Was nur wenige wissen (woher auch?): Die Möglichkeit, ein Elektro- oder Hybridfahrzeug "auf den Generator" zu bremsen, reduziert zwar die Verluste des Bremsvorgangs. Aber nur partiell, da es die mechanische Bremse nur unterstützt. Man löst das generatorische Bremsen, das auch als Rekuperation bezeichnet wird, auch mit dem Bremspedal aus.
Das bewirkt gleich zwei Nutzeneffekte:
1. Man wandelt kinetische Energie in elektrische Energie, die in der Batterie für das elektrische Fahren gespeichert wird.
2. Die Abnutzung der Bremsbeläge reduziert sich.
Porsche hat nun ein Patent angemeldet, das noch einen Schritt weitergeht: Einen Schalter am Lenkrad, mit dem man eine pure Rekuperation auslösen kann. Das Bremsmoment wird hier nur noch vom Generator aufgebracht.
Die Erfinder von Porsche schreiben, dies ermögliche eine sehr sparsame vorausschauende Fahrweise. Wer z.B. schon aus weiterer Entfernung ein Hindernis oder Tempolimit erkennt, z.B. Ampelkreuzung oder Ortseingang, kann seine Fahrt so timen, dass er mit dem richtigen Tempo an der Marke ankommt. Das kann man zwar auch mit reinem Schiebebetrieb ohne Rekuperation, aber hier muss man früher vom Gas gehen.
Einer Einschränkung unterliegt die Erfindung aber: Man braucht einen Energiespeicher, der die hohe Leistung der Rekuperation auch speichern kann. Hierzu muss entweder die Batteriekapazität erhöht werden. Oder man greift auf Super-Caps (Kondensatoren) zurück.
Aktenzeichen: DE 10 2007 035 423 A1
Titel: Hybridfahrzeug
Anmelder: Porsche AG
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Freitag, 6. Februar 2009
Samstag, 31. Januar 2009
Fahrstil vs. Hybrid
Der energiesparende Effekt des Hybridantriebes tritt bekanntlich bei der Nutzbremsung und im Stillstand auf. Ein Hybridauto bremst nach Mögichkeit generatorisch, erzeugt also Strom, der in der Batterie gespeichert wird. Und unterhalb einer Mindestgeschwindigkeit, schaltet das Hybridantriebsmanagement den Verbrennungsmotor ab und schaltet auf elektrische Traktion um.
Der persönliche Einspareffekt ist hierbei um so höher, je unwirtschaftlicher der Fahrstil ist. Wer nicht vorausschauend fährt, d.h. ständig auf Gas oder Bremse steht und nie "segelt", der wird mit einem Hybrid viel Benzin oder Diesel sparen.
Wer aber jetzt schon vorausschauend fährt, und im Ergebnis fast nie die Bremse benutzen muss, der wird nicht so viel einsparen.
Der Verbrauchsunterschied zwischen einem vorausschauenden und einem unwirtschaftlichen Fahrstil beträgt locker 25%. Der Einspareffekt gemessen am genormten Verbrauchszyklus ist geringer (knapp über 20%).
Der persönliche Einspareffekt ist hierbei um so höher, je unwirtschaftlicher der Fahrstil ist. Wer nicht vorausschauend fährt, d.h. ständig auf Gas oder Bremse steht und nie "segelt", der wird mit einem Hybrid viel Benzin oder Diesel sparen.
Wer aber jetzt schon vorausschauend fährt, und im Ergebnis fast nie die Bremse benutzen muss, der wird nicht so viel einsparen.
Der Verbrauchsunterschied zwischen einem vorausschauenden und einem unwirtschaftlichen Fahrstil beträgt locker 25%. Der Einspareffekt gemessen am genormten Verbrauchszyklus ist geringer (knapp über 20%).
Sonntag, 7. Dezember 2008
Gebrauchte Hybridfahrzeuge
Nach längerer Zeit mal wieder ein Schnappschuss bei Mobile.de
Anzahl gebrauchter (mind. 5tkm Laufleistung) Hybridfahrzeuge insgesamt: 488
Darunter:
- Toyota Prius: 214
- Lexus: 172
- Honda Civic: 87
- Chevrolet: 7
- Smart: 4
Toyota Prius (Hybrid)
Leistung (einheitlich für alle Ausstattungsvarianten): 57kW / 77PS
Anzahl Angebote mit mindestens 5.000km Laufleistung (Ausblendung aller Tageszulassungen): 214
Teuerstes Angebot: 29.499 EUR (Vorführwagen, Ausstattung: Executive mit Navi und Ledersitzen)
Niedrigster Preis: 5.800 EUR (Bj. 2.2001, 129tkm)
Anzahl der Angebote unter 10.000 EUR: 11
- darunter neuestes Bj.: 2002,
- darunter geringste km-Leistung: 98tkm
z.Vgl. Neupreis: 25.150 bis 29.150 EUR
Honda Civic
Leistung: 61kW / 83PS bis 85kW/116PS
Teuerstes Angebot: 22.300 EUR (Bj. 01.2008, Vorführwagen, Ausstattung: Klima, Alufelgen, ZV)
Niedrigster Preis: 9.990 EUR (Bj. 12.2003, 109tkm)
Einziges Angebot unter 10.000 EUR: 1 (s.o.)
Anzahl gebrauchter (mind. 5tkm Laufleistung) Hybridfahrzeuge insgesamt: 488
Darunter:
- Toyota Prius: 214
- Lexus: 172
- Honda Civic: 87
- Chevrolet: 7
- Smart: 4
Toyota Prius (Hybrid)
Leistung (einheitlich für alle Ausstattungsvarianten): 57kW / 77PS
Anzahl Angebote mit mindestens 5.000km Laufleistung (Ausblendung aller Tageszulassungen): 214
Teuerstes Angebot: 29.499 EUR (Vorführwagen, Ausstattung: Executive mit Navi und Ledersitzen)
Niedrigster Preis: 5.800 EUR (Bj. 2.2001, 129tkm)
Anzahl der Angebote unter 10.000 EUR: 11
- darunter neuestes Bj.: 2002,
- darunter geringste km-Leistung: 98tkm
z.Vgl. Neupreis: 25.150 bis 29.150 EUR
Honda Civic
Leistung: 61kW / 83PS bis 85kW/116PS
Teuerstes Angebot: 22.300 EUR (Bj. 01.2008, Vorführwagen, Ausstattung: Klima, Alufelgen, ZV)
Niedrigster Preis: 9.990 EUR (Bj. 12.2003, 109tkm)
Einziges Angebot unter 10.000 EUR: 1 (s.o.)
