Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

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Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

Ioniq1234
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@noXan: Danke für die schöne Aufstellung und die Vergleiche.

Man kann sehr gut sehen, dass der Luftwiderstand deutlich mehr den Verbrauch beeinflusst als das Gewicht. Das ist auch logisch, da bereits bei etwa 50-60km/h die Überwindung des Luftwiderstandes mehr Energie kostet, als den Rollwiderstand auszugleichen. Bei 100km/h ist es noch deutlich mehr. Bei 150km/h spielt der Rollwiderstand nur noch eine Rolle im unteren Prozentbereich.

Auch spielt der Reifen und der Luftdruck eine erhebliche Rolle. Auch ob Sommer- oder Winterreifen. So einfach ist das also doch nicht mit dem Berechnen des Rollwiderstandes.
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Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

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noXan hat geschrieben: Natürlich kann man nun Argumentieren dass die Werte nicht repräsentativ sind und Model 3 Fahrer trotz höherem Systemwirkungsgrad schneller fahren als I3 und Ioniq Fahrer oder dynamischer Beschleunigen und weniger von der Rekuperation profitieren.
In dem Vergleich ist das definitiv ein echter Faktor. Wie viel der Wert ist, darüber kann man spekulieren, aber es ist ganz klar einer. Langstreckentauglich ist halt nur ein Model in der Auswahl und dieses wird dieses daher auch durchschnittlich mehr sehen. Und auf Langstrecke (Autobahnfahrt mit entsprechender Geschwindigkeit) ist elektrisch der Verbrauch nun einmal im Mittel höher.

Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

noXan
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Naja, beim Vergleich gehen wir ja von gleichen Bedingungen aus um alle Variablen außer das Gewicht zu bestimmen. Da hier der cr wohl der ominöseste Wert ist der so gut wie immer Auge*Pi angenommen wird paar Infos auf basis des I3 und des Michelin e*Primacy:

Da ich mich nicht mit den Werten in den Forum ohne Quellangabe zufrieden geben wollte, habe ich mich in der Vergangenheit die EU Verordnung zur Kennzeichnung der Reifen studiert aus welcher auch hervor geht, welchem Reifenlabel welcher cr ungefähr zugeordnet werden kann (weiter unten der Link) Die OEM seitig am I3 montierten Reifen haben Effizienzklasse B, welche einem cr von 6,6-7,7kg/t entspricht (es sind 6,7). Wenn man nun den seit 2021 verfügbaren Michelin e Primacy berücksichtigt, der in der für den I3 passenden Dimension nun die Energiefffizienz Klasse A statt B einhält hat dieser einen cr= <6,5kg/t. Mittlerweile habe ich den Wert 5,58kg/t recherchiert was fast schon revolutionär erscheint.

Nun rechnen wir einmal M*g*cr
1320*9,81*0,0067 = 86,76Nm (2,4kWh/100km)
1320*9,81*0,00558 = 72,26Nm (2,0kWh/100km)

Beides * 100.000m, also 100km und man hat joule oder ws. Diese wiederrum durch 3.600.000 und wir haben kWh/100km

Auf Basis des der Werte addieren wir jetzt einfach mal 200kg dazu und sehen was rauskommt:

1520*9,81*0,0067 = 99,91NM (2,8kWh/100km)
1520*9,81*0,00558 = 83,20NM (2,3kWh/100km)

Das heißt dass schwere Fahrzeuge stärker von niedrigen cr profitieren bzw. von größeren cr stärker beeinflusst werden, was auch für den Luftdruck gilt der das Walken vergrößern oder verkleinern kann. Die Werte werden per Norm auf einer ca. 2m Stahltrommel ermittelt und ein Reifendruck von 2,1 bzw. 2,5bar gewählt. In wie weit nun Beton oder Asphalt diese Werte verschlechtert kann ich nicht sagen, dazu habe ich noch keine Infos gefunden.

