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Wie dimensioniere ich ein Elektromobil ?
Ich möchte an dieser Stelle mal den ganzen Weg einer Dimensionierung eines Elektrofahrzeuges durchgehen. Von den Grundlagen ausgehend. So wie ich das immer mache, wenn ich eine neue Technik beurteilen soll, denn nur so versteht man wo Restriktionen und Fallstricke lauern und welche Forderungen einfach absurd sind, weil physikalisch / technisch nicht machbar.
Ich bitte um Geduld wenn ich nicht jede Stufe sofort weiterführe, dazu fehlt mir einfach die Zeit.
Dafür bleibt dann mehr Zeit zur Kritik, um die ich ausdrücklich bitte, und die auch das Ergebnis maßgeblich mit beeinflussen wird. Auch ich weis nicht was rauskommt, ob ich danach ein glühender Vertreter des Elektroautos bin oder es für mich zumindest wegen zuviel Restriktionen eher nicht als Lösung sehe.
Gruß SRAM
Beste Antwort im Thema
Na, dann wird's doch bald mal Zeit, dass die arroganten, akademischen Erbsenzähler hier mal einen Verein gründen mit Satzung und Clubabenden zum gemütlichen Kaputttheoretisieren des Themas, damit keiner auf die Idee kommt, dass man sowas auch verwirklichen kann.
Dieses schwachsinnige Gelaber blasierter Eliten hat uns den Overkill der Spritfresser mit monströsen SUVs wie Porsche Cayenne & Co. beschert. Solche sinnlosen Säufer zu bauen geht lustigerweise im Handumdrehen, wobei man mal nebenbei den X-ten vielversprechenden Versuch mit einem systembedingt wartungsfreien und sparsamen Elektroauto erfolgreich abgewürgt hat.
Der wievielte überflüssige Heimwerkerthread ist das jetzt eigentlich? Kann hier nicht mal endlich jemand mit rollenden Fakten aufwarten, statt alles nur unnötig zu komplizieren?
Die Russen waren übrigens nicht die ersten im Weltraum, weil sie die Theoretiker, sondern die Praktiker entführt haben, die nicht nur berechnen können, wie die Giraffe in den Kühlschrank geht, sondern einfach mal die Tür geöffnet und die Giraffe reingeschoben haben.
Elektroautos gibt es schon seit über 100 Jahren. Die Dimensionierung kriegt man sehr gut hin, wenn man sich out of the shelf bedient. Auch wenn manchen darüber der akademische Schädel explodiert: Einfacher Stromkreis-Technologie seit 100 Jahren bewährt-man muss nichts neu erfinden und in die Batterien kriechen, Elektronen zählen, wiegen, und vermessen und ähnliche Nebensächlichkeiten aufbauschen. Um sowas zusammenzuschrauben, muss man sich partiell die Kenntnisse eines KFZ-Meisters aneignen, aber das reicht dann auch. Soweit ich damit Erfahrung habe, ist das mit einem ferngesteuerten Elektroauto durchaus vergleichbar. Da gingen zwar gelegentlich die billigen, serienmäßigen Getriebe kaputt, aber nachdem man alles zusammengesteckt hatte, fuhren die einfach los.
Von vorgenannter Adresse sind komplette, passende Umrüstsätze-inklusive verstärkter Fahrwerksfedern FERTIG erhältlich.
http://www.electroauto.com/
80 Antworten
Hallo SRAM,
ein 100 AH Akku verträgt niemals 500 A Ladestrom, auch nicht für 30 s.
Eine neue Li Technologie gibt es seit 1 Jahr, der würde 400 A vertragen.
Ich denke man müsste SuperCaps integrieren für die kurzfristige Speicherung "bremsen und beschleunigen", habe aber von denen im Gegensatz zu Akkumulatoren keine Ahnung.
Bei Starkladung geht auch der Ladewirkungsgrad stark zurück. Kann man bei LiIon und moderaten Stömen mit 95% recnen, so würde ich bei Hochstromladung- und Entladung mit 70% rechnen.
Eine Verdoppelung der innerstädtischen Reichweite durch Bremsenergierückgewinnung halte ich, ohne das rechnen zu können/wollen für zu hoch gegriffen.
Grüße
Hellmuth
@SRAM: Dein 'Monti' ist aber hoffentlich kein Diesel, oder? :)
Zur Heizung: Ich würde während des Ladevorgangs einen thermischen Speicher vorheizen (gibt es schon als sogenannten Restwärmespeicher), der dann während der Fahrt die Wärme wieder abgeben kann. So muss man während der Fahrt die Akkus nicht zusätzlich belasten.