Mittwoch, 5. November 2008
Warum die Autoabsätze einbrechen
Die Antwort ist einfach: Weil es an Angeboten für die wachsende Nachfrage nach kleinen, chiquen Elektroautos und an Hybridautos mangelt.
In diesem Jahr haben die Öl-, nein die Kraftstoffpreise die Autofahrer sauer gefahren. Sie wollen jetzt den Wechsel. Doch da ist kein Angebot. Das kommt erst im Laufe des Jahres 2009. Und beim Elektroauto gibt es das Henne-Ei-Problem mit den Elektrotankstellen. Wer muss den ersten Zug machen?
Das erinnert ein bisschen an die Krise der Musiklabels als das MP3 Zeitalter anbrach. Und dann kamen iTunes und iPod mit ihrer attraktiven, einfach nutzbaren Wertschöpfungskette vom Lizenzserver über den MAC bis zum iPod.
Das Elektroauto muss hip aussehen, weil es teuer genug wird. Es braucht entweder eine genormte Austauschbatterie mit Netzstationen in Tiefgaragen und an Straßenrändern. Oder ein "Notstromaggregat" namens Range-Extender.
Weil das noch dauern wird, werden wir uns ab dem Frühjahr mit Elektrofahrrädern amüsieren. Der Witz wird sein, dass man die Akkus an der Bürosteckdose aufladen kann. Auf Kosten des Arbeitgebers ;-)
In diesem Jahr haben die Öl-, nein die Kraftstoffpreise die Autofahrer sauer gefahren. Sie wollen jetzt den Wechsel. Doch da ist kein Angebot. Das kommt erst im Laufe des Jahres 2009. Und beim Elektroauto gibt es das Henne-Ei-Problem mit den Elektrotankstellen. Wer muss den ersten Zug machen?
Das erinnert ein bisschen an die Krise der Musiklabels als das MP3 Zeitalter anbrach. Und dann kamen iTunes und iPod mit ihrer attraktiven, einfach nutzbaren Wertschöpfungskette vom Lizenzserver über den MAC bis zum iPod.
Das Elektroauto muss hip aussehen, weil es teuer genug wird. Es braucht entweder eine genormte Austauschbatterie mit Netzstationen in Tiefgaragen und an Straßenrändern. Oder ein "Notstromaggregat" namens Range-Extender.
Weil das noch dauern wird, werden wir uns ab dem Frühjahr mit Elektrofahrrädern amüsieren. Der Witz wird sein, dass man die Akkus an der Bürosteckdose aufladen kann. Auf Kosten des Arbeitgebers ;-)
Mittwoch, 24. September 2008
Conti startet Serienproduktion von Lithium-Ionen Modulen
(Foto: Continental Mediacenter)
Weltpremiere: Continental hat heute in Nürnberg die Serienproduktion von Lithium-Ionen Batterien für Hybridfahrzeuge gestartet (Conti Pressemitteilung). Damit ist Conti der erste Serienproduzent weltweit. Als erster Kunde steht Daimler bereits fest (Mercedes S400 BlueHybrid). 2009. Auch der Volt von GM ist im Gespräch.
Die von Continental entwickelte Batterie wiegt zirka 25 Kilogramm und hat einen Platzbedarf von rund 13 Litern. Damit kann der Elektromotor mit bis zu 19 kW den Verbrennungsmotor unterstützen und so etwa beim Beschleunigen oder Anfahren erheblich Treibstoff sparen.
Außerdem hat Conti kürzliche folgende Produkte neu vorgestellt:
- Das Feedback Gaspedal, das in Gefahrensituationen und bei unökonomischer Fahrweise vibriert und einen Gegendruck aufbaut ("Accelerator Force Feedback Pedal"). Laut Conti ist jeder zweite Unfall ein Auffahrunfall und die häufigste Ursache hier ist die Unaufmerksamkeit des Fahrers für die unmittelbare Gefahr. Dieses Risiko könne mit dem sehr schnell reagierenden, auf einem elektrischen Stellmotor basierenden haptischen Gaspedal erheblich reduziert werden.
(Foto: Continental Mediacenter)
- Das Konzept eHorizon stellt anderen Steuergeräten Navigationsdaten zur Verfügung. Empfänger können sein: Die Getriebesteuerung (Schaltempfehlung oder Gangvorwahl bei anstehender Berg- oder Talfahrt oder Kurven) und die Motorsteuerung (Pressemitteilung).
Donnerstag, 4. September 2008
Supercaps für Leistungsspitzen im Bordnetz
Eine möglichst effektive Nutzbremsung (Rekuperation) braucht einen Energiespeicher mit hoher Leistungsdichte und niedrigem Innenwiderstand. Eine Batterie z.B. hat einen viel zu hohen Innenwiderstand um das kurzzeitige aber hohe Leistungsangebot einer Nutzbremsung einfangen zu können.
Viel besser geeignet sind hierfür Kondensatoren mit hoher Leistungsdichte - auch Supercaps genannt. Typischerweise werden hier Doppelschichtkondensatoren eingesetzt, die so ausgelegt sind, dass sie im Sekundenbereich mit hoher Leistung effektiv geladen werden können. Der niedrige Innenwiderstand gilt nur für niedrige Lade- und Entladefrequenzen, denn die komplexe Impedanz eines Kondensators steig mit jwC.
Zu den Vorteilen des Supercaps gegenüber der Batterie gehört neben dem niedrigen Leistungsgewicht, dass er durch Lade-Entlade-Zyklen kaum altert. Damit eignen sie sich sehr gut für die Rekuperation im Hybridfahrzeug.
