Wenn Sie schneller fahren möchten... lassen Sie den Motor einfach schneller drehen. Sie wollen rückwärts fahren? Lassen Sie den Motor einfach rückwärts drehen. Kein Getriebe erforderlich.

Für die Mehrheit der realen Anwendungen sind die Geschwindigkeiten, bei denen die Effizienz zu einem echten Problem wird, für die meisten einfach nicht erreichbar (aufgrund gesetzlicher Beschränkungen oder einfach nur des Verkehrsaufkommens). Mehr Teile einzuführen, die kaputt gehen können, ist wahrscheinlich keine gute Idee und widerspricht dem EV-Prinzip - je weniger kaputt gehen kann, desto besser.

 

Wenn du schneller fahren willst... dreh den Motor einfach schneller. Willst du rückwärts fahren? Dreh den Motor einfach rückwärts. Kein Getriebe erforderlich.

Danke für die Physik 101

 

EV-Motoren haben eine Effizienzkurve, aber sie ist viel flacher als bei ICE, so dass die Einführung von Gängen nicht wirklich einen großen Unterschied macht und sich bisher nicht gelohnt hat, was die zusätzlichen Kosten und die Komplexität angeht.

 

Wir wissen, dass die Reichweitenangst immer noch ein großes Hindernis für die Einführung von Elektrofahrzeugen darstellt, und alle neuen Elektrofahrzeuge preisen ihre Reichweite als ein wichtiges Verkaufsargument/Merkmal ihres Produkts an.
Es muss etwas drin sein (), wenn man eine Art Getriebe hat, mit dem man unter gleichen Bedingungen mehr Kilometer aus derselben Batterie herausholen kann.
Die Frage ist Kosten/Komplexität vs. der Nutzen durch zusätzliche Kilometer.

 

Die Frage ist Kosten/Komplexität vs. der Nutzen in zusätzlichen Kilometern.

Nicht nur Kosten/Nutzen, denke ich; vielleicht würden die zusätzlichen Übertragungsverluste oder das Gewicht der zusätzlichen Hardware die größere Effizienz des Motors tatsächlich überwiegen...

Es gab einige Einzel-EVs mit zwei oder mehr Gängen, also muss es in manchen Umständen Sinn machen, aber vielleicht geht es nicht nur um die Kosten.

Ich mag die Tesla-Lösung mit zwei Motoren mit unterschiedlichen Spitzenwirkungsgraden und dem Wechsel von einem zum anderen, wenn sich die Geschwindigkeit ändert, aber Tesla muss sich vermutlich nicht so viele Gedanken über die Kosten machen wie diejenigen, die kleinere Kleinwagen bauen. Ich frage mich, wie ein Dual-Motor-Zoe wäre

 

Aber wie gesagt, der Effizienzverlust ist nicht auf die Übersetzung zurückzuführen. Es liegt hauptsächlich an der Aerodynamik. Welchen Vorteil haben Sie durch eine Änderung der Übersetzung?

 

Meines Wissens sind es nicht die Effizienzen, die den Bedarf an zwei Gängen antreiben, sondern der Kompromiss darüber, wie schnell sich ein Motor drehen kann.
Mit einem bestimmten Motor kann er sich nur so schnell drehen, was direkt begrenzt, wie schnell er fahren kann. Man könnte also einen größeren, schwereren Motor haben, der sich schneller drehen kann, oder eine schwerere Übersetzung und Komplexität, um die Höchstgeschwindigkeit zu erhöhen. Das ist ein vernünftiger Kompromiss, den man sich in der Formel E ansehen kann.
Es gibt nur deshalb Gänge in Verbrennerautos, weil die Motoren sehr schlecht darin sind, Drehmoment außerhalb eines schmalen Drehzahlbereichs zu erzeugen. Dies ist bei Elektromotoren nicht der Fall, die eine viel bessere Drehmomentkurve haben, die erst in der Nähe der Obergrenze abfällt.
Bei "normalen" EVs benötigt man keine Gangschaltung, da das Drehmoment bei den meisten Drehzahlen vorhanden ist und die Höchstgeschwindigkeit, die von einem Standard-Elektromotor mit fester Übersetzung* abgeleitet wird, bereits weit über den gesetzlichen Grenzen liegt, ja, viele (die meisten?) sind künstlich auf weit unter die theoretische Höchstgeschwindigkeit begrenzt.
Es macht keinen Sinn, die zusätzliche Komplexität der Gangschaltung zu haben, wenn sie einem Zoe helfen würde, von theoretischen 110 mph auf 180 mph zu kommen , wenn man ihn ohnehin auf 84 mph begrenzt hat.
Wie gesagt, die "Ineffizienz" in einem EV bei höheren Geschwindigkeiten hat alles mit dem Luftwiderstand zu tun und nichts mit dem Elektromotor.

