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Welche Vorteile hat der Elektroteil im Hyprid wirklich?

Themenstarteram 10. Febuar 2010 um 11:48

Ich bin anfänger bezüglich dem prius, bin aber technisch sehr interessiert und bin auch ein bisschen elektroengineer.

Meine prinzipielle frage lautet: Was bringt der elektroteil im prius wirklich?

Falls diese frage schon mal wo ausführlich behandelt wurde, bitte ich um den entsprechenden thread.

Meine überlegungen:

Der e-antrieb kann ja nur in der stadt was bringen, da dort ja sehr oft gebremst wird und somit recuperiert werden kann.

Da die batterie aber sehr mickrig ist, dürfte sie bei längeren bergabfahrten sehr bald voll sein.

Auf überland wird ja schon viel weniger gebremst, da müßte das zusätzliche gewicht von dem e-teil schon sehr ins gewicht fallen. Auf der autobahn dann denke ich müßte der e-teil wegen dem gewicht ein echter nachteil sein.

Ich könnte mir aus dem og. vorstellen, das der prius ohne dem e-teil unter bestimmten umständen sogar sparsamer sein müßte als mit der e-installation.

Ich werd einfach das gefühl nicht los, das dieses "futzi und mickrige" batteriekapazität von nur 1500 m fahrstrecke nur kosmetik ist.

Bitte um eine möglichst emotionsfreie und sachliche diskussion.

lg

24 Antworten

Ein paar Gedanken, die mir dazu spontan einfallen:

Der elektrische Zweig erlaubt den Einsatz eines Planetengetriebes, dass den Benzinmotor immer im optimalen Lastbereich arbeiten lässt. Der Motor läuft also ständig nahe am Bereich seines maximalen Wirkungsgrades. Dies gelingt durch die flexible Anpassung der Drehzahl der E-Maschinen. Dieser Effekt trägt wesentlich zum geringen Verbrauch des Prius bei, benötigt aber keine große Batteriekapazität. Anders gesagt: Eine größere Batteriekapazität würde den Prius in den meisten Fahrsituationen nicht viel sparsamer machen. Die Steuerung des Prius versucht, möglichst viel Leistung direkt vom Verbrenner zu nehmen, da der Umweg über den elektrischen Zweig mit größeren Verlusten behaftet ist.

Die Batterie ermöglicht dem Prius das rein elektrische Fahren da, wo der Verbrennungsmotor nicht effizient arbeiten würde, z. B. beim gerade Dahinrollen in der Stadt. Sie versorgt auch die Bordelektronik einschließlich el. Klimaanlage, wenn der Motor nicht läuft.

Der Hybridantrieb bringt übrigens kein so hohes Mehrgewicht. Das Getriebe fällt viel kompakter aus, auf Lichtmaschine und Anlasser kann verzichtet werden. Die Hybrid-Batterie hat ein Gewicht von knapp 40 kg. Ein Prius 2 ist damit noch immer leichter als ein Golf V 1.9 TDI.

Ein hohes Fahrzeuggewicht wirkt sich übrigens dort nachteilig aus, wo viel gebremst werden muss, also eher nicht auf Landstraße und Autobahn, sondern im Stadtverkehr.

Grüße

eciman

Themenstarteram 10. Febuar 2010 um 13:13

Danke eciman,

ich glaub da versteh ich einiges vom prius nicht.

Laut deiner beschreibung gibt es betriebszustände in denen der benziner läuft, aber nur strom für den e-motor macht.

Gibt es irgendwo eine anschauliche erklärung wie das "werkl" im detail arbeitet - so mit zeichung und so?

Hier gibts ne Animation des Planetengetriebes. Wenn du an den Reglern schiebst kannst du die Veränderungen sehen. Was häufig für Irritationen beim Verständnis sorgt: Der Prius Antrieb verwendet zwei E-Maschinen, MG1 und MG2 (MotorGenerator), die je nach Betriebssituation beide als Generator und Motor arbeiten können. Die Drehzahl von MG2 ist dabei direkt mit der Fahrgeschwindigkeit gekoppelt.