Um ein Gefühl für die Leistungsauslegung zu geben: Pro Tonne Fahrzeuggewicht benötigt man laut VDI meistens (abhängig von der Geschwindigkeitsdifferenz und Zeitvorgabe) zwischen 10 und 20 kW Bremsleistung. Die höchste Bremsleistung wird auf der Autobahn benötigt, sie fällt aber im Fahrzyklus relativ selten an. Deshalb lohnt sich eine Dimensionierung der Supercaps hierfür nicht, und deshalb fängt eine Nutzbremsung auf der Autobahn typischerweise nur max. 10% der Bremsleistung im Supercap ein. Im gemischten Zyklus werden 15% Verbrauchssenkung erzielt (VDI).
D.h. auch wer nicht im Stadtverkehr rein elektrisch fahren will und deshalb auf einen Full-Hybrid verzichten will, kann mit mit der Nutzbremsung eines Mild-Hybrid 15% Energie und CO2 sparen.
Begrenzt wird dieser Wert durch die erzielbaren Leistungsdichten pro Gewicht und pro Volumen. In einem BMW X3 "Efficient Dynamics" Prototypen wurden beispielsweise die Seitenschweller als Bauraum für Supercaps komplett ausgefüllt.
Von einer Kombination von Batterie (als Energiespeicher) und Supercap (als Leistungsspeicher) profitiert die Lebensdauer der Batterie, da sie gerade von der höchsten Beanspruchung einer Leistungsspitze entlastet wird. Zudem muss man die Batterie eines Hybridfahrzeugs nicht mehr für die höchste Leistungsspitze dimensionieren, was Gewicht einspart. Auch kann man u.U. die Einführung einer zweiten, höheren (42V) Spannungsebene im Bordnetz hinauszögern.
Für reine Elektrofahrzeuge stellt der Supercap wiederum keine Entlastung dar, da die Batterie eh für lange Reichweiten dimensioniert wird, und damit eine für Rekuperation oder andere Leistungsspitzen genügend hohe Spitzenleistung einher geht.
Interessant ist auch noch folgender Zusammenhang, der wieder einmal dem intuitiv empfundenen "Leistungsgefühl" des Autofahrers widerspricht:
Die benötigte Leistung eines Fahrzeugs hängt viel mehr von seiner vorgegebenen Beschleunigung ab als von seiner Masse. Gibt man beispielsweise ein Limit für die Beschleunigung von 0 auf 100, dann brauchen fast alle Fahrzeugklassen hierfür die gleiche Leistung. Ist das schwerste Fahrzeug (SUV) doppelt so schwer wie das leichteste, so benötigt es trotzdem nur ca. 10% mehr Leistung. Ein SUV wird also nicht durch sein Gewicht zur Energievernichtungsmaschine, sondern durch die Vorgabe hoher Beschleunigungswerte.
Daraus folgt auch, dass die heute gängige Übermotorisierung weniger aus gestiegenen Höchstgeschwindigkeiten resultiert, sondern aus besseren Beschleunigungswerten.
Quellen: "Supercaps - Eigenschaften und Fahrzeuganwendungen", VDI Berichte 2005, WIMA (Hersteller),
Viel besser geeignet sind hierfür Kondensatoren mit hoher Leistungsdichte - auch Supercaps genannt. Typischerweise werden hier Doppelschichtkondensatoren eingesetzt, die so ausgelegt sind, dass sie im Sekundenbereich mit hoher Leistung effektiv geladen werden können. Der niedrige Innenwiderstand gilt nur für niedrige Lade- und Entladefrequenzen, denn die komplexe Impedanz eines Kondensators steig mit jwC.
Zu den Vorteilen des Supercaps gegenüber der Batterie gehört neben dem niedrigen Leistungsgewicht, dass er durch Lade-Entlade-Zyklen kaum altert. Damit eignen sie sich sehr gut für die Rekuperation im Hybridfahrzeug.
Um ein Gefühl für die Leistungsauslegung zu geben: Pro Tonne Fahrzeuggewicht benötigt man laut VDI meistens (abhängig von der Geschwindigkeitsdifferenz und Zeitvorgabe) zwischen 10 und 20 kW Bremsleistung. Die höchste Bremsleistung wird auf der Autobahn benötigt, sie fällt aber im Fahrzyklus relativ selten an. Deshalb lohnt sich eine Dimensionierung der Supercaps hierfür nicht, und deshalb fängt eine Nutzbremsung auf der Autobahn typischerweise nur max. 10% der Bremsleistung im Supercap ein. Im gemischten Zyklus werden 15% Verbrauchssenkung erzielt (VDI).
D.h. auch wer nicht im Stadtverkehr rein elektrisch fahren will und deshalb auf einen Full-Hybrid verzichten will, kann mit mit der Nutzbremsung eines Mild-Hybrid 15% Energie und CO2 sparen.
Begrenzt wird dieser Wert durch die erzielbaren Leistungsdichten pro Gewicht und pro Volumen. In einem BMW X3 "Efficient Dynamics" Prototypen wurden beispielsweise die Seitenschweller als Bauraum für Supercaps komplett ausgefüllt.
Von einer Kombination von Batterie (als Energiespeicher) und Supercap (als Leistungsspeicher) profitiert die Lebensdauer der Batterie, da sie gerade von der höchsten Beanspruchung einer Leistungsspitze entlastet wird. Zudem muss man die Batterie eines Hybridfahrzeugs nicht mehr für die höchste Leistungsspitze dimensionieren, was Gewicht einspart. Auch kann man u.U. die Einführung einer zweiten, höheren (42V) Spannungsebene im Bordnetz hinauszögern.
Für reine Elektrofahrzeuge stellt der Supercap wiederum keine Entlastung dar, da die Batterie eh für lange Reichweiten dimensioniert wird, und damit eine für Rekuperation oder andere Leistungsspitzen genügend hohe Spitzenleistung einher geht.
Interessant ist auch noch folgender Zusammenhang, der wieder einmal dem intuitiv empfundenen "Leistungsgefühl" des Autofahrers widerspricht:
Die benötigte Leistung eines Fahrzeugs hängt viel mehr von seiner vorgegebenen Beschleunigung ab als von seiner Masse. Gibt man beispielsweise ein Limit für die Beschleunigung von 0 auf 100, dann brauchen fast alle Fahrzeugklassen hierfür die gleiche Leistung. Ist das schwerste Fahrzeug (SUV) doppelt so schwer wie das leichteste, so benötigt es trotzdem nur ca. 10% mehr Leistung. Ein SUV wird also nicht durch sein Gewicht zur Energievernichtungsmaschine, sondern durch die Vorgabe hoher Beschleunigungswerte.