* EVs haben einen einzigen festen Gang.

 

Sagen wir also, wenn ein Elektroauto auf einen Rollenprüfstand oder in einen Windkanal gestellt würde (natürlich ohne Wind) und wir das Widerstandselement wegnähmen, wäre die Energie, die benötigt wird, um 30 mph am Rad zu erzeugen, ungefähr die gleiche, wenn es 60 mph am Rad erzeugen müsste?

Offensichtlich können wir den Luftwiderstand in einem realen Szenario nicht beseitigen, und er nimmt mit der Geschwindigkeit zu. Was das Gewicht der "Gänge/des Getriebes" betrifft, liegt das daran, dass wir unser Denken auf das beschränken, was wir über das Gewicht aktueller Getriebe (sogar eines 2-Gang-Getriebes) wissen.

Ich verstehe, dass es in einem Verbrenner benötigt wird, um eine stufenweise Erhöhung der Geschwindigkeit aus einem bestimmten Drehzahlbereich zu erreichen. Ich schlage nicht vor, dass ein Elektroauto es benötigt, um die Fähigkeit zur Erhöhung des Geschwindigkeitsbereichs zu erhöhen. Ich denke vom Standpunkt des Energieverbrauchs bei niedriger Motordrehzahl, aber bei höherer Fahrgeschwindigkeit.

 

Sagen wir also, wenn ein Elektroauto auf einen Rollenprüfstand oder in einen Windkanal gestellt würde (natürlich ohne Wind) und wir das Widerstandselement wegnähmen, wäre die Energie, die verbraucht wird, um 30 mph am Rad zu erzeugen, ungefähr die gleiche, wenn es 60 mph am Rad erzeugen müsste?

Offensichtlich können wir den Luftwiderstand in einem realen Szenario nicht beseitigen, und er nimmt mit der Geschwindigkeit zu. Was das Gewicht der "Gänge/Getriebe" betrifft, liegt das daran, dass wir unser Denken auf das beschränken, was wir über das Gewicht aktueller Getriebe (sogar ein 2-Gang-Getriebe) wissen.

Ich verstehe, dass es in einem Verbrenner benötigt wird, um eine stufenweise Erhöhung der Geschwindigkeit aus einem bestimmten Drehzahlbereich zu erreichen. Ich schlage nicht vor, dass ein Elektroauto es benötigt, um die Geschwindigkeitsbereichsfähigkeit zu erhöhen. Ich denke vom Standpunkt des Energieverbrauchs bei niedriger Motordrehzahl, aber bei höherer Straßengeschwindigkeit

Nein, es wäre eher 1/2. Aber man bräuchte es doppelt so lange, um die gleiche Strecke zurückzulegen. Grundsätzlich ist es eine gerade Linie, außer an den Extremen.
Sie scheinen für mich Leistung mit Ineffizienz zu verwechseln.
Man kann mehr Leistung verbrauchen, ohne ineffizient zu sein. z.B. wenn man X Leistung verwendet, um 30 mph zu fahren, und 2X bei 60 mph, wäre das perfekte Effizienz*. Gleiches gilt für ein Benzinauto, nur dass der Motor einen engen Drehzahlbereich hat, in dem er maximal effizient ist, so dass man Gänge benötigt, um ihn in diesem Bereich zu halten. Elektromotoren brauchen das nicht, gib 2x so viel Leistung rein und er dreht 2x schneller.
Ineffizienz würde bedeuten, dass es beispielsweise 3x oder 4x so viel bräuchte, um die Räder bei 60 mph anzutreiben wie bei 30 mph, anstatt 2x.

