PHEV - gut gedacht, scheisse gemacht!

[ubit]

Wer regelt bei Deinem Konzept die "konstante" Drehzahl? Der Verbrenner mit Momentenreserve (Drosselklappen Regelung wäre zu langsam) oder der Generator mit Strompulsen in die Batterie oder mit Mega Schwungscheibe? Ja, das ist tiefste Regeltechnik, mir schon klar, eine perfekte Lösung fehlt aber leider.

Dazu bin ich zu doof... Beim Rex-Konzept hat man einen Verbrennungsmotor und als - dauerhafte - Last einen Generator. Zum Start des Verbrennungsmotors wird der Generator kurz zum e-Motor/Anlasser. Anschließend läuft das System mit konstanter Drehzahl. Der vom Generator erzeugte Strom wird in den Batteriestromkreis eingespeist. Im Idealfall muss da gar nichts geregelt werden - das korrekt abgestimmte System pendelt sich automatisch auf eine bestimmte Drehzahl ein. Gut: Eine kleine Schwungmasse braucht man immer - aber da reichen ggf. schon die Massen der Systemkomponenten, oder? Und Strom "glätten" ist jetzt auch keine wirklich unmögliche Aufgabe.

Im Prinzip funktioniert doch jeder mobile Stromerzeuger nach diesem Prinzip. Was sollte da im Auto anders sein?

Ciao, Udo

[AbRiNgOi]

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Im Prinzip funktioniert doch jeder mobile Stromerzeuger nach diesem Prinzip. Was sollte da im Auto anders sein?

Ciao, Udo

Im Prinzip nix, wollte nur andeuten, das der Wirkungsgrad in diesem Regelkonzept, also Drehzahlregelung am Verbrenner (billigste Variante Schwungmassenregler) und Lastregelung am Generator nicht so einen optimale Betriebspunkt wie im Parallel Hybriden erlaubt. Das ist bei einem mobilen Stromerzeuger nicht wirklich auffällig, wenn man aber den seriellen und den parallelen Hybriden direkt im Verbrauch vergleichen kann fällt dies halt auf.

Die Idee die Drehzahlregelung auf dem Generator und eine fest eingestellt Last am Verbrenner zu fahren und die Elektrischen Umwandlungen bei dauernden Wechsel zwischen Generator und Motorbetrieb durch elektrischen Zwischenspeicher von der Batterie fern zu halten, hatten wir vor drei Jahren auf der TU Wien auf einem Testplatz am Laufen. Die Studenten waren sehr kreativ mit den Wechselbelastungen an der immer abbrechenden Welle um zu gehen, die schwören auf ein Stück Gartenschlauch... Na ja, da findet sich sicher noch ein Industrielleres Material, mit diesen Lastwechsel an der Welle um zu gehen. Die Verluste dieses Elektrischen Zwischenspeichers waren aber nicht klein.

Natürlich wäre es am Besten, mit dem Generator die Drehmomente an die Zündfrequenz an zu passen, also nicht streng Drehzahl zu regeln sondern die Motoreigenen Schwingungen zwischen den Zündungen nach zu bilden, sodass es zwischen den Zündungen niemals zu einem Motorbetrieb kommt.
Eine solch schnelle Drehzahlregelung am Generator und die dazugehörige Synchronisation mit der Zündfrequenz ist als Konzept vorhanden, die Umsetzung aber extrem komplex.

[Odanez]

Wer auf TCO Wert legt wird wohl bei einem Dacia landen.

nicht notwendigerweise, da die schlechtere Qualität sich im Alter recht, und die Reparaturkosten schneller steigen. Das Auto mit den wohl geringsten TCO in Deutschland ist der Drilling Aygo/C1/106.

[Skeptizist]

Seit ich ausgerechnet habe wie teuer elektrisch fahren mit einem PHEV ist, halte ich nichts mehr von dem Konzept, da ist der reine Hybrid ala Prius wirtschaftlicher. Sowohl in der Anschaffung als auch bei den laufenden Kosten. Da scheinen mir serielle Hybride das bessere Konzept, sieht so aus als wäre ich nun mit allen Steckdosen-Autos auf Kriegsfuß.