Daraus folgt auch, dass die heute gängige Übermotorisierung weniger aus gestiegenen Höchstgeschwindigkeiten resultiert, sondern aus besseren Beschleunigungswerten.
Quellen: "Supercaps - Eigenschaften und Fahrzeuganwendungen", VDI Berichte 2005, WIMA (Hersteller),
Sonntag, 20. Juli 2008
VW Elektro Up kommt mit Frontmotor
Die Automobilwoche berichtet, dass ANE berichtet habe, dass VW Chef Winterkorn gesagt habe, man habe gegen die Ingenieure entschieden: Der VW Up Elektro wird einen Frontmotor bekommen, weil diese Konstruktion eine höhere Wiederverwendbarkeit habe. Wegen der Umentwicklung würde der Up! nun erst 2011 auf den Markt kommen. Pro Jahr sollen 500.000 Stück verkauft werden.
VW Forschungschef Jürgen Leohold kann die Verspätung verschmerzen. Ebenfalls gegenüber der Automobilwoche sagte er, die Elektroautoeurphorie könne er nicht nachvollziehen. Der Siegeszug würde zwanzig Jahre brauchen, solange nämlich bis die Entwicklungsaufgaben und Engpässe bei den Batterieherstellern gelöst seien.
Das Konzept des Ende Mai vorgestellten Golf Twin Drive erklärte Leohold in einem Interview mit United Pictures TV, zu sehen auch auf YouTube:
Völlig entspannt beim Thema Elektro und Hybrid ist VW-Tochter Skoda, wie Markus Pflegerl vom Blog Wattgehtab.com berichtet. Es komme aus CO2-Aspekten nicht darauf an, "in einem Teilbereich des Fahrens CO2 einzusparen", sondern müsse die Gesamtbilanz eines Autos betrachten.
Unterm Strich wird die Volkswagen Gruppe künftig also auch antriebstechnisch Suum Quique anbieten.
VW Forschungschef Jürgen Leohold kann die Verspätung verschmerzen. Ebenfalls gegenüber der Automobilwoche sagte er, die Elektroautoeurphorie könne er nicht nachvollziehen. Der Siegeszug würde zwanzig Jahre brauchen, solange nämlich bis die Entwicklungsaufgaben und Engpässe bei den Batterieherstellern gelöst seien.
Das Konzept des Ende Mai vorgestellten Golf Twin Drive erklärte Leohold in einem Interview mit United Pictures TV, zu sehen auch auf YouTube:
Völlig entspannt beim Thema Elektro und Hybrid ist VW-Tochter Skoda, wie Markus Pflegerl vom Blog Wattgehtab.com berichtet. Es komme aus CO2-Aspekten nicht darauf an, "in einem Teilbereich des Fahrens CO2 einzusparen", sondern müsse die Gesamtbilanz eines Autos betrachten.
Unterm Strich wird die Volkswagen Gruppe künftig also auch antriebstechnisch Suum Quique anbieten.
Samstag, 12. Juli 2008
Steckbrief der Continental Hybrid Technik
Gerade kommt die Meldung von der (feindlichen?) Übernahme der Continental AG durch den Wälzlagerhersteller Schaeffler. Schauen wir uns vorher nochmal das Hybridprogramm der Conti an.
Seit der VDO Übernahme hat sich der Geschäftsbereich Powertrain von 650 Mio € auf 1,2 Mrd € verdoppelt. Die Zahl der Mitarbeiter stieg von 4.700 auf 31.000. Der Bereich Hybrid Electric Devices liefert Elektronik, elektrische Maschinen, Batterien und Energiemanagement - als Komponenten oder als System. Standorte sind u.a. Regensburg und Berlin.
Grafik: Continental
Leistungsbereich 20 bis >70kW
- Funktionen: Start/Stopp, Starkes regeneratives Bremsen, starkes Boosten, elektrisches Fahren, Drehmomentunterstützung im erweiterten Drehzahlbereich, Schwingungsdämpfung
- Ausnutzungsgrad des CO2-Einsparpotenzials: 100%
- Permanent erregte Synchronmaschine
- Systemspannung 100 bis 450V
- 5kW Steckdose 110/220V
- DC/DC Wandler 2,5kW, 12V
- Energiespeicher: derzeit NiMH Batterien, Künftig Li-Ionen
- Partner: ZF Friedrichshafen
Leistungsbereich 15kW
- Funktionen: Start/Stopp, Regeneratives Bremsen, Boosten, Drehmomentunterstützung im unteren Drehzahlbereich, Schwingungsdämpfung
- Ausnutzungsgrad des CO2-Einsparpotenzials: 90%
- Asynchronmaschine
- Systemspannung <60V
- DC/DC Wandler 1,8kW
- Energiespeicher: Kombination aus Doppelschichtkondensatoren und kleiner Standard-Batterie
Serienerfahrung: mit GM SUVs seit 2003.
FuE Thema: Integretation der Leistungselektronik, Verteilung entlang des Umfangs der elektrischen Maschine
Quelle: Conti Online
Seit der VDO Übernahme hat sich der Geschäftsbereich Powertrain von 650 Mio € auf 1,2 Mrd € verdoppelt. Die Zahl der Mitarbeiter stieg von 4.700 auf 31.000. Der Bereich Hybrid Electric Devices liefert Elektronik, elektrische Maschinen, Batterien und Energiemanagement - als Komponenten oder als System. Standorte sind u.a. Regensburg und Berlin.