Nun haben wir den unumstößlichen Mindestunterschied von 0,15-0,2kWh/100kg. Es gibt einfach keine besseren Reifen auf dem Markt

Nun fehlen noch die Rekuperationsverluste, die man folgendermaßen (vereinfacht) berechnet. Die Basis ist die Berechnung der kinetischen Energie, die beim Beschleunigen zur Überwindung der Trägheit aufgewendet werden müssen. Nehmen wir mal 200 Rekuperationsvorgänge bei 50-0kmh an.
ekin = 0,5*M*V².(V = m/s)

Also
0,5*1320*13,89*13,89 = 127335 Ws oder 0,035 kWh davon bekommenalso wir im Bestcase 65% zurück (eher 50% oder weniger)
0,5*1520*13,89*13,89 = 146628 Ws oder 0,041 kWh

macht

0,01225kWh Reku Verlust
0,01435kWh Reku Verlust

Also 0,0021kWh zusätzlicher Verlust per Rekuperation von 50-0 und 65% Wirkungsgrad. Nun noch die 200 Wiederholungen als Annahme, und wir sind bei 0,42kWh/100km aufgrund der 200kg.

In Summe sind es also zumindest 0,15 eher 0,4kWh/100km per 100kg. Die Realfahrt zeigt bis zu 1kWh/100km

In diesem Zusammenhang kann ich also jedem den ePrimacy empfehlen ;)

https://eur-lex.europa.eu/legal-content ... 1e1003-1-1
https://eur-lex.europa.eu/legal-content ... 1)&from=DE
BMW I3(s) 120ah REX, BJ2014, 162400km, REX Anteil 10,4% - Akkutausch 1.2022 von 15,5kWh auf 39,2kWh

Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

Ioniq1234
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Sehr schön aufbereitet. Danke. Das hat Hand und Fuß :)

Die Werte 0,15-0,4 erscheinen mir auch viel plausibler als 1kWh/100km. Ich meine wie könnte sonst ein 1400kg Fahrzeug nur 11,5kWh/100km verbrauchen? Und das nichtmal im Vakuum.

Was mir noch nicht ganz klar ist, was die Rekuverluste mit der Rechnung zu tun haben. Um hier was zu berechnen, fehlen sehr viele Daten. U.a. der tatsächliche Wirkungsgrad in Abhängigkeit vom Akkugewicht. Und da dieser sehr wenig und auf der Autobahn praktisch nichts, ausmacht, kann man den doch vernachlässigen, oder?

Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

noXan
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Das kann man simplifizieren wenn man Proportional den gleichen Wirkungsgrad betrachtet der ohnehin höher ist als die Realität. Ich wollte damit zeigen dass bei höherer Masse und gleichen Wirkungsgrad die Verluste proportional gleich sind, Absolut aber höher je größer die Masse ist. Je besser der Wirkungsgrad und je seltener ich rekuperiere desto kleiner ist der negative Impact der höheren Masse. Darum ist es auch Sinnvoll so oft wie möglich zu Segeln, besonders bei schweren Fahrzeugen. Hier entfallen diese Verluste.

Das ist vollkommen richtig. Auf der Autobahn sind diese vernachlässigbar, in der Stadt nicht. Hier wurde auch keine Betriebsbremsung betrachtet. Die haut bei höherer Masse richtig rein, da quasi 100% Verlust

In dem Zusammenhang relativieren sich auch zu große Motoren zum Rekuperieren. Die smarte Alternative lautet vorausschauend fahren und Segeln. Mehr als die 0,2g im I3 halte ich persönlich für verzichtbar. Die Bremsscheiben wollen auch ab und zu gestreichelt werden um diese vor dem Korrosionstod zu bewahren.
Zuletzt geändert von noXan am Mi 12. Jan 2022, 00:27, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

buddha
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Wenn jetzt viele OEM feste Ausstiegsszenarien für ICE ankündigen, frage ich mich, warum sie sich nicht mit dieser (noch vorhandenen) Kompetenz einem 2...3 Zylinder Range Extender widmen, um die genannten Regelprobleme auf Generatorseite zu lösen.