Für diejenigen, bei dem TCO das wichtigste ist, ist klar, dass das PHEV nicht die beste Wahl ist. Das ist auch nicht die Hauptüberzeugung von einem Privatkäufer eines PHEVs. Denen geht es meistens ums Prinzip, oder zumindest eine gewisse Strecke elektrisch fahren zu können. Und einige haben eine eigene PV-Anlage, wollen also nicht mehr so viel für so wenig ins Netz einspeisen und lieber selber benutzen. Wer sparen will der holt sich einen kleinstwagen. In der Kompaktklasse dürfte ein Toyota Hybrid was TCO angeht eines der besten Optionen sein.

Ich hatte da eher Gebrauchtwagen im Blick (irgendwann in 10 Jahren) und dachte mir, billig Strom laden und auf längeren Strecken eben mit Benzin fahren, nur ist "billig" Strom laden schon teurer als Diesel fahren, jedenfalls mit dem aktuellen A3 E-tron (der dann in 10 Jahren evtl. für mich interessant wäre).

Für diejenigen, bei dem TCO das wichtigste ist, ist klar, dass das PHEV nicht die beste Wahl ist. Das ist auch nicht die Hauptüberzeugung von einem Privatkäufer eines PHEVs. Denen geht es meistens ums Prinzip, oder zumindest eine gewisse Strecke elektrisch fahren zu können. Und einige haben eine eigene PV-Anlage, wollen also nicht mehr so viel für so wenig ins Netz einspeisen und lieber selber benutzen. Wer sparen will der holt sich einen kleinstwagen. In der Kompaktklasse dürfte ein Toyota Hybrid was TCO angeht eines der besten Optionen sein.

Wer auf TCO Wert legt wird wohl bei einem Dacia landen.

Oder eben beim gebrauchten Kompakt/Mittelklasse Wagen, damit fährt man billiger als mit einem neuen Dacia. Wenn wir irgendwann alle E-Auto fahren müssen sollten werde ich leasen, ob das der Umwelt dann hilft?

Aber wenn du lieber Dacia fährst, damit es in der Anschaffung wirtschaftlich ist, dann darfst du das gerne tun.

Für Leute denen die Umwelt wurscht ist, aber das Fahrverhalten nicht: ich bin wahrlich ein moderater Fahrer, aber in unseren alten Verbrennern gab es da durchaus einiges zu meckern - Turboloch, etc... Klar. Bei hochpreisigen Fahrzeugen ist das nicht so der Fall, aber die sind ja nicht wirtschaftlich...

Ich fahre nicht Dacia und beim Saug-Benziner gibts kein Turbo-Loch

Beim Thema Nachhaltigkeit spielt dann auch die Haltbarkeit eines Fahrzeugs und die Haltedauer eine Rolle, alle 3 Jahre zu leasen ist auch nicht gerade nachhaltig.

[Wiese]

Wer auf TCO Wert legt wird wohl bei einem Dacia landen.

nicht notwendigerweise, da die schlechtere Qualität sich im Alter recht, und die Reparaturkosten schneller steigen. Das Auto mit den wohl geringsten TCO in Deutschland ist der Drilling Aygo/C1/106.

Na ich weiß nicht so recht?!? Der Aygo meiner Tochter hat schon tausende Euro an Reparaturen verschlungen. Vom def. Fensterheber bis zum gerissenen Auspuffkrümmer war da fast alles dabei. Und der Verbrauch des Mini-Autos ist so hoch wie der meines doppelt so großen Mildhybriden. Der Toyota-Händler hat sich sogar schon sehr ürerrascht geäußert, denn eigentlich müsste er schon längst Schrott sein. Der Aygo ist nach dessen Aussage der schlechteste Toyota.

[Skeptizist]

Wer auf TCO Wert legt wird wohl bei einem Dacia landen.

nicht notwendigerweise, da die schlechtere Qualität sich im Alter recht, und die Reparaturkosten schneller steigen. Das Auto mit den wohl geringsten TCO in Deutschland ist der Drilling Aygo/C1/106.

Na ich weiß nicht so recht?!? Der Aygo meiner Tochter hat schon tausende Euro an Reparaturen verschlungen. Vom def. Fensterheber bis zum gerissenen Auspuffkrümmer war da fast alles dabei. Und der Verbrauch des Mini-Autos ist so hoch wie der meines doppelt so großen Mildhybriden. Der Toyota-Händler hat sich sogar schon sehr ürerrascht geäußert, denn eigentlich müsste er schon längst Schrott sein. Der Aygo ist nach dessen Aussage der schlechteste Toyota.