Grafik: Continental
Leistungsbereich 20 bis >70kW
- Funktionen: Start/Stopp, Starkes regeneratives Bremsen, starkes Boosten, elektrisches Fahren, Drehmomentunterstützung im erweiterten Drehzahlbereich, Schwingungsdämpfung
- Ausnutzungsgrad des CO2-Einsparpotenzials: 100%
- Permanent erregte Synchronmaschine
- Systemspannung 100 bis 450V
- 5kW Steckdose 110/220V
- DC/DC Wandler 2,5kW, 12V
- Energiespeicher: derzeit NiMH Batterien, Künftig Li-Ionen
- Partner: ZF Friedrichshafen
Leistungsbereich 15kW
- Funktionen: Start/Stopp, Regeneratives Bremsen, Boosten, Drehmomentunterstützung im unteren Drehzahlbereich, Schwingungsdämpfung
- Ausnutzungsgrad des CO2-Einsparpotenzials: 90%
- Asynchronmaschine
- Systemspannung <60V
- DC/DC Wandler 1,8kW
- Energiespeicher: Kombination aus Doppelschichtkondensatoren und kleiner Standard-Batterie
Serienerfahrung: mit GM SUVs seit 2003.
FuE Thema: Integretation der Leistungselektronik, Verteilung entlang des Umfangs der elektrischen Maschine
Quelle: Conti Online
Donnerstag, 5. Juni 2008
(Near) Future Cars
Dieses Buch "Future Cars" von Ulrich Bethscheider-Kieserhat mir viel Spaß gemacht und es inspiriert zum Einstieg in die nächste große Welle: Das Elektroauto kommt!
Der Titel "future cars" ist sehr konkret gemeint: Es geht um konkret angekündigte Zukunftsautos, die meisten sollen ab 2010 erhältlich sein. Darunter sehr schöne! In vielen Häusern dürfen die Designer die kleine Revolution anscheinend für sehr kreative Designs nutzen.
Der Trend ist eindeutig: Der Antrieb der Zukunft ist der Elektromotor. Der Verbrennungsmotor wird künftig nur noch die Funktion haben, über einen Generator die Batterie nachzuladen. Die Brennstoffzelle ist noch Zukunftsmusik und der Hybrid ist nur eine Übergangslösung.
Mit dem Elektroantrieb sind die Fahrzeughersteller das Thema CO2 los. Die Verantwortung für die Emissionen der future cars trägt der Kunde: Je nachdem für welchen Stromlieferanten er sich entscheidet, fährt er grün oder grau. Ich könnte mir auch vorstellen, dass die eigene Stromproduktion auf dem Hausdach oder dem Hof zum neuen Volkssport wird. Warum sollen Windräder künftig teuer ans Hochspannungsnetz angeschlossen werden? Ist es nicht einfacher, Lithium-Ionen Akkus für Elektroautos damit zu laden?
Also, dieses Buch ist sehr zu empfehlen. Das Zeitalter des Elektroautos hat begonnen. In diesem Buch sind alle wichtigen schön fotografiert und kurz und knapp beschrieben.
Nur einen Fahrzeughersteller habe ich hier vermisst: Porsche.
Dienstag, 20. Mai 2008
Neue Strategien für Le Mans
Am 14. Juni startet wieder das 24h Rennen in Le Mans. Amtierender Sieger ist Audi mit seinem R10 TDI Diesel. Die Strategie, den entscheidenden Zeitvorsprung durch weniger Tankstops heraus zu fahren, ging auf. In diesem Jahr tritt ein weiterer Diesel an: Der Peugeot 908.
Lässt sich die gleiche Strategie auch mit einem Hybrid fahren? Heinz Harald Frenzen wird das am Wochenende 24h lang auf dem Nürburgring prüfen - in einem Gumpert Apollo, Antriebselektronik von BRUSA, Batterie von GAIA. Die Idee ist hier, die häufigen Bremsmanöver zum Laden der Hybrid Batterie zu nutzen. Bin sehr gespannt!
In Le Mans startet Frentzen aber sicherheitshalber doch lieber in einem Aston Martin...
(Quelle: wattgehtab.com)
Lässt sich die gleiche Strategie auch mit einem Hybrid fahren? Heinz Harald Frenzen wird das am Wochenende 24h lang auf dem Nürburgring prüfen - in einem Gumpert Apollo, Antriebselektronik von BRUSA, Batterie von GAIA. Die Idee ist hier, die häufigen Bremsmanöver zum Laden der Hybrid Batterie zu nutzen. Bin sehr gespannt!
In Le Mans startet Frentzen aber sicherheitshalber doch lieber in einem Aston Martin...
(Quelle: wattgehtab.com)
Montag, 19. Mai 2008
Hybridvarianten nach Leistungsvermögen
1. Micro-Hybrid
Hier sind Lichtmaschine und Anlasser durch einen Starter-Generator ersetzt und über einen Riemen mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
Elektrische Leistung: < 3kW
Funktionen: Elektrischer Start-Stop-Betrieb und Generatorbetrieb.
Einsparpotenzial für CO2 und Kraftstoff: Abhängig vom Stop-and-Go Anteil, typischerweise 5 - 10%.
2. Mild-Hybrid
Die Starter-Generator Einheit ist starr mit der Kurbelwelle verbunden.
Elektrische Leistung: 10 - 15kW
Funktionen: Start-Stop-Betrieb, Generatorbetrieb, Boosbetrieb (zusätzliches Drehmoment auf der Kurbelwelle), Nutzbremsung, Schwingungsdämpfung bei Lastwechseln.
Vorteile von Micro- und Mild-Hybrid: Keine konstruktiven Änderungen an Verbrennungsmotor und Antriebsstrang nötig.
Beispiel BMW 1er
3. Full-Hybrid
Stärkerer Elektromotor und Batterie.
Elektrische Leistung: >15kW, U>100V
Funktionen: Start-Stop-Betrieb, Generator, ausgeprägtere Nutzbremsung, längerer Boosbetrieb, rein elektrischer Antrieb, wirkungsvollere Schwingungsdämpfung bei Lastwechseln,
Einsparpotenzial: >20%
Nachteile: zusätzliches Getriebe und Kupplung, Anpassung (Downsizing) des Verbrennungsmotors.
Beispiel:Toyota Prius
Quelle: "Erfinderaktivitäten 2006/2007", DPMA
Hier sind Lichtmaschine und Anlasser durch einen Starter-Generator ersetzt und über einen Riemen mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
Elektrische Leistung: < 3kW
Funktionen: Elektrischer Start-Stop-Betrieb und Generatorbetrieb.