Das ist AIUI, ich bin kein Ingenieur von Beruf.

* im wirklichen Leben wird es natürlich immer andere Dinge geben, die im Weg stehen, z.B. gibt es zweifellos einige Leistungsverluste bei niedrigen und auch hohen Geschwindigkeiten.

 

Ich denke, die Leute hier haben Ihre Frage beantwortet, aber ich wollte noch etwas anderes anmerken... Sie hätten fragen sollen: "Warum brauchen Verbrennungsmotoren Getriebe?".

Es gibt ein inhärentes Problem mit dem Betrieb eines Verbrennungsmotors... sorry, habe bei Google nachgesehen, was Folgendes ergab:

Es hat sogar Zahlen...

 

Ich denke, die Leute hier haben Ihre Frage beantwortet, aber ich wollte noch etwas anderes anmerken... Sie hätten fragen sollen: "Warum brauchen ICE-Motoren Getriebe?"

<snip>

Hübsch.

 

ICE hat eine schmale Leistungskurve (2-4000 U/min) :

 

ICE hat eine schmale Leistungskurve (2-4000 U/min):

Dies gilt nur für die Mehrheit der Dieselmotoren.
Es gibt viele ICEs mit einem nutzbaren Bereich von 1-6500 U/min, die aber etwas durstig nach Benzin sind.

 

Warum haben sie keine Art von Getriebe?

Die meisten EVs haben ein einstufiges Untersetzungsgetriebe. Warum? Das Hinzufügen von Gängen erhöht die Kosten mit geringem Nutzen.

Ein paar Performance-EVs haben Gänge an der Elektromaschine. Der BMW i8 hat ein Zweiganggetriebe am Frontmotor. Im ursprünglichen Design würden die Gänge bei etwa 90 mph von niedrig auf hoch schalten. Das Schalten störte jedoch die Balance des Autos. Am Ende befindet sich das Auto im niedrigen Gang, wenn es sich nur im EV-Modus befindet, und im hohen Gang im Hybridmodus. Es gibt eine separate 11 PS starke Elektromaschine, die mit dem hinteren ICE verbunden ist. Diese hat ein Sechsganggetriebe.


Formel-E-Autos haben ein 4-Gang-Getriebe.


Es gibt noch einige andere, aber ich erinnere mich nicht daran.

 

Formel-E-Autos haben ein 4-Gang-Getriebe.

Tatsächlich, während das ausschließlich spezifizierte Auto, das in der ersten Saison der Formel E verwendet wurde, ein 5-Gang-Getriebe verwendete, gab es, seit sie die Antriebsstränge für die Entwicklung freigegeben haben, eine ganze Reihe verschiedener Lösungen, mit allem von 1 bis 5 Gängen. Es wird interessant sein zu sehen, ob sich die Lösungen im Laufe der Entwicklung angleichen!

 

Furchterregender Komplexitätsgrad, natürlich!

 

Ich (und viele andere) habe ein Elektroauto mit Sechsganggetriebe. Es heißt Golf GTE im Elektromodus - so fahre ich meins die meiste Zeit.

Kannst du im 5. Gang losfahren? ;-)

 

Ich bin selbst kein Freund von beschleunigten Zeitmessungen, aber es gibt viele Threads in den GTE-Foren über die Beschleunigung, in denen viele behaupten, dass die 0-60-Zeiten besser sind als die offiziellen VW-Zahlen.

