Motoren von Plugin-Hybriden
Wie steht es mit der Haltbarkeit der Motoren aus von Plugin-Hybriden?
Einen Plugin-Hybriden kann man ja je nach Hersteller und Modus unterschiedlich fahren.
Ich nehme mal folgendes Beispiel:
Man fährt im Elektomodus, aber ab und an geht der Verbenner trotzdem an. Man hat darauf keinen Einluss. Denn man muss sachte mit dem Gaspedal umgehen.
Wie ist es dann mit diesen Verbrennern? Die laufen nur zeitweise (vielleicht immer nur für ein paar Sekunden), werden überhaupt nicht warm. Was ist denn mit der Haltbarkeit dieser Motoren? Was ist mit der Verkokung? Mit dem Öl? Mit dem Kat?
Gibt es dazu Erfahrungswerte?
138 Antworten
Nein, die Zahlen hatten nicht den Vorgang mit drin, erst einmal das Fahrzeug zu beschleunigen. Es ging nur darum die kinetische Energie mittels Generator in den Akku zu bringen und dann wieder aus dem Akku mittels E-Motor in kinetische Energie auf die Straße. Also nur 2 Wandlungen. So wie hier auch, mit exakt vergleichbaren Komponenten.
Zitat:
@Tom9973 schrieb am 25. Mai 2021 um 14:01:06 Uhr:
Klingt komisch, wäre aber eher eine Frage für das passende Unterforum.
Stimmt. Leider gibt es kein Unterforum für die VW Hybrid Familie. Für den Passat spielt sich alles in einem Thread im Passat Forum ab. 11.750 Beiträge machen den Thread aber nicht gerade übersichtlich 🙂
Der Generator hängt beim PHEV mit am Getriebe. Da ist es praktisch egal, ob der Generator von den Rädern beim Rekuperieren oder vom Verbrenner beim Laden angetrieben wird. Drei Wandlungen finden da immer statt, es wird nur auf unterschiedlichen Wegen Bewegungsenergie in elektrische Energie gewandelt, gespeichert und dann wieder in Bewegungsenergie zurückgewandelt.
Wenn die geschätzten 45% Unterschied im Wirkungsgrad nur durch den verbleibenden Radantrieb zustande kommen würden, hätte man nach ein paar Minuten glühende Radlager.
Zitat:
@Tom9973 schrieb am 25. Mai 2021 um 14:23:52 Uhr:
Nein, die Zahlen hatten nicht den Vorgang mit drin, erst einmal das Fahrzeug zu beschleunigen. Es ging nur darum die kinetische Energie mittels Generator in den Akku zu bringen und dann wieder aus dem Akku mittels E-Motor in kinetische Energie auf die Straße. Also nur 2 Wandlungen. So wie hier auch, mit exakt vergleichbaren Komponenten.
OK, interessant, wenngleich ich trotzdem nicht vom Wirkungsgrad der Rekuperation auf den Wirkungsgrad des Generatorbetriebs schließen würde.
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Zitat:
@FWebe schrieb am 25. Mai 2021 um 15:19:15 Uhr:
OK, interessant, wenngleich ich trotzdem nicht vom Wirkungsgrad der Rekuperation auf den Wirkungsgrad des Generatorbetriebs schließen würde.
Ob der gleiche Generator nun durch die Räder bzw. die kinetische Energie angetrieben wird oder vom Verbrennungsmotor, warum sollte der Generator da beim Wirkungsgrad einen Unterschied machen? Der wird für ihn immer gleich angetrieben. Und der Rest der Kette ist ebenfalls identisch.
Zitat:
@Tom9973 schrieb am 25. Mai 2021 um 15:59:27 Uhr:
Und der Rest der Kette ist ebenfalls identisch.
Das ist er eben nicht, weshalb der Vergleich auch nicht sinnvoll ist.
Man sollte für das Beispiel einen Generator betrachten, der direkt über eine Welle angetrieben wird und nicht mit Reifen, Getriebe und Differential noch zusätzlich als Bremse arbeiten soll und beim Verzögern auch noch von den Fahrwiderständen unterstützt wird.
Anhang:
Wenn wir schon beim i3 sind, könnte man der Einfachheit halber natürlich den Wirkungsgrad des RE betrachten, statt den Wirkungsgrad der Rekuperation.
Da landet man bei ca. 25-33% gegenüber dem Betrieb aus dem Akku, ohne externe Ladeverluste, also ca. ein Faktor von 3-4.
Bei 65% Wandlungswirkungsgrad müsste der Generator mit ~45% Wirkungsgrad laufen, was für einen Rollermotor eher unwahrscheinlich sein dürfte.
Und mal vom i3 abgesehen:
Ein Honda Jazz Hybrid kommt im NEFZ innerorts auf 2,4 l/ 100 km und der fährt da nur als serieller Hybrid. Käme der nur auf einen Generatorwirkungsgrad von 65%, müsste der Verbrenner bei ~60% liegen, was reichlich unwahrscheinlich ist.