Das mit den Supercaps hatte ich mir auch schon gedacht, um die Spitzen beim Beschleunigen/Bremsen abzufangen. Dadurch sind die Anforderungen an die Akkus nicht so hoch. Die Frage ist nur was es kostet, muss mal recherchieren...
Nachtrag: Hier habe ich etwas sehr interessantes gefunden, leider auf englisch: http://www.europhysicsnews.com/full/23/article2/article2.html
(Bisschen runterscrollen auf "Power box for an electric car")
Hier wird ein System gezeigt, welches einen Akku*, der 20kW bringt kurzfristig (15s) um 50kW erweitert, die Ströme können dabei bis 300A betragen. Das Teil wiegt ca. 50kg. Muss man mal durchlesen, ist sehr interessant.
*Korrektur, ist ein VW Bora mit Brennstoffzelle. Ist aber im Prinzip die gleiche Anforderung.
Die Kosten mit der ganzen Elektronik sind aber wahrscheinlich gewaltig. Hier kann man sowas kaufen...
Zitat:
Original geschrieben von he2lmuth
ein 100 AH Akku verträgt niemals 500 A Ladestrom, auch nicht für 30 s.
Eine neue Li Technologie gibt es seit 1 Jahr, der würde 400 A vertragen.
Und wie lange hält der bei einer solchen Belastung?
Zitat:
Ich denke man müsste SuperCaps integrieren für die kurzfristige Speicherung "bremsen und beschleunigen"
Technisch sicher alles machbar.
Kann man aber nicht einfach parallel zur Hauptbatterie hängen.
Dann wird schon wieder eine zusätzliche Leistungselektronik nötig, und eine Umschaltelektronik "Hauptbatterie <-> SuperCaps", und ein Wandler um die Energie aus den SuperCaps in die Hauptbatterie zu übertragen....
Wenn man dann zum Rechnen anfängt wird man schnell feststellen dass sowas kein Mensch kaufen wird/kann auch wenn der Liter Diesel mal 3 Euro kosten sollte.
VG
Hallo greenthumb,
ne, der Montreal läuft schön mit Super wie es sich gehört. Dafür stößt er garantiert auch nur Grobstaub aus :D. Der Link zu Conrad geht leider nicht.
Hallo Hellmuth,
was hältst Du von denen:
www.toshiba.co.jp/about/press/2007_12/pr1101.htm
Wäre im Augenblick mein Favorit. Preise werden natürlich erstmal sehr hoch sein, aber gerade Toshiba ist für effiziente Fertigungsmethoden bekannt.
Gruß SRAM
Hallo,
ich kenne die nur vom Lesen her.
Von A123 gibt es eine Zelle 3,3 V 2,3 Ah mit ähnlich günstigen Werten. Diese Zelle habe ich selbst getestet. Fantastische Ergebnisse, für Autobetrieb geeignet.
Sie kostet hier 15 €, 2000 Zellen sind für 14 Kw/H erforderlich und 14 Kw/H ist nicht so dolle...
Grüße
Mich würden mal Details zu deinem Messaufbau und vielleicht auch ein paar nähere Daten, die du ermittelt hast, interessieren. Die Zelle hast du ja schon häufig erwähnt. Wo ist die Zelle erzhältlich? Du redest von den Lithium-Titanat-Zellen oder? Nicht von den normalen Lithium-Mangan, die man in jedem Modellbaushop bekommt, und die ebenfalls von A123 hergestellt werden?
Hallo Hellmuth,
bei A123 lassen sich die Datenblätter nicht runterladen. Hast Du welche ?
Ich wäre insbesondere an Größe und Gewicht der von Dir erwähnten Zelle interessiert.
Gruß SRAM
Ich würde mich nicht so auf die Rekupation versteifen. In der Regel wird man nur von 50 km/h auf 0 "normal" verzögern und da ist die entstehende Bremsleistung nicht so üppig. Im Endeffekt bekommt man ohnehin nur einen kleinen Teil der Leistung zurück, die zum Beschleunigen notwendig ist.
Der Knackpunkt bei einem Elektroauto sind - wie immer - die Batterien. Eine Zelle zu testen ist sicherlich ein Anfang. Für ein Auto mit 2000 oder gar 5000 Zellen braucht es aber ein ausgereiftes Akkumanagement. Balancing, Heizung & Kühlung, Strom & Spannungsüberwachung usw. sind notwendig um die Lebensdauer der Akkus zu erreichen.
Zitat:
Original geschrieben von Noris123
Zitat:
Original geschrieben von he2lmuth
ein 100 AH Akku verträgt niemals 500 A Ladestrom, auch nicht für 30 s.