Einsparpotenzial für CO2 und Kraftstoff: Abhängig vom Stop-and-Go Anteil, typischerweise 5 - 10%.
2. Mild-Hybrid
Die Starter-Generator Einheit ist starr mit der Kurbelwelle verbunden.
Elektrische Leistung: 10 - 15kW
Funktionen: Start-Stop-Betrieb, Generatorbetrieb, Boosbetrieb (zusätzliches Drehmoment auf der Kurbelwelle), Nutzbremsung, Schwingungsdämpfung bei Lastwechseln.
Vorteile von Micro- und Mild-Hybrid: Keine konstruktiven Änderungen an Verbrennungsmotor und Antriebsstrang nötig.
Beispiel BMW 1er
3. Full-Hybrid
Stärkerer Elektromotor und Batterie.
Elektrische Leistung: >15kW, U>100V
Funktionen: Start-Stop-Betrieb, Generator, ausgeprägtere Nutzbremsung, längerer Boosbetrieb, rein elektrischer Antrieb, wirkungsvollere Schwingungsdämpfung bei Lastwechseln,
Einsparpotenzial: >20%
Nachteile: zusätzliches Getriebe und Kupplung, Anpassung (Downsizing) des Verbrennungsmotors.
Beispiel:Toyota Prius
Quelle: "Erfinderaktivitäten 2006/2007", DPMA
Samstag, 17. Mai 2008
Hybrid Antriebsvarianten
Aus den Anordnungsvarianten von Verbrennungsmotor, Generator und Elektromotor ergeben sich die folgenden Antriebsvarianten:
1. Serieller Hybrid
Hier sind die drei Komponenten hintereinander angeordnet. Das Auto wird grundsätzlich nur elektrisch angetrieben. Der Verbrennungsmotor arbeitet nur auf den Generator.
Vorteil: Der Verbrennungsmotor kann unabhängig von der Fahrsituation immer im besten Wirkungsgradbereich betrieben werden.
Nachteil: Der Elektromotor muss so -im Vergleich größer- dimensioniert werden, dass er den gesamten -und nicht nur den Stadtverkehr- Leistungsbereich abdeckt.
2. Paralleler Hybrid
Hier sind Verbrennungs- und Elektromotor parallel geschaltet. Man kann den Antriebsmix beliebig skalieren.
Beispiele: Audi Duo, Honda Hybrid
Die Parallelschaltung ist nur in einem Betriebszustand unerwünscht: Bei der Nutzbremsung (Rekuperation, generatorisches Bremsen), in der der Generator das Auto bremst und die Batterie auflädt, soll der Verbrennungsmotor nicht mitgeschleppt werden. Hierzu ist eine Kupplung zwischen Verbrennungs- und Elektromotor erforderlich.
3. Kombinationen aus Seriell und Parallel
Baut man einen zweiten Elektromotor ein, kann man beide Varianten realisieren.
Beispiel: Toyota Prius (leistungsverzweigter Hybrid)
Beim leistungsverzweigten Hybrid wird die vom Verbrennungsmotor erzeugte Leistung auf die Antriebsräder und den Generator "verzweigt". Die Leistungsverteilung wird über die Leistungsaufnahme des Generators geregelt.
Vorteil: Höherer Wirkungsgrad als beim seriellen Hybrid.
Quelle: "Erfinderaktivitäten 2006/2007", DPMA
1. Serieller Hybrid
Hier sind die drei Komponenten hintereinander angeordnet. Das Auto wird grundsätzlich nur elektrisch angetrieben. Der Verbrennungsmotor arbeitet nur auf den Generator.
Vorteil: Der Verbrennungsmotor kann unabhängig von der Fahrsituation immer im besten Wirkungsgradbereich betrieben werden.
Nachteil: Der Elektromotor muss so -im Vergleich größer- dimensioniert werden, dass er den gesamten -und nicht nur den Stadtverkehr- Leistungsbereich abdeckt.
2. Paralleler Hybrid
Hier sind Verbrennungs- und Elektromotor parallel geschaltet. Man kann den Antriebsmix beliebig skalieren.
Beispiele: Audi Duo, Honda Hybrid
Die Parallelschaltung ist nur in einem Betriebszustand unerwünscht: Bei der Nutzbremsung (Rekuperation, generatorisches Bremsen), in der der Generator das Auto bremst und die Batterie auflädt, soll der Verbrennungsmotor nicht mitgeschleppt werden. Hierzu ist eine Kupplung zwischen Verbrennungs- und Elektromotor erforderlich.
3. Kombinationen aus Seriell und Parallel
Baut man einen zweiten Elektromotor ein, kann man beide Varianten realisieren.
Beispiel: Toyota Prius (leistungsverzweigter Hybrid)
Beim leistungsverzweigten Hybrid wird die vom Verbrennungsmotor erzeugte Leistung auf die Antriebsräder und den Generator "verzweigt". Die Leistungsverteilung wird über die Leistungsaufnahme des Generators geregelt.
Vorteil: Höherer Wirkungsgrad als beim seriellen Hybrid.
Quelle: "Erfinderaktivitäten 2006/2007", DPMA
Freitag, 9. Mai 2008
Hybrid boomt
Die Stichwortsuche "Hybrid" liefert bei Monster.de 133 Treffer, darunter sogar einige für Berlin. Das Thema ist angesagt bei allen Fahrzeugherstellern und Zulieferern. Es macht alle glücklich. Den Unternehmen verspricht es Wachstum. Den Ingenieuren bietet es eine spannende Vision. Den Kunden bietet es viele Vorteile. Der Umwelt ebenso. Was wollen wir mehr?
Wer sich kurz und knapp ins Thema einlesen will, dem empfehle ich den Bericht "Erfinderaktivitäten 2006/2007" vom Deutschen Patent- und Markenamt. Dr. Christian Aumüller hat sich dort die Mühe gemacht, einmal die wichtigsten Patente zum Thema Hybrid herauszusuchen und das Thema zu strukturieren. Auf wenigen Seiten lernt man eine Menge über die verschiedenen Hybridvarianten mit Vor- und Nachteilen, die essentiellen Patente und deren Inhaber.
