EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

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Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

Oliver
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Hi

Lese schon seit längerem mit. Da ich auch schon mal ein paar Berechnungen angestellt habe, wollt ich mich jetzt auch mal anmelden und etwas beitragen:

Ich habe versucht, aus dem NEFZ den Wirkungsgrad zurück zu rechnen (aus Verbrauch eines idealen Autos mit gleichem Roll- und Luft-widerstandskoeffizient, usw.). Dabei bin ich auf folgendes gekommen:

Luftwiderstandskoeff.: 0.29 / Stirnfläche: 2.7 m2
Rollwiderstandskoeff.: 0.08 (da sind spezielle low-resistance Reifen, meine mal etwas von 0.06-0.07 gelesen zu haben)
Theoretischer Verbrauch eines idealen (100% Wirkungsgrad) Elektroautos mit obigen Werten für NEFZ: 8.95 kWh / 100 km
Daraus resultierende Effizienz des ZOE (elektr. + mech., Annahme: für Laden und Entladen gleich): 92%

So bin ich dann auf folgende Reichweiten gekommen:
136 km @ 120 km/h
170 km @ 100 km/h
211 km @ 80 km/h
258 km @ 60 km/h
279 km @ 50 km/h

Diese Werte scheinen mir für niedrige Geschwindigkeiten etwas zu hoch. Für die höheren Geschwindigkeiten könnten sie aber ziemlich gut passen, denke ich.
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Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

Guy
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Hallo Michael,

so ganz irrelevant ist der mechanische Wirkungsgrad nicht.

Mit dem Luft- und Rollwiderstand berechnest du die Leistung, die du gegenüber der Umwelt bei einer gewissen Geschwindigkeit aufbringen musst. Dass dabei 100 % der Motorleistung auch an der Fahrbahn ankommt, ist unrealistisch.

Ein Beispiel:

Bei 100 km/h betragen Luft- und Rollwiderstand etwa 14 kW. Um diese 14 kW an der Fahrbahn zu erbringen, bräuchte man bei 90 % mechanischem Wirkungsgrad etwa 16 kW, die der Motor leisten müsste. Aus Motor- und Controllerwirkungsgrad von 90 % werden daraus 18 kW aus der Batterie. Dazu kommen noch einmal die Verluste der Batterie. Bei zunehmender Leistung wirst du nämlich nicht die komplette Kapazität entnehmen können.

in Kurz:

14 kW Straße > 16 kW Motor > 18 kW Batterie

Die zusätzlichen Verbraucher sind im Sommer sicher irrelevant, im Winter, gerade bei geringen Geschwindigkeiten, haben sie jedoch einen nennenswerten Anteil. Die Wärmepumpe soll im Heizbetrieb einen Faktor von 2 und im Klimabetrieb einen von 3 haben. Kommen im Winter etwa 5 - 10 kW als Wärmebedarf hin? Dann wäre das noch einmal 2,5 - 5 kW aus der Batterie, nicht unerheblich.

Guy

Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

Guy
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Habe jetzt selbst noch kurz mit Google Docs herumgespielt.
Wie gesagt, auf die Schnelle, mag also keine Fehlerfreiheit garantieren.

Die Daten sind mit den von Michael recht ähnlich, habe allerdings mech. Wirkungsgrad und Verbraucher mit hineingenommen.
Das Diagramm zeigt auch die Reichweite mit Verbraucher (3,5 kW - 3kW Heizung + 0,5 kW sonstige Verbraucher)

So sieht das Ganze bei mir aus
diagramm1.png
Reichweite / Leistung über Geschwindigkeit
Hier der Link zu Google Docs
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc ... 2FPQ0tFZVE

Guy

Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

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  • Desti
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Oliver hat geschrieben:Hi

Lese schon seit längerem mit. Da ich auch schon mal ein paar Berechnungen angestellt habe, wollt ich mich jetzt auch mal anmelden und etwas beitragen:

Ich habe versucht, aus dem NEFZ den Wirkungsgrad zurück zu rechnen (aus Verbrauch eines idealen Autos mit gleichem Roll- und Luft-widerstandskoeffizient, usw.). Dabei bin ich auf folgendes gekommen:

