PHEV - gut gedacht, scheisse gemacht!

Verabschiede Dich schon mal von der Vorstellung, mit 265km WLTP 600km in den Urlaub zu kommen (ohne Komfortverlust / Nachladen). Das kann Dir jedes Vorschulkind mit 265 << 600 Bauklötzen darlegen .

VG U x I

Und mit einem 30kW sRex kann ich dann mit 4 Personen und Wohnwagen mit 82,5km/h über die Autobahn.

[ubit]

Der BMW REX war speziell für Kalifornien gedacht um dortige Regelungen zu erfüllen. Deshalb ist auch der Tank so mickrig.
Um Entwicklungskosten zu sparen hat BMW dafür einen alten Rollermotor genommen der halt fertig im Regal lag. Der Motor verbraucht auch im Roller schon knapp 5l/100km und ist damit wahrlich nicht sparsam.

Ein Ottomotor kann derzeit ca. 35% Wirkungsgrad erreichen. Das schafft er bei hoher Last im mittleren Drehzahlbereich. Bei Teillast geht der Wirkungsgrad gerne Mal runter auf 10-15%. Tempo 100 auf der Autobahn ist zum Beispiel so eine Teillast... Bei höheren Geschwindigkeiten wird es dann etwas besser und bei ganz hohen Geschwindigkeiten wieder schlechter. Manche PHEVs können das vermeiden in dem sie Leistung abzweigen und damit den Akku laden. Aber perfekt klappt das auch nicht.

Ein guter REX kann IMMER mit den 35% Wirkungsgrad laufen. Selbst wenn man für den E-Motor 90%, für den Generator und Akku je 80% annimmt landen dann immer noch mehr als 20% der Energie aus dem Benzin auf der Straße. IMMER! Wobei man bei Generatoren auch 90% erreichen kann und beim Akku sind Wirkungsgrade >90% auch realistisch. Dann wäre man schon bei 25% Gesamtwirkungsgrad. Geht die Leistung des Generators direkt in den Motor liegt man bei 28%. In der Praxis also zwischen 25% und 28%. Schwer vorstellbar das ein mechanisch gekoppelte Verbrenner dessen Wirkungsgrad zwischen 10% und 35% VOR dem Getriebe liegt da besser sein soll.

Ciao, Udo

Und mit einem 30kW sRex kann ich dann mit 4 Personen und Wohnwagen mit 82,5km/h über die Autobahn.

Joah Mei,
ich verstehe nicht, was Du auf einmal mit einem Wohnwagen hier willst. Konzentriere Dich bitte mal auf die basics.
VG U x I

[ubit]

Da werden grosse Wagen kaum weniger Reichweite haben.
Was willst du dann noch mit einem sRex?
In den Kleinstwagen ist kein Platz und für den Preis zu teuer für einen Kleinstwagen.
Und beim grossen Wagen?
Wenn der 500km WLTP kommt?
Da wird auch keiner Geld für ausgeben.

Wenn man das immer wieder liest geht ihr offenbar davon aus das der Akku für 500km WLTP-Reichweite nichts kostet...
Die dafür nötigen Akkukapazitäten kosten aber halt eine Menge. Und das wird sich kurzfristig auch nicht ändern. Und 500km WLTP sind bei deutschen Autobahngeschwindigkeiten auch noch mager. Siehe eTron-Testberichte was dann übrig bleibt...
Aktuell Knöpfen uns die Hersteller noch 200€/kWh ab. Ein 100 kWh-Akku kostet also 20.000€. Selbst wenn sich der Preis in 10 Jahren halbiert haben sollte ist das immer noch viel Kohle. Ein 50kWh-Akku mit Rex sollte dann immer noch günstiger sein - und weiter fahren ohne Ladepause...
Und mit 30 kW Rex plus Akku sollte auch ein Wohnwagen machbar sein.
Ciao, Udo

[AbRiNgOi]

In der Praxis also zwischen 25% und 28%. Schwer vorstellbar das ein mechanisch gekoppelte Verbrenner dessen Wirkungsgrad zwischen 10% und 35% VOR dem Getriebe liegt da besser sein soll.

Die Zaheln sind einmal alle so weit OK. Zwei Punkte wären aus meiner Sicht zu ergänzen: Wenn der Verbrenner einen halbwegs guten Wirkungsgrad haben soll (so etwas <250g/kWh Verbrauch (Nur Innermotorisch..), muss dies ein Sauger mit 2l Hubraum sein, Turbo scheidet wegen der Kompelxität aus. Daher hat man um diese 250g/kWh zu heben auf jeden Fall einen Leistungsüberschuss in die Batterie zu führen, daher ist für ungefähr 50% der Autobahenfahrten der Akkuwirkungsgrad mit zu rechnen. Oder eben so ein kleiner Rollermotor mit 350g/kWh.