Eine sehr detaillierte Erklärung findest du auch im prius-wiki .

Grüße

eciman

Zitat:

Original geschrieben von haimburger

Ich bin anfänger bezüglich dem prius, bin aber technisch sehr interessiert und bin auch ein bisschen elektroengineer.

Als angehender E-Ingenieur solltest du als erstes verinnerlichen, dass man "Hybrid" nicht mit "p" schreibt ... dem Ingscheniör is nix zu schwör :D

Beim Vollhybrid (Toyota Prius)ist eine rein elektrische Fahrweise möglich. Die Techniker der Delfter Firma TTD haben einfach ein paar Extra-Akkus in den Kofferraum gepackt, eine Steckdose zum Laden installiert und hinter dem Lenkrad eine kleine Blackbox angebracht. Letztere gaukelt der Software des Prius vor, die Akkus seien zu voll - das Auto versucht die Batterien deshalb durch rein elektrisches Fahren zu entladen.

Der Toyota Prius ist als Vollhybrid konzipiert, dessen Funktion jedoch vom Hersteller abgeschaltet wurde. Die Aufladung des Akkumulators erfolgt während des Fahrbetriebes durch Energierückgewinnung bei Bremsvorgängen.

Zitat:

Original geschrieben von Bischem

... Die Aufladung des Akkumulators erfolgt während des Fahrbetriebes durch Energierückgewinnung bei Bremsvorgängen.

Nicht nur:

es gibt häufig Situationen, in denen der Verbrenner laufen muss (warum auch immer: Leistungsanforderung, Kühlmitteltemperatur...). Anstatt dieser nun im unwirtschaftlichen Bereich betrieben wird, gibt er eine höhere Leistung ab, als zum Fahren benötigt wird, diese Mehrleistung läd den Akku. Auf den ersten Blick scheint das nicht sinnvoll zu sein aber: zum einen kann der Verbrenner in einem Bereich betrieben werden, in dem er mehr Leistung aus dem Sprit holt und stell dadurch zum anderen elektrische Kapazität für Fahrsituationen bereit, in denen sein Einsatz völlig unwirtschaftlich wäre (vorgezogener Verbrauch)

 

Gruß Christian

Zitat:

Original geschrieben von BaldAuchPrius

Zitat:

Original geschrieben von Bischem

... Die Aufladung des Akkumulators erfolgt während des Fahrbetriebes durch Energierückgewinnung bei Bremsvorgängen.

Nicht nur:

es gibt häufig Situationen, in denen der Verbrenner laufen muss (warum auch immer: Leistungsanforderung, Kühlmitteltemperatur...). Anstatt dieser nun im unwirtschaftlichen Bereich betrieben wird, gibt er eine höhere Leistung ab, als zum Fahren benötigt wird, diese Mehrleistung läd den Akku. Auf den ersten Blick scheint das nicht sinnvoll zu sein aber: zum einen kann der Verbrenner in einem Bereich betrieben werden, in dem er mehr Leistung aus dem Sprit holt und stell dadurch zum anderen elektrische Kapazität für Fahrsituationen bereit, in denen sein Einsatz völlig unwirtschaftlich wäre (vorgezogener Verbrauch).

Bei den Toyota- und Honda-Hybriden ist dieses Feature der Lastpunktanhebung seit 1997 Stand der Technik ...

Zitat:

Original geschrieben von Bischem

...

Die Aufladung des Akkumulators erfolgt während des Fahrbetriebes durch Energierückgewinnung bei Bremsvorgängen.

Nicht nur das.

Bei jedem "Schubbetrieb" wird eine Lastrichtungsumkehr bewirkt. Allein nur Gas wegnehmen oder z.B. Talfahrt, die topografischen Bedingungen der Straßenführung, fast buchstäblich jede größere Bodenwelle dienen schon zur Energiegewinnung.

Deshalb allein schon ist das immer wieder bemühte Märchen "nur für die Stadt geeignet" prinzipiell falsch.