Luftwiderstandskoeff.: 0.29 / Stirnfläche: 2.7 m2
Rollwiderstandskoeff.: 0.08 (da sind spezielle low-resistance Reifen, meine mal etwas von 0.06-0.07 gelesen zu haben)
Theoretischer Verbrauch eines idealen (100% Wirkungsgrad) Elektroautos mit obigen Werten für NEFZ: 8.95 kWh / 100 km
Daraus resultierende Effizienz des ZOE (elektr. + mech., Annahme: für Laden und Entladen gleich): 92%

So bin ich dann auf folgende Reichweiten gekommen:
136 km @ 120 km/h
170 km @ 100 km/h
211 km @ 80 km/h
258 km @ 60 km/h
279 km @ 50 km/h

Diese Werte scheinen mir für niedrige Geschwindigkeiten etwas zu hoch. Für die höheren Geschwindigkeiten könnten sie aber ziemlich gut passen, denke ich.
Das stimmt schon bei den niedrigen Geschwindigkeiten. Die Sache ist halt die, dass du dort wo du 50km/h fährst, keine konstante Fahrstrecke hast, sondern Stop-and-Go Verkehr. Daher kommst du in der Praxis nie auf diese Werte.

Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

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  • Desti
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Guy hat geschrieben:Hallo Michael,

so ganz irrelevant ist der mechanische Wirkungsgrad nicht.

Mit dem Luft- und Rollwiderstand berechnest du die Leistung, die du gegenüber der Umwelt bei einer gewissen Geschwindigkeit aufbringen musst. Dass dabei 100 % der Motorleistung auch an der Fahrbahn ankommt, ist unrealistisch.

Ein Beispiel:

Bei 100 km/h betragen Luft- und Rollwiderstand etwa 14 kW. Um diese 14 kW an der Fahrbahn zu erbringen, bräuchte man bei 90 % mechanischem Wirkungsgrad etwa 16 kW, die der Motor leisten müsste. Aus Motor- und Controllerwirkungsgrad von 90 % werden daraus 18 kW aus der Batterie. Dazu kommen noch einmal die Verluste der Batterie. Bei zunehmender Leistung wirst du nämlich nicht die komplette Kapazität entnehmen können.

in Kurz:

14 kW Straße > 16 kW Motor > 18 kW Batterie

Die zusätzlichen Verbraucher sind im Sommer sicher irrelevant, im Winter, gerade bei geringen Geschwindigkeiten, haben sie jedoch einen nennenswerten Anteil. Die Wärmepumpe soll im Heizbetrieb einen Faktor von 2 und im Klimabetrieb einen von 3 haben. Kommen im Winter etwa 5 - 10 kW als Wärmebedarf hin? Dann wäre das noch einmal 2,5 - 5 kW aus der Batterie, nicht unerheblich.

Guy
Willst du wirklich die kleine Fahrgastzelle konstant mit 10kw heizen? Das wird aber ziemlich warm. Nimm doch einfach mal zum Testen einen normalen Heizlüfter oder Föhn und lass den mal im geschlossenen Auto laufen.

Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

Oliver
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Desti hat geschrieben:Das stimmt schon bei den niedrigen Geschwindigkeiten. Die Sache ist halt die, dass du dort wo du 50km/h fährst, keine konstante Fahrstrecke hast, sondern Stop-and-Go Verkehr. Daher kommst du in der Praxis nie auf diese Werte.
Stimmt, hatte ich gerade nicht bedacht. Andererseits fände ich es schon geniel, wenn der Zoe auf einen Gesamtwirkungsgrad (elektr. & mechan.) von 92% kommen würde.

Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

Guy
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Natürlich nicht bei längerer Fahrt.

Wenn du aber von der Arbeit nach Hause fährst und das Auto über Stunden in der Kälte gestanden hat, dann wirst du ähnliche Leistungen (die zehn waren vielleicht etwas hoch gegriffen, fünf passen schon eher) schon für eine Weile brauchen, bis es angenehm warm ist. Das Gleiche gilt für viele Kurzstrecken hintereinander.

Bei dieser Berechnung geht es ja nicht darum alle möglichen Situationen durchzuspielen, sonder ein Gefühl dafür zu bekommen, wie sich die einzelnen Variablen auswirken können.