Da ist der Vergleich zum Toyota Yaris Hybrid recht interessant, welcher innerorts auf 2,2 l/ 100 km kommt.
Man könnte das ganze natürlich auch für den Passat grob errechnen, wenn man weiß, mit welchem Mehrverbrauch welche Reichweite generiert wird und wie hoch der Verbrauch im gleichen Betriebsfall ohne Ladebetrieb ausfällt (als Referenzverbrauch).
Die bisherigen Schätzwerte (8 l statt 6 l auf 100 km für 25 km elektrische Reichweite) ergeben ~25% Ladeverluste.
Was sollen Reifen, Getriebe und Differential denn deiner Meinung nach für einen Widerstand bieten, der den Wirkungsgrad massiv beeinträchtigen könnte?
Wenn das bei einem modernen Auto mehr als 3% sind, haben die Konstrukteure einen schlechten Job gemacht.
Hm, der Wirkungsgrad von einem Stirnradgetriebe liegt schon mal bei "nur" 95-97%. Und dann gibt's noch die Lager, Antriebsachsen und Gelenke. Insgesamt ist man da schnell bei 10%Verlust. Bei einem Verbrenner mit Handschalter hat man von Kurbelwelle zu Rad ungefähr 15% an Verlusten.
Wo holt ihr nur immer eure Zahlen her? Wenn Antriebswellen oder Radlager nennenswerte Verluste erzeugen würden, würden sie mit der Zeit heiß werden. Fass mal diene Radlager nach längerer Fahrt an. Wenn da was heiß wird, ab in die Werkstatt...
Aus einschlägiger Literatur zum Beispiel, und du?
Oder hier
Ein Stirnradsatz liegt bei rund 97%, jetzt hat man in einem Handschalter aber schon mal prinzipbedingt 2 Stück davon hintereinander, macht nur mehr 94%, der nächste Stirnradsatz beim Fronttriebler (mit Quermotor) ist Getriebeausgang auf Differential, wieder nur 97%. Bleiben an den Antriebsachsen nur mehr 91% übrig. Dabei passieren diese mehrere Lager (99%, mindestens 3x) und Dichtungen (98%, mindestens 2x). Bleiben von den 91% nur mehr 85%. Für einen Fronttriebler, wohlgemerkt. Zwar sind die Einzelkomponenten wie du richtig sagst fast vernachlässigbar, aber es summiert sich eben auf. Umsonst verbaut man keine Getriebekühler oder bringt Kühlrippen an den Differentialen an.
Beim Heckantrieb hast du mehr Dichtungen und ein Umlenkgetriebe, im Worstcase Hypoidverzahnt. Das kommt noch dazu. Beim Allrad hat man das Ganze dann zusätzlich noch für 2 Achsen.
Ein Wälzlager hat zwar 99% Wirkungsgrad, aber wenn man 100kW durchlässt sind das schon mal 1kW. Gilt auch für Radlager. Nur hast du im Schnitt 20-40kW Antriebsleistung drauf verteilt auf 4 Lager. Bleiben pro Lager dann maximal 50-100W. Klar das hier nix warm wird.
Grüße,
Zeph
Aus deiner Quelle:
Zitat:
Die Reibungsverluste im Motor, Getriebe und Antriebsstrang eines Fahrzeugs können zwischen 10 und 15 Prozent betragen
Der springende Punkt ist, dass hier der Motor mit dabei ist. Der Löwenanteil der Verluste des Antriebsstrangs mit Motor ist aber der Motor.
Der Wirkungsgrad von Zahnradgetrieben liegt bei ca. 98% und für den Rest kommt dann noch mal rund 1% drauf. Der Rest deiner genannten 15% ist der Motor.
https://www.kadea.berlin/service/lexikon/schaltgetriebe.html
Allerdings sind diese Prozentzahlen ein gutes Stück mit Vorsicht zu genießen, einfach weil die Verluste nicht linear mit der übertragenen Leistung steigen.
Zitat:
@FWebe schrieb am 25. Mai 2021 um 19:28:32 Uhr:
Man sollte für das Beispiel einen Generator betrachten, der direkt über eine Welle angetrieben wird und nicht mit Reifen, Getriebe und Differential noch zusätzlich als Bremse arbeiten soll und beim Verzögern auch noch von den Fahrwiderständen unterstützt wird.
Keine Sorge, bei der Betrachtung der Zahlen des i3 hat man keine Fahrwiderstände mit einbezogen. Ganz so doof sind die da auch nicht. Natürlich kannst du jetzt noch das runde Prozent für die Lager und Co. mit einbeziehen (ein entsprechendes Getriebe entfällt im i3), macht hier aber den Braten nicht fett. Zumal mit einem anderen Fahrzeug wie dem GTE hier auch andere Parameter sicher diese Zahlen nicht exakt bestätigen werden. Unter dem Strich würde ich beim GTE sogar aufgrund des Getriebes und des kleineren Akkus (höhere Verluste bei gleichen Leistungen) noch von etwas schlechteren Zahlen ausgehen, als beim i3.