Gewinnen kann der Verbrenner dann eben nur in einem einzigen Betriebspunkt, eben der 130km/h auf der Autobahn ohne Beschleunigung oder Drehzahländerung. Eben genau der gleiche Betriebspunkt wie der optimale REX. Das Getriebe selber kann entfallen, weil die Geschwindigkeiten darunter macht der E-Motor Akku viel besser als ein 9 Gang DCT... Verbrenner direkt auf die Räder in genau einer Übersetzung, nur für diese eine Reisegeschwindigkeit. (Anhänger wäre jetzt doof, weil dieser max 100 km/h mit höherer Last fahren würde und daher eine andere (längere) Übersetzung benötigt.)

Wenn also dieser Betriebspunkt 130km/h Konstant-fahrt ein Haupt Use Case ist, macht das beim REX viel aus. Wenn der REX nur mal hin und wieder benötigt wird ist dieser optimal, ein Vierzylinder mit 2Liter aber dann wieder überdimensioniert, da dann gleich den Rollermotor mit 350g/kWh Verbrauch.

[ubit]

Wie gesagt: Dann baut man den REX halt kleiner, notfalls auch ineffizienter, nutzt dafür aber CO2-neutralen Sprit. Gibt es ja. Ist halt teuer. Was sich aber bei "seltenem Einsatz" halt relativiert. Dann muss man halt für die Urlaubsfahrt mal für 150 € "tanken". Immer noch billiger als mit der Bahn...

Und kleinere Motoren sind ja noch nicht so "ausoptimiert" wie die Größeren. Da steckt sicher noch ein wenig Potential drin. Vielleicht geht auch ein Wankelmotor. Der ist relativ klein, technisch "im Prinzip" einfacher als ein Hubkolbenmotor und man hat 1977 beim Audi EA871 auch schon 33% Wirkungsgrad erreicht. Laufruhiger als ein Hubkolbenmotor wäre sowas auch. Man könnte ihn natürlich auch mit Wasserstoff als Brennstoff betreiben - auch das ging 1977 schon: CO2-Neutralität möglich.

Ich denke auch das ein kleiner Rex z.B. schneller "warm" würde als die aktuell verbauten Leistungs-Verbrenner - einfach weil er weniger Masse hat (ja: geringere Größe = weniger Spritverbrauch = geringere Abwärme. Trotzdem...).

Ciao, Udo

P.S.: Dieser 130 km/h Haupt-Usecase für den Verbrenner ist halt sehr fragwürdig. Das ist ziemlich praxisfremd. Verkehrsdichte, Geländetopologie, Baustellen, Staus etc. machen einem da schnell einen Strich durch die Rechnung. Und in Deutschland zusätzlich noch die unbeschränkte Höchstgeschwindigkeit - wenn es denn mal frei ist auf der Bahn.

[Karlsson]

Verabschiede Dich schon mal von der Vorstellung, mit 265km WLTP 600km in den Urlaub zu kommen (ohne Komfortverlust / Nachladen).

Nö, mehr so 400km. Er sprach ja von Kleinstwagen. Aber mit den 400km wollte ich dann in den Urlaub fahren. Nicht nur 600km, sondern auch 1.000km.

Ein 50kWh-Akku mit Rex sollte dann immer noch günstiger sein - und weiter fahren ohne Ladepause...

Ja, vs 100kWh. Aber auf der Schiene kann ich auch bei meinem Benziner bleiben und 1.000km mit 4min Tankpause fahren.
Mir schwebt dann mehr der 65kWh Akku vor und damit kann ich schon ganz gut leben.

Der PHEV macht IMHO mit 20-30kWh und möglichst reduziertem Verbrenner mehr Sinn.
Bei 50kWh ist der Akku schon so groß und teuer, da ist es doch attraktiver, noch ein bisschen was drauf zu packen und mit dem Thema durch zu sein.

[ubit]

Ja, vs 100kWh. Aber auf der Schiene kann ich auch bei meinem Benziner bleiben und 1.000km mit 4min Tankpause fahren.

Du kannst das. Der Umwelt tut es aber halt nicht wirklich gut...

Der PHEV macht IMHO mit 20-30kWh und möglichst reduziertem Verbrenner mehr Sinn.
Bei 50kWh ist der Akku schon so groß und teuer, da ist es doch attraktiver, noch ein bisschen was drauf zu packen und mit dem Thema durch zu sein.

