Konzept für Range-Extender E-Auto

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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

ubit
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B.XP hat geschrieben: Witzig ist halt, dass das Auto, das du beschreibst, ziemlich genau dem A1 e-tron entspricht. :mrgreen:
50 km elektrische Reichweite und "Versuchsballon seit 2013"? Ich denke beim REX-Fahrzeug eher an 200 km Praxisreichweite - aber grundsätzlich magst Du Recht haben.

Ciao, Udo
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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

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Ob ich nun für einen Hybriden bin oder nicht, egal ob PHEV, sHEV, PS oder sonst etwas, nach hinten geschoben... :(

Nach 15 Jahre Entwicklungstätigkeit im Bereich Hybridfahrzeuge habe ich meine ganz eigene Meinung zu diesem Thema. Das fängt damit an, wenn man sich das ganze Thema Abgasnachbehandlung und Tanksystem antut, gleich einen "normalen" Verbrennungsmotor verbauen kann, der nicht entweder aus einem Blockkraftwerk oder Rasenmäher an die Abgasnorm herangebracht werden muss. Hier einen Benzindirekteinspritzer ohne Partikelfilter zu verwenden wie VW das gemacht hat ist natürlich wieder die andere Sinnlose Seite (Drohende Fahrverbote für GTE...)
Also einen kleinen aber feinen Saug-Benziner, zum Beispiel den kleinsten Lupo Motor (4 Zylinder, 1Liter, 37 kW).
Der treibt den kleinen mit 5,6l über die Landstraßen. Nicht so toll, aber besser als alles was heute als REX so verkauft wird.

Wenn wir nun einen sHEV ansehen, so verliert der immer Energie im Motor/Genarator Verbund wenn man mit Verbrenner fährt, egal mit wie viel Prozent elektrisch. Der Vorteil des stabilen Betriebspunktes wird hier wieder verspielt.
Wenn man einen pHEV (Parallelhybrid, nicht zu verwechseln mit PHEV einem Plugin, weil ein sHEV ist auch ein Plugin...) verliert der gerade bei elektrischer Fahrt sehr viel Energie im Getriebe. Der Wirkungsgradgewinn bei hohen Geschwindigkeiten wird dadurch aufgefressen, für Deutsche aber scheinbar der wichtigste Betriebspunkt. Genau da punktet der parallel Hybride.

Es bleiben daher nur zwei Varianten übrig: der Achsen-Hybride (Outlander, Volvo, i8) und der Powersplit (diverse Japaner).
Der Achsen-Hybride benötigt wieder ein Getriebe, aber der Elektroantrieb ist wie bei einem EV direkt an einer der Antriebsachsen. Neben dem Getriebe sind beide Achsen mit einem Antrieb natürlich auch mit dem dazugehörigen Raum Bedarf ausgestattet.

Der Powersplit hingegen hat alles in einem Block, Verbrenner, Generator, Antriebsmotor aber kein Schaltgetriebe. Der Antriebsmotor ist direkt mit den Antriebsrädern verbunden, es ist also ein echter BEV, Batterie - Motor - Räder. Mit diesem Fahrzeug kann man Verbrauchswerte wie mit einen EV erreichen.

Der Verbrenner und der Generator werden nun mittels des Powersplit (einem stink normalen Planetengetriebe) verbunden. Der Generator am Sonnenrad, der Verbrenner am Planetenträger. (Am Hohlrad angeschlossen der Antriebsmotor und die Antriebsräder fest miteinander verbunden)

Genauso wie in einem sHEV kann der Verbrenner unabhängig laufen, auch im Stillstand, der Generator und der Planetenträger drehen gleich schnell, Strom wird erzeugt. Wenn der Wagen fährt dreht das Hohlrad mit, will ich diese Drehung nicht am Verbrenner sehen, muss der Generator langsamer drehen oder stehen. Die Energie fließt dann automatisch nicht in den Generator und über die Batterie auf den Antriebsmotor sondern direkt auf die Räder. In genau der Drehzahl und Drehmoment wie das der Optimierer gerade berechnet hat. Was Zuviel ist schluckt der Generator in Drehzahl und Drehmoment.