Das ist eben nicht ganz korrekt. Der Wirkungsgrad von einem Zahnradsatz (=2 Zahnräder) beträgt 98-99% (siehe meine Links). In einem normalen Handschalter hast du aber mindestens 2 Zahnradsätze hintereinander liegen (Getriebeeingangswelle --> Vorlegewelle --> Hauptwelle), dann ist man eben schon mal nur mehr bei 96% (das sind die 4% aus deinem Artikel). Gelagert und gedichtet wollen die Dinger auch noch werden, ergo noch mehr Verluste. Und dann ist man erst beim Differential, was wieder ein Stirnradgetriebe darstellt und wiederum Dichtungen und Lager enthält.
Das ich mit den 10-15% (für den gesamten Antriebsstrang) richtig liege, zeigen auch so ziemlich alle Dynoläufe aus unterschiedlichsten Fahrzeugen, wo die Schleppleistung (das geschieht bei ausgekuppeltem Motor) mitgemessen wird. Hier wird nur der Antriebsstrang ab Kupplung gemessen. Der Motor ist, entgegen deiner Behauptung, nicht dabei. Diese Schleppleistung liegt dann ziemlich konstant bei etwa 10-15% der Motorleistung.
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 26. Mai 2021 um 12:23:55 Uhr:
dann ist man eben schon mal nur mehr bei 96% (das sind die 4% aus deinem Artikel).
Komisch, ich lese das hier:
Zitat:
Der Wirkungsgrad bei Zahnradgetrieben liegt bei etwa 98 Prozent. Zwei Prozent der Motorkraft gehen beim Umsetzen im Getriebe verloren.
Da steht auch nichts von einzelnen Zahnradpaaren.
Wie auch vorher schon angesprochen wurde, bei solchen Verlusten müsste man ganz andere Kühlsysteme verbauen. Das wäre richtig viel Leistung bzw. Wärme die man da abführen müsste. Wo sind die?
In meinem Link ist ganz klar definiert, das die 98-99% für ein Zahnradpaar gilt, was technisch absolut nachvollziehbar und sinnvoll ist. Da ist sogar aufgeführt, zu welchen Verlusten eine Wellenlagerung und Dichtung führt. Es ist unten sogar eine Berechnung samt Erklärung angegeben. Mehr kann ich dir auch nicht liefern, verstehen musst du es schon selber.
Zitat:
@Tom9973 schrieb am 26. Mai 2021 um 14:46:14 Uhr:
Wie auch vorher schon angesprochen wurde, bei solchen Verlusten müsste man ganz andere Kühlsysteme verbauen. Das wäre richtig viel Leistung bzw. Wärme die man da abführen müsste. Wo sind die?
Nur weil du diese Kühlmaßnahmen nicht siehst, heisst das nicht das keine vorhanden sind.
- Öl-Wasser-Wärmetauscher (ja, die sind verdammt klein, für die Leistung die sie wegbringen!)
- Luft-Öl-Wärmetauscher (hat jedes Auto gehobener Leistungsklasse)
- Verippung am Differential
- Luftkühlung über's Gehäuse (bei moderaten Leistungen)
Was meinst du, warum ein Getriebe oder Differential so um die 70-90°C bekommen, oder warum AMG an seine Differentiale Kühlrippen packt? Nur aus Spaß? Schau' dir einen 50ccm-Mopedmotor an, da sind nicht viel Kühlrippen, dennoch bringen diese bei 100°C Temperaturdifferenz gute 2-3kW weg. Das Getriebe selbst ist ein größerer Klotz, mit viel Oberfläche und guter Anflanschung an den gekühlten Motorblock. Da bekommt man im Fahrtwind ohne Probleme 5-10kW weg.
Grüße,
Zeph
Wirkungsgrade von Antriebselementen werden üblicherweise bei Nennleistung angegeben, sonst machen die Angaben keinen Sinn. Der Verlauf der Leistungsverluste über die Leistungskurve ist überproportional, bei dem während Verbrauchsmessungen fast ausschließlich anliegenden Teillastbetrieb ist also wesentlich weniger Verlust anzurechnen als der Wirkungsgrad bei Nennlast vermuten lassen würde.
Ein Leistungsverlust von 15% bei Teillast wäre katastrophal, das würde sich kein Konstrukteur der Welt erlauben.
Die Schleppverluste auf Leistungsprüfständen beinhalten die im ausgekuppelten Zustand sehr geringen Widerstände des Antriebsstrangs des zu prüfenden Fahrzeugs, die Widerstände des Prüfstands selbst und insbesondere die künstlich erhöhten Rollwiderstände der Reifen, das Fahrzeug wird schließlich auf die Rollen aufgedrückt.