Die Randbedingungen sind m.E. günstig:
1. Wenn ein großer Pufferakku vorhanden ist (man will schließlich 150...250km rein elektrisch), dann ist doch im Normalmodus bei Langstrecke ein reiner Konstantlastbetrieb möglich.
Dafür muss das genannte Schwungmassen/Generatorregelungsproblem gelöst werden. Das ist sicher ein wichtiges Detailproblem von entscheidender Bedeutung.
Wäre ein anderer Rex-Typ ev. besser geeignet?
Wankel?
FKLG? https://www.youtube.com/watch?v=7HmxNazMJVI (Die Ladedauer von 3h finde ich lustig. Das Video scheint schon länger her zu sein.)

2. Wenn der Akku leer ist, wäre deutlich mehr zu regeln und man erzielt sicher einen schlechteren Wirkungsgrad als bei 1. Das wäre allerdings eher Notbetrieb, da so ein EV mit Rex auch CCS laden soll.
Läuft der Rex bei längeren Strecken gleich von Anfang an mit, sinkt je nach Akkuzuspeisung der Energieinhalt des Akkus, aber bei guter Rex-Auslegung, nur langsam. Wenn z.B. aller 500...600km CCS-Laden auf Autobahn anstünde, ist das sicher kein Thema.
Zuletzt geändert von buddha am Mi 12. Jan 2022, 00:14, insgesamt 1-mal geändert.

Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

buddha
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AbRiNgOi hat geschrieben: Wenn man probiert den PHEV dadurch zu verbessern, in dem man den Verbrenner optimiert macht man sich aber sehr, sehr glaubwürdig. Die Verwendung eines Verbrennungsmotors im Automobil wird am 29. Januar genau 136 Jahre alt. 136 Jahre Entwicklung mit extrem viel Geld dahinter. Und jetzt, wo der Hybride als letzte Verbrenner Möglichkeit gesehen wird, da kommt man und sagt, hy, da geht noch was. Der Wirkungsgrad geht locker über 50%, eh klar weis man dich schon immer.
Also entweder sind die Entwickler die letzten 136 Jahre die größten Deppen gewesen oder die größten Arschlöcher. Jetzt von einmal sollen 50% Wirkungsgrad überhaupt kein Problem darstellen? Und dann, ja dann ist der serielle Hybrid besser als ein reiner Verbrenner. Aber halt, was wäre wenn wir den super Verbrenner klassisch in einem PKW verbauen? Auch gleich mit den tollen Null-Vibrationsmode. Das kann man leider erst seit 2020, vorher war das technisch alles unmöglich, ja, ja.

Solche Ankündigungen über den 1Liter (Verbrauch) Motor gibt es seit den 80ern. Der Audi A4, damals Audi 80 wurde als 3 Liter Fahrzeug das effizienteste überhaupt und wurde nie geschlagen. Aber sicher, 1 Liter Verbrauch werden wir in ein paar Jahren haben, so die Techniker in den 80ern. Das ist fast vierzig Jahre her, damals haben alle 100 Jahre Automobil gefeiert. Und was haben wir jetzt? Nicht einmal mehr den 3 Liter Verbrauch des alten Audi 80.

Entweder geht es nicht oder wie gesagt es war eine ganz groß angelegte Bescheißaktion.

Da ich aber eher nicht der Typ bin, an eine Verschwörungstheorie zu glauben, würde ich doch sagen, nach 136 Jahren ist der Verbrennungsmotor aus entwickelt. Anders ist das nicht zu erklären.
Na ja - betrache es mal so:
Einen seriellen Extender, der dazu nicht einmal oft gebraucht wird (nur längere Strecken) hat sicher noch kein OEM wirklich als Entwicklungsziel ausgegeben.

Der 150...250km-Akku hat immer Vorrang, weil das ökologischer und ökonomischer ist. Aber für die geringeren Anwendungsfälle von Langstrecken ein darauf abgestimmtes Aggregat zu nutzen, würde ich sehr gute Chancen einräumen. In Summe ist das ein BEV mit Backup und kein PHEV mit ICE und Hilfsakku.

Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

noXan
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Du beschreibst hier ziemlich genau den I3 REX der grundsätzlich dieses Puffern zulässt, ohne dass du etwas im Bezug auf die Fahrdynamik merkst. Leider fängt er dann wie blöd zu drehen an wenn der definierte "Haltepunkt" zu weit unterschritten wird. Gleiches gilt wenn der Akku in die Region kleiner 3,5% kommt, da eine Reduzierung der Leistung am Rad vermieden werden soll. Da sinkt entsprechend der Wirkungsgrad und auch die Akustik ist eher "naja" bei 4800-5000upm. Auf der Autobahn hilft da nur ausschalten und wieder einschalten, um den Haltepunkt wieder etwas tiefer zu setzen und den REx wieder bei 3500upm und 90% Last zu halten. Alles über 110-120 kmh muss beim I3 durch den Akku gepuffert werden, da hier der REx zu wenig Leistung liefert. Man darf sich von den rund 25KW Leistung auch nicht im Bezug auf die angezeigten kWh/100km täuschen lassen. Beispielsweise muss bei 150kmh der REx das 1,5 fache des Werts in kWh/100km zur Verfügung stellen, da die 100km in unter 60min erreicht werden. Da werden zb. aus 30kWh/100km dann 45KW die der REx liefern muss. Daher scheinen Motoren mit rund 35-40KW als gute Größe, wobei eine entsprechende Regelung und ein passend dimensionierte Akku vorausgesetzt, auch 20KW ausreichend wären. Hängerbetrieb ist dann aber eher nicht.

Bzgl. Wartungsaufwand kann insofern Entwarnung geben, da mein REx bis jetzt rund 120h und 15000km lief. Da dieser Motor für min 1000h im Maxiroller ausgelegt wurde, wird der Verschleißtot in diesem Leben eher nicht auftreten.

REx Konzepte sind in Asien stark im Kommen. Damit werden die PHEV endlich zu dem was deutsche OEMs lange versprochen haben. Nicht das Schlechte beider Techniken sondern das Gute. Das bedingt aber ein Umdenken von *Motor muss in allen Betriebszuständen und Drehzahlen sauber laufen, gut am Gas hängen, dabei überall die Abgaswerte einhalten usw* zu *ich konstruierte einen einzig auf Effizienz, Laufruhe und Simplifizierung getrimmten Motor, bei dem ich die Betriebspunkte so wähle dass die Unarten nicht zum Tragen kommen*. Das geht so nur in entkoppelten Systemen

Obrist hat das mMn wirklich gut gemacht, ebenso wie Mazda mit dem Wankel. Der REx im I3 ist da eher das Stiefkind das als Maxiroller geboren wurde ;)

Bestreben bzgl. Wankel REx gab es übrigens auch seitens deutscher OEMs. Audi rüstete den A1 etron damit aus, gekommen ist er nie. Es war einfach noch nicht die Zeit dafür gekommen.
Zuletzt geändert von noXan am Mi 12. Jan 2022, 01:03, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

buddha
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Da kann ich nur zustimmen.
1. i3 Rex ist nicht optimal konstruiert. Wie auch? Das Teil hatten sie im Regal liegen und wurde sicher nur adaptiert.
Etwas Frisches, genau auf die Anforderung Abgestimmtes wäre sicher effizienter.
Auch die Software könnte zu Verbesserung beitragen, indem z.B. die unnötigen Kaltstartphasen vermieden werden indem die Routenplanung sauber berücksichtigt wird. Zusätzliche manuelle Übersteuerung für den Notfall wäre wünschenswert.

2. Vielleicht sind die Asiaten nach Tesla die nächsten Augenöffner für die deutschen Autobauer. Die deutschen OEM reagieren spät, aber wenn, dann meist noch so, dass sie gerade noch die Kurve bekommen.
PHEV's durch BEV's mit Extender zu ersetzen, wäre mal etwas sinnvolles. Hr. Habeck (und unser Klima) braucht nur den Nachweis, dass das Fahrzeug möglichst viel im BEV-Modus fährt. Das wäre konstruktionsbedingt gegeben.