Wenn ihr mich fragt, einfach genial. Es gibt kein mir bekanntes HEV Konzept, welches all diese Vorteile bietet und auch nur in einer Disziplin besser wäre. Im Aufbau ist der Generator/Motor Teil nicht größer als ein klassisches Schaltgetriebe. Man kann daher jeden Verbrenner damit sofort einsetzen. Nur wohin mit der Batterie?
Genau dieses Problem muss man lösen, bis heute kenne ich keinen PS-HEV mit nennenswert großer Batterie und einer Schnellladefunktion. Die Integration der Batterie ist doch heute schon Standard, oder? Also warum gibt es das noch nicht?
Wenn man sich heutige EVs ansieht, ist der Motorraum auch irgendwie gefüllt, da würde genug Platz sein für einen solchen PS-HEV. Klar, der Auspuff muss irgendwie nach hinten, der Tank nimmt Platz im Kofferraum weg.... Ist halt ein Hybride, der braucht alles, Auspuff, Batterie, Tank, Kat....

Daher meine Meinung: Einen REX mit Powersplit Einheit, 20kWh Batterie mit 50kW CCS Ladung. Reiner Verbrennerbetireb muss mit 6Liter möglich sein, reiner Elektroantrieb unter 15kWh/100km.

PS: ab 80kmh muss der Verbrenner mit laufen, weil sonst der Generator zu schnell gegendrehen müsste. Aber ich denke diese Einschrenkung kann man hin nehmen, einige Toyota laufen aber mit ungefeuerten Verbrenner... das ist aber Geschmackssache.
Zuletzt geändert von AbRiNgOi am Mi 23. Jan 2019, 14:03, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

ubit
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Welcher Vorteil wird denn in welcher Weise "verspielt", wenn man als REX eine Dreckschleuder einsetzen würde?
Mit einem 40-60 kWh-Akku wäre ja gerade der Witz an der Sache das Otto-Normalfahrer den REX praktisch nie einschalten müsste. OK - vielleicht mal wenn er mit 200 km/h über die Autobahn rasen will. Aber im normalen Alltag sollte zumindest wenn man zu Hause laden kann der reine Akkubetrieb meist reichen.
Wenn Otto-Normalfahrer nun 15000 km im Jahr abreißt und dabei einmal im Jahr 1200 km Hin- und Rückfahrt in den Urlaubsort braucht: Wie wirkt sich das auf den CO2-Ausstoss aus? Selbst wenn der REX 10 l/100 km verbraucht und der vergleichbare Verbrenner mit 6l/100 km auskommt sind das:

15000 km im Jahr = 150 mal 6 Liter = 900 Liter Brennstoff
vs.
1200 km mit REX. 600 km pro Strecke. Davon 200 km elektrisch. Bleiben 800 km bei denen der REX arbeitet.
8*10 = 80 Liter Brennstoff

Nicht mal 10% des Verbrenners...

Mit entsprechender Konsequenz beim CO2 Ausstoss (und sonstigen Schadstoffen).

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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

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ubit hat geschrieben:Mit einem 40-60 kWh-Akku wäre ja gerade der Witz an der Sache das Otto-Normalfahrer den REX praktisch nie einschalten müsste. OK
Einerseits weil wenn ich einen 60kWh Akku habe, weder einen noch größeren Akku brauch noch einen Verbrenner. Die Idee am REX ist ja, 90% der Fahrten mit dem sehr kleinen Akku abzudecken und dann ohne Laden bis Griechenland zu fahren. Pinkeln muss man zurückhalten.

Andererseits weil ich vielleicht einfach die Perfektion liebe...