Eine neue Li Technologie gibt es seit 1 Jahr, der würde 400 A vertragen.
Und wie lange hält der bei einer solchen Belastung?
Zitat:
Original geschrieben von Noris123
Zitat:
Ich denke man müsste SuperCaps integrieren für die kurzfristige Speicherung "bremsen und beschleunigen"
Technisch sicher alles machbar.
Kann man aber nicht einfach parallel zur Hauptbatterie hängen.
Dann wird schon wieder eine zusätzliche Leistungselektronik nötig, und eine Umschaltelektronik "Hauptbatterie <-> SuperCaps", und ein Wandler um die Energie aus den SuperCaps in die Hauptbatterie zu übertragen....
Wenn man dann zum Rechnen anfängt wird man schnell feststellen dass sowas kein Mensch kaufen wird/kann auch wenn der Liter Diesel mal 3 Euro kosten sollte.
VG
Wir sind uns einig, zu teuer.
Die neue Zelle wird mit 2000 Zyklen angegeben bei einem Ladestrom von 10 A bei einer Kapazität von 2,3 AH, also in 15 min Volladung.
Selbstverständlich benötigt man eine komplizierte Elektronik drumherum:
Unterspannungsüberwachung jeder Zelle
Überspannungsüberwachung
Ausgleichsschaltung für die Angleichung der Zellen aneinander
etc etc , nix für den Bastler...
Hellmuth
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Hallo Hellmuth,
bei A123 lassen sich die Datenblätter nicht runterladen. Hast Du welche ?
Ich wäre insbesondere an Größe und Gewicht der von Dir erwähnten Zelle interessiert.
Gruß SRAM
Hallo SRAM,
bitte sehr...
http://www.cnc-modellsport.de/anleitung/akkus/a123-anr26650m1.pdf
Früher konnte man sich bei a123 gut informieren, jetzt ist man nicht mehr so auskunftsfreudig, oder es ist etwas kaputt auf der Seite.
Grüße
Hellmuth
Achso, dann sind das die LiFePo-Zellen, die man überall kriegt. Schade dass du nicht weitere Daten zu deiner Messung rausrücken möchtest.
Aber ein geübter Bastler kann das wohl schon aufbauen, Modellbauer machen ja nichts anderes.
SRAM Du hast in der Zellenangelegenheit PN.
Grüße
Hellmuth
Vielen Dank Hellmuth,
die von Dir empfohlenen Zellen haben etwa die doppelte Energiedichte der Toshiba Zelle.
Für die Batterien habe ich mir ein Limit von ca. 300 kg gesetzt. Dieses setzt sich aus dem Entfall des Antriebstranges mit ca. 250 kg (Motor, Getriebe, Differential, Achswellen, Batterie, Lima) und des Kraftstoffsystems (tank, Pumpe, Aktivkohlefilter) zusammen.
Damit ergibt sich für die von Dir genannte Zelle eine Kapazität im Zielbereich. Die Toshiba Zellen hätten nur die Hälfte der Kapazität, allerdings ist dort die Schutzschaltung schon in jedem Modul dabei.
Beide Zellen-Typen wären aber für meine Anforderung ausreichend, bei Toshiba müßte ich meinen Arbeitgeber überzeugen Ladestationen zur Verfügung zu stellen, das wäre aber möglich.
Alle Übersichtsdaten in der Tabelle anbei.
Übrigens bekommt man bei beiden Zellen die Fähigkeit zur vollen rekuperativen Bremsfähigkeit geschenkt. Einfach durch die Anzahl der notwendigen Zellen.
Damit gehts weiter mit der Auswahl geeigneter Motoren.
Viele Grüße SRAM
Es gibt übrigens noch andere LiFePo-Zellen, die zwar nicht ganz die Leistungsdichte aufweisen (also nicht so viel Lade- und Entladestrom abkönnen), aber dafür wesentlich günstiger sind - die liegen im Bereich 80 Cent / Wh (also etwa die Hälfte von dem, was die von Helmuth vorgeschlagenen Zellen kosten). Und das bei Einzelstücken. Allerdings weiß ich nicht, wie die Energiedichte ist. Die Akkus haben aber 10Ah und Schraubkontakte. Du musst also nicht 2000 Zellen löten :D
Es kommt jetzt halt darauf an, wieviel Spitzenstrom zu ziehen möchtest (für welche Zeit), und wie schnell eine Ladung möglich sein soll. Ich kann mich jetzt nicht erinnern, ob du das schonmal hier erwähnt hast, aber das sind ja im Prinzip mit die ersten Angaben in einem Pflichtenheft.