Der Aygo ist auch kein richtiger Toyota, ist der nicht mehr Franzose als Japaner? Ich halte nichts von Kleinstwagen, haben auch zu kleine Motoren um lange zu halten. Der Yaris sollte schon zuverlässiger sein, nehme ich an?

[ubit]

Die Idee die Drehzahlregelung auf dem Generator und eine fest eingestellt Last am Verbrenner zu fahren und die Elektrischen Umwandlungen bei dauernden Wechsel zwischen Generator und Motorbetrieb durch elektrischen Zwischenspeicher von der Batterie fern zu halten, hatten wir vor drei Jahren auf der TU Wien auf einem Testplatz am Laufen. Die Studenten waren sehr kreativ mit den Wechselbelastungen an der immer abbrechenden Welle um zu gehen, die schwören auf ein Stück Gartenschlauch... Na ja, da findet sich sicher noch ein Industrielleres Material, mit diesen Lastwechsel an der Welle um zu gehen. Die Verluste dieses Elektrischen Zwischenspeichers waren aber nicht klein.

Natürlich wäre es am Besten, mit dem Generator die Drehmomente an die Zündfrequenz an zu passen, also nicht streng Drehzahl zu regeln sondern die Motoreigenen Schwingungen zwischen den Zündungen nach zu bilden, sodass es zwischen den Zündungen niemals zu einem Motorbetrieb kommt.
Eine solch schnelle Drehzahlregelung am Generator und die dazugehörige Synchronisation mit der Zündfrequenz ist als Konzept vorhanden, die Umsetzung aber extrem komplex.

Ich verstehe immer noch nicht wo genau das Problem liegen soll. Welche Lastwechsel? Es sollte doch relativ leicht sein mit dem Generator eine konstante Last zu erzeugen. Da gibt es dann keine Lastwechsel. Und welcher Zwischenspeicher soll was von der Batterie fern halten? Die Batterie IST der Zwischenspeicher.
Unterschiedliche Lasten durch den Generator entstehen doch nur dann, wenn die Ausgangsleistung des Generators schwankt. Also sorgt man halt dafür dass der Generator konstant gefordert wird und speist den Strom dann halt in den Motor/Akku-Kreislauf ein. Wieviel Strom dabei dann direkt vom Motor genutzt wird und wieviel den Akku lädt variiert natürlich.

Ciao, Udo

[Wiese]

Die Batterie IST der Zwischenspeicher.
Unterschiedliche Lasten durch den Generator entstehen doch nur dann, wenn die Ausgangsleistung des Generators schwankt. Also sorgt man halt dafür dass der Generator konstant gefordert wird und speist den Strom dann halt in den Motor/Akku-Kreislauf ein. Wieviel Strom dabei dann direkt vom Motor genutzt wird und wieviel den Akku lädt variiert natürlich.

Ciao, Udo

Sehe ich auch so. Der Vorteil eines Generators ist ja bei gleichbleibender Last, dass der maximale Wirkungsgradbereich des Motors genutzt werden kann. Da sind 35% Wirkungsgrad abzüglich 5% Generatorverluste möglich.

[Super-E]

Ich würde das auch gerne verstehen. Ich bin bisher davon ausgegangen, dass bei einem sauber getrennten seriellen hybriden eben genau möglich wäre den Motor im optimalen Kennlinienbereich zu halten. Arno scheint sich aber gut damit auszukennen und ich mag gerne etwas lernen. Wir sollten das aber ausgliedern und dafür einen neuen Thread aufmachen.

[AbRiNgOi]

Es sollte doch relativ leicht sein mit dem Generator eine konstante Last zu erzeugen.

Die konstante Last aber bremst den Verbrennungsmotor zwischen den Zündungen ab. Wer hält bei einem normalen Verbrennungsmotor den Motor am laufen wenn zwischen den Zündungen die Luft im Zylinder wieder komprimiert werden muss? Wer bringt die Energie zum Luftautausch?
Im Leerlauf eine mittelgroße Schwungscheibe und bei der Fahrt das Fahrzeug selber als Schwungmasse.