Nachtrag:
http://www.priuswiki.de/index.php?title=PSD

Bild

so klein kriegst Du Deinen REX aus einem Rasenmäher + Antriebsmotor gar nicht hin....
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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

ubit
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AbRiNgOi hat geschrieben:Einerseits weil wenn ich einen 60kWh Akku habe, weder einen noch größeren Akku brauch noch einen Verbrenner.
Wieso brauchst Du dann keinen Verbrenner bzw. keinen größeren Akku? Das hängt halt doch stark von diversen Faktoren ab. Allen voran das persönliche Fahrprofil. Aber auch davon wo und wie man laden kann. Mit einem 60 kWh-Akku dürften die Allermeisten locker über die komplette Woche kommen. Auch als Laternenparker. Viele sogar über 2 Wochen. Es reicht also, wenn am Wochenende eine Lademöglichkeit zur Verfügung steht z.B. während man ohnehin den Großeinkauf fürs WE macht. Alternativ genügt es wenn man am Arbeitsplatz laden kann.

Natürlich ist das reine BEV irgendwie "eleganter". Von mir aus "perfekter". Aber die Welt ist halt nicht perfekt. Und im nächsten Schritt auf dem Weg in die e-Mobilität müssen wir in erster Linie die Käufer überzeugen. Das geht am Einfachsten wenn die "neue" Technik keine Einschränkungen erfordert. Und das ließe sich mit so einem REX locker erreichen. Man nimmt einfach den ganzen Gegnern mit so einem Konzept den Wind aus den Segeln. Fast alle ständig vorgebrachten Argumente warum e-Autos Mist sind fallen in sich zusammen. Besser machen kann man es "hinterher" immer noch. Irgendwann werden Akkus vielleicht sogar so billig, klein, leicht und "schnell" das man auch 200 kWh in einen Kleinwagen packen und diesen in 10 Minuten laden kann. Das wird aber leider wohl noch etliche Jahrzehnte dauern - wenn überhaupt.

Ciao, Udo
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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

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Klar, ich spreche vom Konzept her ja nicht gegen einen REX, ich bin halt aus meiner Erfahrung heraus zu der Erkenntniss gekommen, dass der 1l 4 Zylinder und dem PSD die perfekte Lösung ist, im Prinzip natürlich egal wie viel Batterie da noch im System drinnen steckt, das ist eine andere Diskussion.

Man denkt eben der kleine Zweizylinder ist billig und einfach reingeschoben. Die Tücke liegt aber im Detail. Klar, einen Frunk kannst Du dir mit PSD dann abschminken.

Den REX den Du baust, ist eben ein EV mit Notstromaggregat. Der REX mit PSD ist aber mehr, der kann die Langstrecke wirklich ohne Einschränkung Tausende Kilometer fahren und ersetzt den Verbrenner zu 100%. Weil mit dem 9 Liter Tank vom i3 wird niemand glücklich, da stehst Du öfter an der Tankstelle als das Nachladen dauern würde. Der nimmt Dir maximal die Reichweitenangst, mehr nicht.... Und der Sound, einfach schrecklich.
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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

ubit
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Der REX den ich möchte schafft 15-20 kW (bzw. so viel wie das Fahrzeug bei 130 km/h auf der Autobahn braucht) und hat einen 60l-Tank ;-) Kurzfristige Lastspitzen muss der normale Akku ausgleichen - so viel Restkapazität sollte er halt haben. Was da nun für ein Motor drin sitzt ist mir ziemlich schnuppe. LPG hätte halt Charme weil es eine ganz brauchbare Infrastruktur dafür gibt, es kosten günstig verfügbar ist und wir auf absehbare Zeit ohnehin genug davon produzieren als "Abfallprodukt" anderer Prozesse.