Über die nächsten Jahre werden die Verbrennungsmotoren schrumpfen und die Elektromotoren wachsen. Ist heute noch der Anlasser eine Behelfslösung für spezielle "Use Cases" so wird dies künftig der Verbrennungsmotor sein, den man nur noch in Langstreckenfahrzeugen benötigen wird.
Ein noch recht unentdecktes Patentland ist der Bereich Batterieaustausch. Shai Agassi von Project Better Place hat eine Lösung präsentiert, bei der die Batterie über einer Grube von unten ausgetauscht wird. Z.B. während der Wagenwäsche an einer Tankstelle. Das klingt nach verhältnismäßig hohem Zeitbedarf, nur um mal voll zutanken. Zieht man dann noch den auf den Energiegehalt bezogenen niedrigeren Strompreis in Betracht, stellt sich für die künftigen Batterienetzbetreiber die Frage, wie sie möglichst viele Autos pro Zeiteinheit durchschleusen können. Aber das Problem ist lösbar. Man muss nur drauf kommen....
Hybrid und Elektro machen neugierig. Kaum jemand kann über Fahrerlebnisse berichten. Es wird Zeit, mal selbst einen zu testen...
Wer sich kurz und knapp ins Thema einlesen will, dem empfehle ich den Bericht "Erfinderaktivitäten 2006/2007" vom Deutschen Patent- und Markenamt. Dr. Christian Aumüller hat sich dort die Mühe gemacht, einmal die wichtigsten Patente zum Thema Hybrid herauszusuchen und das Thema zu strukturieren. Auf wenigen Seiten lernt man eine Menge über die verschiedenen Hybridvarianten mit Vor- und Nachteilen, die essentiellen Patente und deren Inhaber.
Über die nächsten Jahre werden die Verbrennungsmotoren schrumpfen und die Elektromotoren wachsen. Ist heute noch der Anlasser eine Behelfslösung für spezielle "Use Cases" so wird dies künftig der Verbrennungsmotor sein, den man nur noch in Langstreckenfahrzeugen benötigen wird.
Ein noch recht unentdecktes Patentland ist der Bereich Batterieaustausch. Shai Agassi von Project Better Place hat eine Lösung präsentiert, bei der die Batterie über einer Grube von unten ausgetauscht wird. Z.B. während der Wagenwäsche an einer Tankstelle. Das klingt nach verhältnismäßig hohem Zeitbedarf, nur um mal voll zutanken. Zieht man dann noch den auf den Energiegehalt bezogenen niedrigeren Strompreis in Betracht, stellt sich für die künftigen Batterienetzbetreiber die Frage, wie sie möglichst viele Autos pro Zeiteinheit durchschleusen können. Aber das Problem ist lösbar. Man muss nur drauf kommen....
Hybrid und Elektro machen neugierig. Kaum jemand kann über Fahrerlebnisse berichten. Es wird Zeit, mal selbst einen zu testen...
Mittwoch, 7. Mai 2008
Audi wählt Sanyo als Li-Ionen Lieferanten
Die Automobilwoche meldet, dass Sanyo der Lieferant von Lithiumionen Batterien für Audi, und später auch den Modulbaukasten von VW werden soll.
Außerdem sehen wir den Hybrid langfristig lediglich als Durchgangsstation zum vollelektrischen Fahren.Rupert Stadler, Audi Chef im WELT-Interview
ZF startet Hybridproduktion - Greenpeace nörgelt
Bildquelle: ZF Sachs
Mit Macht holen die deutschen Fahrzeughersteller ihre Versäumnisse nach. ZF Sachs hat heute eine neue Fertigung für Hybridmodule eröffnet. Vor einem Jahr suchte ZF 250 Entwicklungsingenieure, mit 50 Mitarbeitern wird die Produktion starten. Dies ist gleichzeitig die erste Hybridmodulserienfertigung in Europa. ZF investiert laut Pressemitteilung allein 2008 ca. 58 Mio € in die Hybridentwicklung.
Erster Kunde, und damit erster deutscher Hersteller von Hybridfahrzeugen (wenn man den Microhybid Smart nicht berücksichtigt), wird Mercedes, die die neue S-Klasse als Hybrid fertigen werden.
ZF Sachs liefert übrigens auch die zugehörigen Start-Stop-Module und
Man sollte meinen, dass diese Meldung auch Beifall im grünen Lager finden sollte. Warb doch die ehemalige, grüne Verbraucherministerin Künast vor kurzem noch unverblümt für den japanischen Toyota Prius.
Doch wenn hiesige Unternehmen nachziehen, wird trotzdem genörgelt: Greenpeace nörgelt, dass Hybridautos "nicht das Klima retten werden", weil die Herstellung von Hybridautos mehr Energie verbrauche als z.B. ein Diesel.
Nichtsdestotrotz rechnet ZF vor, dass die gefertigten Module den Energieverbrauch um ca. 30% senken.
Sonntag, 4. Mai 2008
Wie der CO2-Zielwert 120g/km der EU zustande kam
Bekanntlich will die EU-Kommission ab 2012 nur noch 120 g CO2/km als Grenzwert für Fahrzeuge zulassen. Wie kam dieser Wert zustande? In einer online verfügbaren Präsentation von Prof. Jürgen Leohold findet man die Antwort, wobei er sich auf Quellangaben von ZF, FEV und VDA bezieht.:
Es ist der Wert, den die Forschung als relativ kostengünstig erreichbar bezeichnet. Erreichbar durch eine Weiterentwicklung von Dieselmotoren und Otto-Hybrid-Antriebe.
Während die Mehrkosten für einen Diesel mit etwa 1.500 EUR beziffert werden, sollen sie für den sog. Power Hybrid immerhin rd. 4.000 EUR betragen. (Anmerkung: Die vermeintlich nahe liegende Lösung, einen Diesel als Hybrid auszulegen scheitert an anderen Dimensionen wie z.B. dem wesentlich höheren spezifischen Gewicht von Dieselmotoren.)
Es ist der Wert, den die Forschung als relativ kostengünstig erreichbar bezeichnet. Erreichbar durch eine Weiterentwicklung von Dieselmotoren und Otto-Hybrid-Antriebe.