Jo. 20-30 kWh reichen im Prinzip aus. Mit sinkenden Akkupreisen und steigender Energiedichte wird das aber trotzdem "automatisch" steigen. Zumal es ja einen "Grundaufwand" für den Akku gibt: Verpackung, BMS, Sensorik, ggf. Klimatisierung. Da machen ein paar kWh "mehr" dann irgendwann den Braten nicht mehr fett. Und auch wenn der Vorteil der zusätzlichen Kapazität dann nur "gering" ist: Es bleibt halt ein Vorteil (für die Umwelt).
Und wenn man auf lange Betriebszeiten der Fahrzeuge schaut, und dann sieht das z.B. Renault bei der Kaufbatterie nur noch 66% SOH garantiert, dann bleiben von 20 kWh halt nur noch 13,2 kWh übrig oder von 30 kWh halt nur noch 20 kWh. Da wird es dann im Winter oder bei schlechten Bedingungen schnell mal knapp - etwas "Reserve" kann da wohl nicht schaden. Also einigen wir uns auf 30-40 kWh im Neuzustand? *g*

Ciao, Udo

In der Praxis also zwischen 25% und 28%. Schwer vorstellbar das ein mechanisch gekoppelte Verbrenner dessen Wirkungsgrad zwischen 10% und 35% VOR dem Getriebe liegt da besser sein soll.

Die Zaheln sind einmal alle so weit OK. Zwei Punkte wären aus meiner Sicht zu ergänzen: Wenn der Verbrenner einen halbwegs guten Wirkungsgrad haben soll (so etwas <250g/kWh Verbrauch (Nur Innermotorisch..), muss dies ein Sauger mit 2l Hubraum sein, Turbo scheidet wegen der Kompelxität aus. Daher hat man um diese 250g/kWh zu heben auf jeden Fall einen Leistungsüberschuss in die Batterie zu führen, daher ist für ungefähr 50% der Autobahenfahrten der Akkuwirkungsgrad mit zu rechnen. Oder eben so ein kleiner Rollermotor mit 350g/kWh.
......
Wenn also dieser Betriebspunkt 130km/h Konstant-fahrt ein Haupt Use Case ist, macht das beim REX viel aus. Wenn der REX nur mal hin und wieder benötigt wird ist dieser optimal, ein Vierzylinder mit 2Liter aber dann wieder überdimensioniert, da dann gleich den Rollermotor mit 350g/kWh Verbrauch.

Frage:
Ist es möglich, statt des dicken, schweren Saugers, doch einen downgesizten 2-Zylinder-Turbo für den optimalen Betriebspunkt des Rex zu bauen (s.a. KPSG und JP's Hinweis zum Turbo). https://www.youtube.com/watch?v=-Hn43WGe4ws
Die Komplexität soll natürlich runter, aber dazu zählen für mich heute hauptsächlich variable Nockenwellen, aufwendige Getriebe/Kupplungen usw..

Gerade die Konzentration auf ein mechanisch entkoppeltes Rex-Aggregat erlaubt ja DIE perfekte Konstruktion. Das Grundproblem anderer PHEV-Konstrukte sind für mich immer die ganzen alternativen Kopplungen, welche sehr viel Ingenieurverstand benötigen.
Also wenn man 500...800cm3 + Turbo bauen würde, hätte ich damit kein Problem. Hauptsache, das Teil bleibt leicht. Ich kenne mich dort jedoch nicht im Detail aus, da ich kein Motorenbauer bin (nur mal Maschinenbau studiert).

VG U x I

[AbRiNgOi]

Ist es möglich, statt des dicken, schweren Saugers, doch einen downgesizten 2-Zylinder-Turbo für den optimalen Betriebspunkt des Rex zu bauen

Um auf den Wirkungsgrad eines modernen Benziners zu kommen (37,5%) kann das Konzept Kolbenmotor meines Erachtens nicht nicht eingesetzt werden. Die notwendigen Kompressionsraten sind nicht im gleichem Maß darstellbar und die sind für den Wirkungsgrad ausschlaggebend. (der soll ja auch nicht klopfen)

Ich hab da noch eine Studie zu diesem Thema, hier das Ergebnis (Spoiler Alarm!)

https://www.dlr.de/fk/Portaldata/40/Res ... -03-26.pdf

Hier geht es um die 20kW Klasse, also wirklich klein, und da wäre theoretisch der Freikolbenmotor mit 38% Wirkungsgrad auf Augenhöhe mit dem großem 4 Zylinder. Warum das Netz aber voll ist von diesem Wundermotor, aber noch nie in Serie gegangen ist? Ich denke die Stückzahl für eine solche Serien Entwicklunmg ist einfach zu klein.