Rein die Annahme, dass man mit konstanter Geschwindigkeit fährt, ist ja schon an der Realität vorbei.

Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

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  • dexter
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Hallo Guy, hast recht, der Wirkungsgrad des Getriebes sollte mit rein. Liegt laut Wikipedia im Schnitt bei 93-95%.
Michael

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Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

Guy
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Die 5 Prozent sind für mein Gefühl zu wenig für die gesamte Kette vom Motor bis zum Rad. Da wir keine Fakten haben, sind sie jedoch besser als 100 Prozent Wirkungsgrad anzusetzen.

Welche Werte für den ZOE in etwa hinkommen, werden wir erst in ein paar Monaten mit den ersten Erfahrungen wissen.

Re: EV Stromverbrauch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit

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  • Uwe
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Erstmal Kompliment an alle, die hier so genaue Berechnungen bzw. Tabellen auf die Beine gestellt haben!

Ich will in Ergänzung dazu noch einige Faktoren anführen, die sich oft der genauen Bestimmung entziehen und dann dazu führen, dass man sich über den Verbrauch seines E-Autos wundert bzw. ihn nicht immer genau reproduzieren kann (nicht als Entgegenhaltung zu verstehen!):

Beschleunigung/Abbremsen
Beim Beschleunigen wird Energie in die Bewegung gesteckt, soviel ist klar. Dass man diese Energie nicht vollständig durch die Rekuperation wiederbekommt, auch. Man muss die ganze Wirkungsgradkette rückwärts betrachten, und dabei können einige Nichtlinearitäten drin sein. Besonders der Ladewirkungsgrad der Batterie leidet bei den hohen Strömen, die da auftreten können. Bei sehr großen Verzögerungsleistungen kann es sein, dass die Steuerung gar nicht alle Energie schlucken kann und sie über die herkömmliche Bremse abgeführt werden muss.
Hier sehe ich übrigens den größten Einfluss des individuellen Fahrstils auf den Verbrauch, heißt: konstant fahren zahlt sich immer aus.

Steigung/Gefälle
Hier sieht's ähnlich aus wie beim vorigen Punkt. Die Hubarbeit kann ich natürlich berechnen, aber wieviel davon bekomme ich bergab wieder? Das hängt natürlich stark von der Topographie der Strecke aber wieder auch vom Fahrstil ab.

Wind
Wer weiß schon genau, wie stark und aus welcher Richtung der Wind bläst? Das lässt sich kaum berechnen oder messen. Außerdem wechselt man ja oft genug die Fahrtrichtung. In den Normzyklen auf dem Rollprüfstand gibt's diesen Faktor z.B. gar nicht.

Andere Klimatische Bedingungen, Straße
Abgesehen vom Wind gibt es ja noch Temperatur und Feuchtigkeit, die vor allem auf den Rollwiderstand einen Einfluss haben. Dazu kommt die Straßenbeschaffenheit überhaupt - alles kaum rechnerisch darstellbar. Auch braucht Kurvenfahrt mehr Energie als Geradeausfahrt.

Fazit: Es bleiben einige Faktoren, die Einfluss auf den Verbrauch haben, die aber so diffus und unterschiedlich sein können, dass man sie kaum erfassen und vergleichen kann. Aus eigener Erfahrung beim Solarmobil fahren kann ich sagen, dass man manchmal das Gefühl hat, die Hornhaut auf dem Gasfuß macht einen Unterschied (das war ungefähr auf einem Niveau von 4 - 5 kWh/100 km).

Und jetzt noch meine ganz persönliche Meinung:
Ich habe selbst auch Ehrgeiz, niedrige Verbräuche hinzukriegen. Aber mal ehrlich: Wem macht es nicht Spaß, dass die Rennsemmel an der Ampel abgeht wie die S-Bahn? :lol: Kostet halt ein paar Wh mehr, aber die muss man halt investieren!
Und so würde ich auch Skeptiker überzeugen wollen: ECO-Schalter raus und erst mal Spaß haben lassen. Das spricht den Bauch an. Über das Sparpotenzial spricht man ja nur den Verstand an, und das ist erfahrungsgemäß viel schwerer! :mrgreen:
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