Während die Mehrkosten für einen Diesel mit etwa 1.500 EUR beziffert werden, sollen sie für den sog. Power Hybrid immerhin rd. 4.000 EUR betragen. (Anmerkung: Die vermeintlich nahe liegende Lösung, einen Diesel als Hybrid auszulegen scheitert an anderen Dimensionen wie z.B. dem wesentlich höheren spezifischen Gewicht von Dieselmotoren.)
Gebrauchte Hybridfahrzeuge
Blitzlicht des Onlinemarktes für gebrauchte Hybridfahrzeuge.
Erste Stichprobe: Mobile.de
Stichwort "Hybrid", keine weitere Einschränkung
Treffer gesamt: 696
Toyota: 322
Honda: 187
Lexus: 136
Smart: 29
Land Rover: 9
Ältestes Baujahr: 2000 -> Honda Insight, Laufleistung: 292 tsd. km, 8.500 EUR.
Niedrigster Preis: 5.300 EUR -> Toyota Prius, 152 tsd. km
Hier herrscht ziemliche Monokultur. Der einzige Hybrid deutscher Marke ist der Smart, und selbst der kommt als Micro Hybrid daher, d.h. einem Elektromotor zur Unterstützung einer Start-Stop-Automatik. Schade eigentlich.
Erste Stichprobe: Mobile.de
Stichwort "Hybrid", keine weitere Einschränkung
Treffer gesamt: 696
Toyota: 322
Honda: 187
Lexus: 136
Smart: 29
Land Rover: 9
Ältestes Baujahr: 2000 -> Honda Insight, Laufleistung: 292 tsd. km, 8.500 EUR.
Niedrigster Preis: 5.300 EUR -> Toyota Prius, 152 tsd. km
Hier herrscht ziemliche Monokultur. Der einzige Hybrid deutscher Marke ist der Smart, und selbst der kommt als Micro Hybrid daher, d.h. einem Elektromotor zur Unterstützung einer Start-Stop-Automatik. Schade eigentlich.
Hybrid ermöglicht sechs Nutzeneffekte
Diese lauten:
1. Start-Stop-Funktionen
Gezieltes Abschalten und schnelles Wiederstarten, z.B. im Stop-and-Go Verkehr
2. Lastpunktanhebung
Man betreibt den Verbrennungsmotor in der Nähe des optimalen Wirkungsgrades. Alle nicht zum Fahren benötigte Leistung wird zum Laden der Batterie genutzt.
3. Downsizing
Plant man Drehmoment und Leistung des Elektromotors für den Vortrieb ein, kann man den Verbrennungsmotor entsprechend kleiner dimensionieren. Damit senken sich dessen Lastpunkt und das Gewicht.
4. Emissionsfreier Elektrobetrieb
Bei rein elektrischem Betrieb emittiert das Auto im Moment der Leistungserbringung keine Schadstoffe und nur geringe Geräusche.
5. Drehmomentsteigerung („Boostbetrieb“)
Schaltet man das Drehmoment des Elektromotors mit auf die Welle, steht dem Antrieb ein gesteigertes Drehmoment zur Verfügung.
6. Komfortfunktion
Steuert man den Elektromotor gezielt an, kann er z.B. Drehmomentpausen, die zwischen Aus- und Einkuppeln entstehen, füllen und das typische Ruckeln vermeiden.
1. Start-Stop-Funktionen
Gezieltes Abschalten und schnelles Wiederstarten, z.B. im Stop-and-Go Verkehr
2. Lastpunktanhebung
Man betreibt den Verbrennungsmotor in der Nähe des optimalen Wirkungsgrades. Alle nicht zum Fahren benötigte Leistung wird zum Laden der Batterie genutzt.
3. Downsizing
Plant man Drehmoment und Leistung des Elektromotors für den Vortrieb ein, kann man den Verbrennungsmotor entsprechend kleiner dimensionieren. Damit senken sich dessen Lastpunkt und das Gewicht.
4. Emissionsfreier Elektrobetrieb
Bei rein elektrischem Betrieb emittiert das Auto im Moment der Leistungserbringung keine Schadstoffe und nur geringe Geräusche.
5. Drehmomentsteigerung („Boostbetrieb“)
Schaltet man das Drehmoment des Elektromotors mit auf die Welle, steht dem Antrieb ein gesteigertes Drehmoment zur Verfügung.
6. Komfortfunktion
Steuert man den Elektromotor gezielt an, kann er z.B. Drehmomentpausen, die zwischen Aus- und Einkuppeln entstehen, füllen und das typische Ruckeln vermeiden.
Freitag, 22. Februar 2008
BMW's "milder" Hybrid
BMW rüstet laut Jürgen Pander (SPON) seinen 204 PS Diesel BMW X5 mit einem 15kW Elektromotor auf. Dieser wird allein zur Drehmomentunterstützung und zur regenerativen Bremse ("Rekuparation") genutzt. Einen rein elektrischen Betrieb (z.B. für Stop-and-Go) kennt der "milde" Hybrid nicht.
Interessant ist, dass der Elektromotor nur einen Bruchteil der Gesamtleistung beiträgt, aber trotzdem die Hälfte des maximalen Drehmoments von in Summe 400 Nm leistet.
Der Verbrauch wird mit 6,5l Diesel angegeben. Nicht schlecht für ein SUV.
Interessant ist, dass der Elektromotor nur einen Bruchteil der Gesamtleistung beiträgt, aber trotzdem die Hälfte des maximalen Drehmoments von in Summe 400 Nm leistet.
Der Verbrauch wird mit 6,5l Diesel angegeben. Nicht schlecht für ein SUV.
Freitag, 15. Februar 2008
Hybrid umgekehrt - von Mindset
Die Schweizer Firma Mindset des früheren VW Designers Murat Günak verfolgt das unten erwähnte Konzept: Ein 95PS Elektromotor wird von einem 24 PS Ottomotor zum Nachladen der Batterie genutzt. Die Reichweite der Batterie steigt damit von 100 auf 800km!
Vmax = 140km/h, Gewicht = 800kg (Aluleichtbau)
Der CO2 Ausstoß liegt bei maximal 70g/km.
Vmax = 140km/h, Gewicht = 800kg (Aluleichtbau)
Der CO2 Ausstoß liegt bei maximal 70g/km.
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