Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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folder Mi 13. Mär 2019, 11:44
Eine Frage an die Technik-Spezialisten, daher bitte nur technisch fundierte Antworten!
Mich interessiert, wie die Verbrauchsanzeige pro Strecke (Wh/km) im Bordcomputer eines E-Autos genau funktioniert.
Theoretisch sind ja zwei Szenarien denkbar:
  1. Kontinuierliche Messung des Stromflusses, wie bei einem Ampèremeter, und Umrechnung der Messwerte auf die Strecke. Problem: Je nach Sampling-Rate können Spitzen und Tiefen wegfallen und dadurch kann das Messergebnis über einen längeren Zeitraum ungenau werden.
  2. Messung über den Verlauf der Zellenspannung, diese nimmt ja mit der Energieentnahme ab, und durch Umrechnung auf die Strecke lässt sich ein Verbrauch ermitteln. Problem: Das Messystem muss kalibriert sein, um eine bestimmte Zellspannung einem bestimmten Energieniveau zuordnen zu können. Zudem ist die Zellspannung in einem großen Akkupack vermutlich nicht vollständig homogen, d.h. es kann Zellen mit mehr und welche mit weniger Spannung geben. Auch dadurch können sich Ungenauigkeiten ergeben.
Welche der beiden Methoden wird bei heutigen E-Fahrzeugen angewandt? Gibt es noch eine andere Möglichkeit, die zum Einsatz kommt?
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Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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folder Mi 13. Mär 2019, 11:55
Die mir bekannten Varianten funktionieren auf der Anforderseite des Energiemanagers. Der Verbrauch kommt dann aus einer Modellrechnung aus Heizanforderung, Beschleunigungsanforderung, etz. .

Zu Deiner Methode 2: Die Zellspannung ist nur im unbelasteten Zustand ein Maß für die Ladung in der Zelle. Während der Fahrt oder während des Ladens kann man aus dieser Spannung keinerlei Rückschlüsse auf die vorhandenen Energie im Akku ziehen.
Bei vielen Fahrzeugen wird daher nach Stillstand des Fahrzeuges neu berechnet und so steht nach der Standzeit ein anderer Wert auf der Vorhersage. Je nach Modell mehr oder weniger als noch während der Fahrt angezeigt wurde. Deine Methode 2 wird also immer dann verwendet, wenn das Fahrzeug gestanden ist und so eine exakte Messung der verwendeten Energie möglich ist. Da es aber einen Unterschied zwischen der "Long Distanz" Messung und der "Short Distanz" Bewertung gibt, kann nicht mit der zurückgelegten Strecke gerechnet werden, sondern mit dem Energie Verbrauch der beiden Mess-Distanzen aus der Modellrechnung, korrigiert um die tatsächlich vorhandene Energie laut Spannungsmessung. Generell wird aber der short-distanz Wert stark überbewertet (finde ich) um so eine schnellere Reaktion der Fahrweise auf die Reichweiten vorhersage zu bekommen.
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Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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Jake1865
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folder Mi 13. Mär 2019, 12:37
Umrichter aus dem Industriebereich können sowohl Leistung als auch Energie, messen und anzeigen.
Dann hätte man zumindest den Energieverbrauch der E-Maschine.
Um alle Verbraucher zu erfassen, müßte man wahrscheinlich wohl direkt die Spannung und den Strom des Akkus messen und daraus Leistung und Energie berechnen. Strom könnte man relativ einfach über den Spannungsabfall eines Shunts messen.