Den A1-Wankel habe ich auch beim Studium dieser Sammlung gefunden:
viewtopic.php?f=13&t=32461
Ist aber über 10 Jahre her:
https://www.spiegel.de/auto/aktuell/e-a ... 37483.html

Re: Sind PHEV manchmal die bessere Alternative zu BEV?

buddha
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Ich kommentiere:
Odanez hat geschrieben: Die Vorteile eines größeren Akku liegen dabei auf der Hand:
- Viele Leute fahren auch gelegentlich Langstrecke. Je größer die elektrische Reichweite, desto einfacher oder mit höheren Stromanteil können diese Strecken bewältigt werden
Wieso sollte man für "ab und zu" einen großen Akku vorhalten?
Der ist schwer, frisst erhebliche Ressourcen und ist deshalb ökologisch bedenklicher als ein kleiner Akku.
Mit kleinem, alternativen Aggregat, bekommt man das Langstreckenproblem sicher effizienter gelöst.
Odanez hat geschrieben: - Größere Akkus bedeuten mehr Flexibilität beim Laden. Man kann umso mehr laden wann man will und nicht wann man muss. So kann man sich aussuchen wenn man einen variablen Stromtarif hat oder eigene PV auf dem Dach dann zu laden wenn es am günstigsten ist. Das ist übrigens auch Netzstabilisierend. Kleine Akkus tragen dagegen fast garnicht zur Netzstabilisierung bei.
Richtig - es ist ein Komfortgewinn. Leider geht dieser wieder stark zu Lasten der Umwelt (Ressourcen für Akku).
Bewerte Netzstabilisierung durch EV-Akkus nicht über. Im worst case sind viele EV's unterwegs (nicht angeschlossen) und das Netz muss es ohne sie schaffen. Mobile Speicher sind daher nur bedingt nutzbar.
Odanez hat geschrieben: - In Zukunft wird V2G immer mehr eine Rolle spielen, so übernimmt das Auto immer mehr die Rolle des Akkuspeichers für das Haus, und kann die Energie an diesen wieder bei Bedarf abgeben. Je größer der Akku, desto größer der Grad der Autarkie.
s.o.
Das wird häufig überbewertet. Ein Stahlwerk kann nicht darauf warten, bis sich Tausende EV's zur Stromlieferung gefunden haben. Es bedarf fester, 24/7 verlässlicher Speicher.
EV-Akkus kann man im home-Bereich "verbasteln", aber nicht in der Industrie einer Exportnation mit energieintensiven Industrien.
Odanez hat geschrieben: - Größere Akkus halten länger. Es werden weniger Vollzyklen benötigt, und man verringert das Risiko vorzeitig einen defekten Akku zu haben, weil er schon durchgeritten ist. Auch kann ein größerer Akku mehr Lade- und Entladestrom vertragen. Das normale Fahrverhalten ist für einen größeren Akku schonender.
Auch große Akkus altern unabhängig von der C-Rate => kalendarisch. Es ist nicht sinnvoll, viele (teure) kWh vorzuhalten, wenn diese nicht oft genutzt werden. Nach 10J. hat auch ein 200kWh nur noch 80...90%.

Wenn ich nur 40kWh (200km) für 95% Nutzung benötige und 200kWh für 5% Langstrecke, kaufe ich mir keine +160kWh "auf Halde".
Zusatzmasse, Ressourcen und Kosten stehen in keinem Verhältnis zum Nutzen.
Odanez hat geschrieben: Wie ich schon erwähnte, das Mehrgewicht ist für den Verbrauch fast vernachlässigbar. Die einzigen Nachteile sind der erhöhte Ressorucenbedarf den Akku herzustellen, und die Anschaffungskosten, sowie den eventuellen Platzbedarf so eines Akkus im Auto selbst.
Jedes Bauteil, Radlager, Bremsen, Räder, Reifen etc. müssen für das erhöhte Gewicht größer dimensioniert werden. Nicht umsonst kommen dabei häufig dicke SUV mit entsprechenden Preisen heraus. Bei späteren Wartungen setzen sich die (unnötigen) Bauteilkosten fort.
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