Kurzum, damit ein Verbrennungsmotor zwischen den Zündungen nicht abstirbt benötigt dieser Energie. Wenn du den Generator als reine Last an den Verbrennungsmotor hängst, also wie du schreibst konstante Last, dann bricht die Drehzahl einfach nur zwischen den Zündung ein, je nach vorhandener Schwungmasse mehr oder weniger. Die Energie für Luftwechsel und Kompression kommt aus Drehzahlverlust und daher Energie aus allen drehenden Teilen. Lassen wir das Thema Schwingungen einmal weg, aber der läuft dann doch schon um einiges rauer als ein Verbrenner an einem Antriebsstrang mit viel höherer Masse.
So weit so gut, und wie gesagt bei allen mobilen Stromerzeugern genau so gelöst. Wie läuft aber nun die Drehzahlregelung ab? Um einen guten Betriebspunkt zu bekommen ist es notwendig ein sehr genaues Drehzahlband ein zu halten. Bei Konstanter Last des Generators wird diesem die Drehzahl die sich durch sein Bremsen ergibt recht egal sein. Der ist wie du schreibst mit konstanter Last nur damit beschäftigt kontinuierlich zu bremsen. (Schade, weil ein Generator könnte so viel mehr, siehe parallel Hybrid)
Der Motor (oder die Motorelektronik) muss nun die Drehzahl erfassen und die Drossel-klappe dazu regeln. Das alleine wäre zwar energetisch sehr gut, weil die Drosselklappe ausser Drosselverluste keinerlei Nachteile auf den Verbrauch hat. Da aber die Schwungmasse sehr klein ist, kann diese zwar verhindern dass der Motor zwischen den Zündungen abstirbt, aber nicht dass die Drehzahl sich sehr schnell ändern kann, das System ist sehr dynamisch, weil wenig Schwungmasse. Wenn es zu einer Drehzahlabweichung kommt, kann die Elektronik die Drosselklappe dementsprechend ansteuern, diese Veränderung aber kommt recht spät (einige Zündungen später) im Zylinder an, weil die Luft eben eine Zeitlang braucht von der Drosselklappe bis zum Zylinder zu gelangen. Dadurch kommt es zu einem niederfrequenten Schwingen. (also nicht Zündfrequenz, sondern ein Schwingen von einigen Herz um die Solldrehzahl) Auch das ist bei mobilen Stromerzeugern egal, in einem Fahrzeug aber mehr als unerwünscht.
Um nun schneller die Motorleistung regeln zu können wird eben wieder mit Momentenreserve gearbeitet was den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine bis zu 10% verschlechtert.

Da gibt es dann keine Lastwechsel. Und welcher Zwischenspeicher soll was von der Batterie fern halten? Die Batterie IST der Zwischenspeicher.
Unterschiedliche Lasten durch den Generator entstehen doch nur dann, wenn die Ausgangsleistung des Generators schwankt. Also sorgt man halt dafür dass der Generator konstant gefordert wird und speist den Strom dann halt in den Motor/Akku-Kreislauf ein. Wieviel Strom dabei dann direkt vom Motor genutzt wird und wieviel den Akku lädt variiert natürlich.

Genau, unterschiedliche Lasten durch den Generator entstehen doch nur, wenn die Ausgangsleistung des Generators schwankt.
Wenn wir also den oben geschilderten Fall, eben die Verwendung der Momentenreserve aber auch die Neigung zum Schwingen im niedrigen Herz Bereich verhindern wollen kann man die Drehzahl sehr genau über den Generator stellen. Also nicht als reine Bremse (= konstante Last) wie oben beschrieben und auch Stand der Technik, sondern einfach zum Beispiel mit 2000 U/min konstant drehen. Dann kann man gemütlich den Verbrenner dazu feuern und mit einer konstanten Drosselklappenstellung Leistung in die fix vom Generator eingestellten 2000 U/min einbringen. Mehr Leistung, einfach öffnen der Drosselklappe, alles ganz toll.
Bis die Welle reisst... Weil wenn wir die Drehzahl konstant halten, spielt der Generator "Schwungscheibe" nimmt also Energie bei der Verbrennung auf muss aber um die Drehzahl nicht wie oben beschrieben zwischen den Zündungen abfallen zu lassen Energie in den Motor schieben.... Daher schwankt die Leistung am Generator, dieser nimmt immer nur bei Zündung, wenn der Motor Anschiebt, muss das System aber dazwischen statt einer Rießen Schwungscheibe konstant auf 2000 Umin halten...