Von mir aus darf es aber auch gerne ein normaler Benzinmotor oder Diesel sein. Gerne auch ein Wankelmotor. Zweitakter muss nicht sein. Eine kleine Gasturbine ginge auch - die dürfte aber vermutlich zu teuer werden. Dein Konzept scheint auch nicht wirklich billig zu sein, oder? Denkbar wäre auch Brennstoffzelle ;-)

Ob man so ein Teil nun wirklich BRAUCHT spielt eigentlich keine Rolle. Wichtig ist das die Mehrheit der Menschen halt aktuell glauben das Autos nur dann sinnvoll nutzbar sind wenn sie in 5 Minuten vollgetankt sind und dann 800-1000 km mit 250 km/h fahren können. Schau' einfach mal z.B. ins Heise-Forum. Da gibt es regelmäßig Nachrichten zur e-Mobilität - und anschließend immer sehr lustige Diskussionen bei denen man die Vorurteile gegen die e-Mobilität wunderbar sehen kann:

* Mit den Dinger kommt man ja nur 100 km weit
* Im Winter ist die Reichweite nur halb so hoch
* Überall Steckdosen an den Straßen - sieht doof aus und ist nicht machbar
* Akkus halten 300-500 Ladezyklen. Also sind sie nach 3 Jahren kaputt
* Ausgediente Akkus sind Sondermüll
* Im Winter muss man im e-Auto frieren
* Das Stromnetz bricht zusammen wenn auch nur 10% auf e-Autos umsteigen
* So ein e-Auto wiegt 3 Tonnen und verbraucht deshalb deutlich mehr als ein 1,5t-SUV
* Wasserstoff ist eh besser
* Der Umwelt nutzt das gar nichts - die Akkuproduktion stößt mehr CO2 aus als die Verbrenner
usw.

DAS ist aktuell das Hauptproblem der e-Mobilität. Und die Tatsache das gefühlt 80% der Politiker genau diese "Argumente" im Kopf haben.

Ciao, Udo

P.S.: Das mit dem "Notstromaggregat" ist ja gar keine schlechte Idee. Genau als solches sollte das ja auch genutzt werden. Im Notfall liefert es den nötigen Strom. Und möglichst NUR dann. Ansonsten bitte brav den Akku laden und elektrisch fahren.
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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

umali
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@AbRiNgOi
Dein bevorzugtes Konzept erscheint mir leider zu komplex. Auch die 80km/h-Einschränkung ist nicht wirklich praxistauglich.
Das Grundsystem muss EINFACH sein und da hat der sRex als reines Akkuladegerät entscheidende Vorteile. Elektrische Kopplung ist nun mal deutlich einfacher/günstiger zu bewerkstelligen als mechanische.

@ubit
...und ich dachte schon, ich wäre allein :-).
Sehr schön auch Dein Brennstoffvergleich 900 vs. 80l.

Gibt's auch kleine Sauger mit 2- oder 3-Zylinder aus dem Regal?
Der KPSG-Motor war ein 2-Zylinder mit 30kW elektrischer Abgabeleistung (2x 15kW-Generator). JP und der Ing. hatten auch was von optionalem Turbo gesprochen, um höhere Leistungen zu ermöglichen. 30kW elektrisch (ohne Turbo), ist aber schon jetzt praxistauglich.

@Karlsson
Ja - ich bin als Ing. tätig, aber nicht in der A-Industrie. Letztlich ähneln sich die grundlegenden Aufgabenstellungen.
Wenn mich einer fragt, würde ich den Job bei der sRex-Entwicklung annehmen. Es juckt regelrecht in den Fingern, wenn man die OEM beim Nichtstun sieht.
Allerdings nützt kein sRex, wenn man den OEM nicht mitnimmt. Der muss schließlich das Teil am Ende ins Auto verfrachten und verkaufen.

