bereits möglichen Akkus wie im Lightning ist das also keinerlei Problem. Aber die Preise sind natürlich für lange Strecken und daher hohe Akkukapazitäten eine Katastrophe. Ciao, Micha
Gruß Micha
Genau das meine ich.
Die tauglichen Akkus sind zu teuer (1-2$ pro Wh) und die Kondensatoren sind nicht machbar, weil wirkliche Elektroautos mit einigen 100 Volt arbeiten.
Nur die Seifenkisten (entschuldigung, ich will hier niemanden Herabsetzen) kommen mit 48-60 Volt aus.
Der Prius arbeitet mit rund 300 Volt mittels vielen in Reihe geschalteten NiMH Zellen.
Das gilt auch für den Tesla.
Hellmuth
Die Spannung ist kein Problem, man kann die Dinger auch in Reihe schalten.
Zitat:
Original geschrieben von Michael14532
Nachtrag. Bei ebay sind sie als powercaps zu finden. Problematisch ist die niedrige Spannung. Sie sind bis max 16 Volt geeignet. Hier wäre also noch einiger Handlungsbedarf. Vorsorglich weiße ich darauf hin, daß man caps nicht wie Akkus hintereinanderschalten kann. Oder besser gesagt die Kapazität würde sich beim Hintereinanderschalten reduzieren.
Gewisses Downgrading und Symmetrierung ist natürlich vorausgesetzt.
Zitat:
Original geschrieben von Wealox
Die Spannung ist kein Problem, man kann die Dinger auch in Reihe schalten.
Hier ein link zur Problematik weil das wohl nicht so einfach ist
Kondensatoren hintereinanderschaltenich denke eher eine Batterie mit hoher Leistungsdichte wie die nanosafe Die laden sich in unter einer Minute zu 85 % auf, haben also gewaltige Ladestromkapazität.
Diese Hochstromzellen sind da dann doch besser, denke ich. Oder eben Blei und nanosafe mischen. Der nanosafe könnte dann gut puffern. Sollte eigentlich gehen selbst wenn man nur 30 sec puffert. Da kurzfristig bei meiner gewünschten Motorisierung bis zu 80KW peak entstehen wären also ca 16kg nanosafe mit peak 5KW/kg erforderlich um das zu puffern. Bei Bleiakkus müssten das ca 500kg nach Din oder 300kg nach EN sein Der Wert den ich gefunden habe ist 160watt/kg peak nach Din oder 260watt/kg peak nach EN und 40watt/h*kg
bei Blei säure und Blei Gel Batterien.
Da aber die peak Werte ja nur bei voller Beschleunigung und voller Ladung entstehen, ist es ja nur kurz nötig. Normalerweise denke ich also ca 30 sec maximal.
Also 80KW/h /3600*30 =0,6666KW/h mindestens nanosafe. Angegebener wert ist 100W/h*kg, was 6,6kg entspräche. Da aber die peak 16 kg erfordert ist dieser Wert denke ich maßgeblich. Eventuell auch etwas weniger, da ja die Bleiakkus parallel laufen, Bei 250 kg Bleiakku,also ca 10KW/h und peak DIN von 40KW wären es 8kg Nanosafe also nochmals 40KW peak und somit ausreichend. Insgesamt wären das dann 10KW/h Blei und 0,8 KW Nanosafe. Also mindestens ca 2000€. Könnte gerademal für 100km reichen.
Gruß, Micha
Öhm das ist ein Link zu einem Elektrotechnik-Einsteigerkurs und hat absolut nichts mit der Problematik zu tun.
Statt nur drüber reden, vielleicht mal etwas Geld in die Hand nehmen und beispielsweise einen Sterling Bausatz (Buggy/Käfer-Basis) aus USA beschaffen?
http://www.sterlingsportscars.com/ -> siehe unter "Ecosterling" (Tesla-Roadster für Arme). Der Bausatz besteht grob aus zwei großen Teilen, nämlich dem Chassis und der wannenartigen Kunststoffkarosserie. Seit Neuerem wird ein passendes Stahlrohrchassis angeboten, da wohl langsam die Käfer Fahrwerke von der Bildfläche verschwinden.