Mich würde auch die genaue Methode interessieren.
Vor allem die Genauigkeit

Gruß Jake
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Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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Helfried
folder Mi 13. Mär 2019, 12:40
phonehoppy hat geschrieben:
Mi 13. Mär 2019, 11:44
[*]Kontinuierliche Messung des Stromflusses, wie bei einem Ampèremeter, und Umrechnung der Messwerte auf die Strecke. Problem: Je nach Sampling-Rate können Spitzen und Tiefen wegfallen und dadurch kann das Messergebnis über einen längeren Zeitraum ungenau werden.
Ich denke schon, dass einfach ein Integral über den Stromfluss gemacht wird. Sollten kurze Stromspitzen tatsächlich nicht erfasst werden, wäre das ja nicht so schlimm, weil sie eben kurz und unbedeutend sind. Allerdings stelle ich mir heutige Computer schon hinreichend schnell genug vor, um eine vernünftige Sampling Rate zu schaffen.
Also so machen es zumindest meine Modellhubschrauber seit vielen Jahren mit sehr hoher und hinreichender Genauigkeit. Der Helikopter würde einfach herunterfallen wie gefrorene Schei…. aus der Düsenfliegertoilette, wenn sich der Computer verrechnen würde. :)

Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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Jake1865
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folder Mi 13. Mär 2019, 12:58
Mit Strommessung allein bekommt man keine Leistung oder Energie.

Gruß Jake
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Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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Helfried
folder Mi 13. Mär 2019, 13:03
Ja ok, die Spannung auch zu messen ist ja trivial.

Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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folder Mi 13. Mär 2019, 13:39
Die Leistung auf der Verbraucherseite zu messen und aufzuintegrieren nützt garnix, wenn ich wissen will, welchen Ladezustand der Akku hat, weil ich an dessen Innenwiderstand je nach Entnahmerate viel (bei manchen Fahrzeugen bis zu 20% bei hoher Entladerate !) oder wenig ( kleiner 1% bei sehr gefühlvollem Gasfuß) Energie verbraten kann.

Strom zu messen und aufzuintegrieren (also letztlich Ladung = Coulomb) ist hingegen sehr genau, da der Coulomb-Wirkungsgrad von Akkus weit über 99,9% liegt, ja liegen muss, weil sie sonst einen sehr frühen Tod sterben.

Gruß SRAM
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Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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Jake1865
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folder Mi 13. Mär 2019, 13:47
wenn ich wissen will, welchen Ladezustand der Akku hat,
Das will hier aber keiner Wissen.
Siehe Titel.


Gruß Jake
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Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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folder Mi 13. Mär 2019, 14:00
Welchen Sinn sollte sonst eine Verbrauchsanzeige haben ???

Gruß SRAM
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Re: Technik: Wie entsteht die Verbrauchsanzeige beim E-Auto?

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folder Mi 13. Mär 2019, 14:53
SRAM hat geschrieben:
Mi 13. Mär 2019, 14:00
Welchen Sinn sollte sonst eine Verbrauchsanzeige haben ???
Ich meinte die Anzeige, die den Verbrauch in Wh pro gefahrene Strecke in km anzeigt. Dabei ist der Ladezustand ja unerheblich. Ich will ja da nur wissen, wieviel Energie ich pro Kilometer verbrauche.

Da gibt es ja schon eine Menge unterschiedliche Strategien. Z.B. müsste ja der Verbrauch pro km im Stand bei eingeschalteten Nebenverbrauchern gegen Unendlich gehen, ich kenne aber kein Auto, das das wirklich so anzeigt. Also muss es irgendwie eine Mindestgeschwindigkeit geben, bei der überhaupt noch gemessen wird, oder aber die Messung läuft über einen längeren Zeitraum und nimmt für solche Phasen der Fahrt eine andere Strategie an, z.B. nur kW (also die kWh wieder pro Zeit, wodurch das "h" wegfällt...) Leider halten sich die Autohersteller anscheinend bedeckt, wie so etwas wirklich funktioniert.

Die Intention meiner Frage waren die in anderen Threads geäußerten Vermutungen, dass die angezeigten Verbräuche bei verschiedenen Fahrzeugfabrikaten z.B. bei Vergleichstests zu ungenau sind, um den Energieverbrauch der Fahrzeuge wirklich vergleichen zu können. Und irgendwie fürchte ich, dass das stimmt...
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