Dank Planetengetriebe kann der (in dieser Situation nicht benötigte) Benzinmotor abgeschaltet werden und das Fahrzeug sich dafür am Generator "abstützen".

In bergigem Land Prius fahren dürfen ist einfach die "blanke Sahne" ! :D

mfG schwarzvogel

Zitat:

Original geschrieben von schwarzvogel

 

In bergigem Land Prius fahren dürfen ist einfach die "blanke Sahne" ! :D

mfG schwarzvogel

wie wahr, wie wahr. auf meinem täglichen weg zur arbeit wird der akku zweimal leergesaugt und wieder komplett vollgeladen!

und das schönste daran ist, es funktioniert einfach !!

roadrunnerxxl

Hallo "Hamburger",

ich bin am Anfang auch davon ausgegangen, dass der Elektromotor die Kernsache des Prius wäre, aber wie schon von anderer Seite geschrieben, ist das eigentlich Geniale am Prius das Planetengetriebe, das sich nur durch das Zusammenspiel mit den Elektromotoren so verwirklichen lässt.

Mich hat ebenfalls der Verbrauch nicht in Ruhe gelassen, und als P3-Frischling wollte ich gleich mal den Worst-Case ausprobieren: Wieviel säuft das Ding im Extremfall? Hab mich damit dann auch gleich in die Top-Position bei SpritMonitor.de gebracht ;) Anlass dazu war eine Stippvisite zu einer Firma in Kaiserslautern, was vom Chiemsee aus unterm Strich ca 1100 km (hin und zurück) sind, die ich zum grössten Teil auf der Autobahn und wo immer möglich bewusst mit Vollgas gefahren bin. Der BC zeigte am Ende ne Durchschnittsgeschwindigkeit von 149 km/h an, und mein Verbrauch war bei sensationellen 7,7 ltr.

Nur zum Vergleich: mit dem vorherigen Avensis 2.4 hab ich auf der selben Strecke bei nur unwesentlich höherer Durchschnittsgeschwindigkeit (151kmh) ca 12,5 ltr gebraucht.

Bei dieser Fahrt habe ich immer wieder erlebt, wie genial das Antriebskonzept mit dem Planetengetriebe in der Praxis ist. Und ich denke mal, dass genau dieser Punkt beim Prius viel zu selten rausgestellt wird, zu oft wird nur auf den Elektromotor als reinen Benziner-Ersatz verwiesen, aber ich sehs inzwischen eher als Nebeneffekt an, der sich bei der Verwirklichung des Getriebekonzepts einfach so mit ergeben hat.

Oft genug hab ich dabei auch ungläubige Blicke der überholten Fahrer gesehen, wenn ich an ihnen vorbeigedüst bin; sowas macht Spass!

...und vorbeigedüst ist genau der richtige Begriff: Der Antrieb gleicht mehr einem Flugzeugtriebwerk: Es summt immer in der selben Drehzahl, und man hat auch bei 150 noch einen stetigen Schub, der einen dauerhaft und gleichmässig fürs Überholen beschleunigt. Das Fatale dabei ist aber, dass man Motorengeräusch und Geschwindigkeit nicht mehr in Verbindung bringen kann (wie man es von veralteten Antriebstechnologien her gewohnt ist), mir ist es bei der Fahrt mehrfach passiert, dass ich überraschenderweise bei Tacho 194 (-10% = 180km) abgeregelt wurde. So'n Schiiet ;) Wär gerne noch schneller dahingedüst.

Also ich bin vom P3 sehr begeistert.

(achja: der normale Überlandverkehr in üblicher Fahrweise zu dieser Winterszeit mit Sitzheizung etc) liegt bei mir bei 5,5 ltr)

Themenstarteram 22. März 2010 um 10:42

Hallo Willi,

danke für deine netten erfahrungsberichte, und es freut mich, dass du so beigeistert bist vom prius.

Ich möchte an dieser stelle festhalten, dass auch mich der geringe verbrauch angenehm überrascht, zumal wenn man das antriebskonzept näher kennt.