Auch ganz interessant dazu:
http://www.electroauto.com/
Vorgefertigte Umrüstsätze (Akkus, E-Motoren, verstärkte Fahrwerke) für diverse Fahrzeuge auf VW/Porsche Basis, was uns die Zulassung in Deutschland eigentlich erleichtern müsste. Diese sind allerdings sämtlich als reine Elektrofahrzeuge gedacht. Wer an der Hybrid-Idee festhalten will, muss sich über ein Konzept mit Hilfsmotor gesondert Gedanken machen. Bei dem als Mini-QUED bekannten Mini-Cooper aus England beispielsweise reichen zum Stützen der Akkuleistung 20KW völlig aus (kein Steckdosenhybrid!), d.h. man kann wie gewohnt in der Weltgeschichte herumgurken und auch mal etwas schneller als 150km/h fahren.
Zitat:
Zu Deinen Überlegungen folgende Anmerkung. : Beschleunigung 0 - 100 km/h in 10 sec * 80KW = 800KWs / 3600s/h = ca. 0,5 kWh. ist falsch wie ich das sehe. :
Beschleunigung 0 - 100 km/h in 10 sec * 80KW = 800KWs / 3600s/h = ca. 0,222 kWh. Also nur ca 40% Deines Wertes. bei den aktuell bereits möglichen Akkus wie im Lightning ist das also keinerlei Problem. Aber die Preise sind natürlich für lange Strecken und daher hohe Akkukapazitäten eine Katastrophe.
@ Micha:
Vielen Dank für die Richtigstellung. Das Gute daran wir benötigen noch weniger Akkukapazität, denn meine Idee ist den teuren Akku nur zum Puffern zu verwenden, um erhöhte Leistung beim Beschleunigen oder Bergauffahrt bereitzustellen. Möglicherweise reichen dann 2 KWh aus. Ein Problem ist allerdings die Spitzenlast, die beim starken Beschleunigen und natürlich bei der Bremsenergierückgewinnung auftritt.
Der Spareffekt bei diesem Konzept ist nicht das reine elektrische fahren, sondern der extrem kleine Benzin-Motor (Downsizing quadrat), der nur Fahrwiederstände bei gleichmäßiger Fahrt zwischen 20 und 100 km/h ausgleicht.
Nebenefekte: rein elektrische Fahrt über kurze Distanzen (Prius like), ruckfreies anfahren und wer will kann die Batterie zuhause laden, um dann noch sparsamer zu fahren.
Die Reichweite hängt somit auch nicht von der Batteriekapazität ab, sondern von der größe des Benzintanks.
Ein Nachteil auf längeren Strecken ist sicherlich die geringe Dauergeschwindigkeit.
Am Freitag bekomme ich einen Vectrix zum Probe fahren.
http://www.vectrixeurope.com/Portal/10/Language/59/Page/1/home.aspx
Es könnte durchaus eine Alternative für den Kurz- und Mittelstreckenbereich sein. Entscheidend ist die tatsächlich Reichweite und ob sich die Preise in die richtige Richtung bewegen, Knapp 10.000 EUR sind für mich leider nicht finanzierbar.
Der nanosafe kann das. extrem hohe Stromaufnahme und Abgabe der Leistung "peak" bis 5kw/kg
Zitat:
Vielen Dank für die Richtigstellung. Das Gute daran wir benötigen noch weniger Akkukapazität, denn meine Idee ist den teuren Akku nur zum Puffern zu verwenden, um erhöhte Leistung beim Beschleunigen oder Bergauffahrt bereitzustellen. Möglicherweise reichen dann 2 KWh aus. Ein Problem ist allerdings die Spitzenlast, die beim starken Beschleunigen und natürlich bei der Bremsenergierückgewinnung auftritt.