VG U x I

Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

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ubit hat geschrieben:Dein Konzept scheint auch nicht wirklich billig zu sein
Und genau das zweifle ich an. Wenn ich mir das ganze Getöse mit Abgasanlage, Tank, Kat usw. schon antue ist der 4 Zylinder Massenmotor im Preis unschlagbar. Der Einbau im Werk wie gewohnt. Das PSD nur so groß wie eine Cocacola Dose und im Preis + Wartung wie jedes Untersitzungsgetriebe im EV. Um einige Prozent mehr Preis die 100% Verbrenner Performance bei gleichzeitiger 100% EV Performance. Der Prius ist nicht teurer als ein Verbrenner, dann kommt "nur" noch die große Batterie dazu.

umali hat geschrieben:Dein bevorzugtes Konzept erscheint mir leider zu komplex
Es ist vielleicht komplex um es zu verstehen, der Aufbau ist einfacher als der sREX, siehe Schnittbild, da ist nix drinnen was der sHEV nicht auch hätte. (nur der Planetensatz ist tricky verbaut).
umali hat geschrieben:Auch die 80km/h-Einschränkung ist nicht wirklich praxistauglich
Kommt darauf an, ich kann ja schneller fahren, eben nicht im EV Mode. Der Verbrenner hat dadurch keine Einschränkung. Ein Tesla EV mit 200km/h rein Elektrisch ist halt nicht. Aber in der Verwendbarkeit gleich.

Dieses Problem hat übrings der alte Ampera mit ähnlicher Technik gelöst in dem man die Drehzahl des Generators und die des Antriebsmotors addieren konnte und so 140km/h rein elektrisch fahren ermöglichte. Nachteil dabei, ich benötige Kupplungen um den Verbrenner ab zu Kuppeln...
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Re: Konzept für Range-Extender E-Auto

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Also: Motor + Generator + Powersplit-Einheit ist billiger als Motor + Generator? Sorry, aber diese Logik kann ich nicht nachvollziehen ;-)
Einziger Vorteil Deiner Variante ist doch der direkte Antrieb der Räder mit dem Verbrennungsmotor. Wenn wir bei einem normalen Generator von einem Wirkungsgrad von ca. 30-40% ausgehen würde man also 60-70% Energie sparen wenn die Leistung vom Verbrenner komplett an die Räder geht. Abzüglich des Wirkungsgrads des Planetengetriebes - also wohl etwa minus 5%.

Das gilt aber auch nur dann, wenn die Leistungsabgabe des Verbrenners voll auf die Räder geht. Das wird eher nicht der Normalfall sein. Wenn man nun nur 50% davon braucht geht der Rest in den Generator. Schon spart man nur noch halb so viel.

Wenn man nun noch davon ausgeht das der Verbrenner nur 10% der Zeit überhaupt benötigt wird (und das ist bei ausreichend dimensioniertem Akku noch sehr hoch geschätzt) liegt die Gesamteinsparung bei nur noch 3% gegenüber dem "entkoppelten REX". Das erkauft man sich dann durch eine kompliziertere Mechanik und eine regelmäßige Wartung - vermutlich auch Ölwechsel da das Planetengetriebe wohl eher nicht "trocken" laufen wird. Außerdem erzwingt das Konzept eine bestimmte Anordnung der Komponenten und braucht Platz. Wenn ich nun DEINEN Motor und Generator nehme, auf das Planetengetriebe verzichte und die Räder nur noch elektrisch antreibe wird die Konstruktion auf jeden Fall einfacher - und billiger.

Zugegeben: Aus technischer Sicht ist Dein Konzept geradezu unverschämt elegant. Wirtschaftlich halte ich es aber für nicht sinnvoll.

Ciao, Udo

P.S.: Wie sieht es bei dieser Konstruktion eigentlich mit der Rekuperation aus? Klar: Die Getriebeverluste gehen da auf jeden Fall ab. Aber man muss ja auch dafür sorgen das die Rekuperation den Verbrenner nicht "abwürgt". Und das Planetengetriebe darf nicht blockieren.
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