Wie vielleicht nicht allgemein bekannt ist, kann der prius sehrwohl rein elektrisch fahren, aber NICHT alleine mit dem benziner - dh. und das ist das verwunderliche - der benziner hat keine direkte mechanische verbindung zu den antriebsräder. Der benziner kann über einen der beiden elektromotore (welcher dann als generator arbeitet) nur strom erzeugen, welcher im zweiten elektromotor dann als vortrieb genutzt wird.

Will sagen, es kommt bei diesem antriebskonzept immer zu zusatzverlusten (von benziner zu strom, und mit dem strom dann erst vortrieb) und trotzdem überwiegen in diesem antriebskonzept anscheinend die (verbrauchs)vorteile, da der benziner im optimalen wirkungsgradbereich betrieben werden kann.

Aus dem o.g. resutiert dann die max. dauerleistung als nennleistung des größeren E-motors.

Wie hoch ist diese nennleistung?

Aus dem o.g. geht dann auch hervor, dass die verfügbarkeit des antriebes dann von allen drei antriebssystemen abhängt.

Für einen funktionierenden fahrbetrieb sind also der benziner UND elektrogenerator UND elektromoter notwendig.

Wenn eines der drei komponenten defekt sind, dann steht das "werkl".

lg

hamburger

Zitat:

Original geschrieben von haimburger

Wie vielleicht nicht allgemein bekannt ist, kann der prius sehrwohl rein elektrisch fahren, aber NICHT alleine mit dem benziner - dh. und das ist das verwunderliche - der benziner hat keine direkte mechanische verbindung zu den antriebsräder. Der benziner kann über einen der beiden elektromotore (welcher dann als generator arbeitet) nur strom erzeugen, welcher im zweiten elektromotor dann als vortrieb genutzt wird.

Will sagen, es kommt bei diesem antriebskonzept immer zu zusatzverlusten (von benziner zu strom, und mit dem strom dann erst vortrieb) und trotzdem überwiegen in diesem antriebskonzept anscheinend die (verbrauchs)vorteile, da der benziner im optimalen wirkungsgradbereich betrieben werden kann.

Der größere Teil der Energie wird aber über das Planetengetriebe mechanisch übertragen. Das macht den Wirkungsgrad um Einiges besser als bei seriellen Hybriden, die alles erstmal in Strom umwandeln.

 

Themenstarteram 22. März 2010 um 13:14

Also,jetzt kenn i mi nimmer aus.

Laut wikipedia gibt es KEINE direkte mechanische kraftübertragung vom benziner auf´s rad.

siehe

http://www.priuswiki.de/wiki/PSD

Kennt sich da nun wehr fix aus, um klarheit zu schaffen?

lg

 

Zitat:

Original geschrieben von haimburger

Wie vielleicht nicht allgemein bekannt ist, kann der prius sehrwohl rein elektrisch fahren, aber NICHT alleine mit dem benziner - dh. und das ist das verwunderliche - der benziner hat keine direkte mechanische verbindung zu den antriebsräder. Der benziner kann über einen der beiden elektromotore (welcher dann als generator arbeitet) nur strom erzeugen, welcher im zweiten elektromotor dann als vortrieb genutzt wird.

Leider falsch. 72% des Benziner-Drehmomentes gehen über den mechanischen Weg des PSD an die Räder. Der Rest des Drehmoments geht an MG1, den "kleinen E-Motor", und von dort an MG2, den "großen" E-Motor bzw. an die Batterie. Ich zitiere dazu mal einen Abschnitt vom "Prius-Papst" Graham Davies:

Zitat:

To summarize, then, the ICE is spinning the planet carrier of the PSD. 72% of its torque goes mechanically through the ring gear to the final drive and the wheels. 28% of its torque goes to MG1 via the sun gear where it is turned into electricity. This electricity powers MG2 which adds some extra torque at the ring gear. The same animation as applies to starting off is useful for visualizing this situation, so here it is again at right.

Nähere Infos bei Graham Davies hier weiterlesen ...

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