Was 0-30 angeht, so sagen sie, dass reines Elektro schneller ist, da der Elektromotor im GTE-Modus den Verbrennungsmotor anwerfen muss, was im falschen Moment etwas Leistung absorbiert!

Ich gehöre nicht zur Hot-Hatch-Bruderschaft und finde, dass es genug Beschleunigung gibt, ohne das Pedal durchzudrücken, da das DSG-Getriebe die Gänge nahtlos durchschaltet. So wird der Großteil des Verkehrs an den Ampeln mühelos abgehängt, ohne auf Benzin zurückgreifen zu müssen.

 

HandyAndy sagte: - "Der GTe hat auf dem Papier 105 + 150 PS verfügbar = 255 PS, und das hätte gereicht, um ihren GTi im Staub stehen zu lassen, aber das können wir ja nicht zulassen, oder? Also haben sie die kombinierte Leistung auf 204 PS begrenzt. Angeblich, damit sie ihr 6-Gang-DSG-Getriebe nicht zerstören! Das maximale Drehmoment beträgt 250 Nm von 1600 bis 3500 U/min nur für den Verbrennungsmotor und ein kombiniertes maximales Drehmoment von 350 Nm, wenn der Elektromotor hinzukommt. Sie geben 0-100 km/h in 7,6 Sekunden an (unter Verwendung von Verbrennungsmotor + Elektromotor, um dies zu erreichen). Ich erwarte 0-100 km/h in ~14 Sekunden, wenn er nur von einem 105 PS starken Elektromotor angetrieben wird, für eine reine Elektro-Golf-Version für die Stadt. Aber das war ja schon abgedeckt.

Ampera hat 150 PS Elektromotor(en), 370 Nm maximales Drehmoment und schafft 0-100 km/h in 8,7 Sekunden, wie angegeben. Ohne dass der Verbrennungsmotor überhaupt gestartet wird."

Ich habe mir die Papiere angesehen - mein GTE-Handbuch.

Ihre Zahlen stimmen ungefähr, aber Sie haben eine übersehen. Das Drehmoment für den Elektromotor allein beträgt 330 Nm (243 LbsFt). Angesichts der variablen Getriebeübersetzungen (die ich nicht im Detail kenne), würde ich also vermuten, dass das Drehmoment an den Rädern bei niedrigen Geschwindigkeiten beim Beschleunigen viel höher ist als bei Ihrem Ampera. Daher die führerscheingefährdende Anfangsbeschleunigung von 0-50 oder 0-60, die man im Auge behalten muss, bis man sich daran gewöhnt hat. Geht danach die Puste aus, da die Aerodynamik einsetzt und wahrscheinlich die maximale Leistung erreicht ist, die schließlich nur 75 kW beträgt.

Ihre 350 Nm-Zahl ist das künstlich begrenzte maximale kombinierte Drehmoment "zum Schutz des Getriebes".

 

Habe gerade die Zahlen des Golf R nachgeschlagen. Das maximale Drehmoment wird mit 280 Lb Ft (379 Nm) angegeben. Die Begrenzung des Hybrid-Drehmoments auf 350 Nm erscheint also durchaus sinnvoll, wenn die Innereien des DSG-Getriebes gleich sind. Andernfalls wären es 580 Nm!

 

Typischerweise haben Elektrofahrzeuge ein einstufiges Untersetzungsverhältnis von etwa 10:1 zwischen Motor und Antriebswelle. Aber einige Motoren sind so konzipiert, dass sie eine viel langsamere Drehzahl, aber ein höheres Drehmoment haben, wodurch sie im Direktantrieb, z. B. in Radnabenanordnungen, eingesetzt werden können, wodurch die Kosten für die 2 Gänge eingespart werden. Also ja, es ist schwer, diese Drehmomente zu vergleichen, da der Ampera in diesem Szenario effektiv eine einstufige Untersetzung hat und der GTe die Gänge wechselt.

Ich bezweifle eher, dass das GTe-Drehmoment an den Rädern viel größer ist als beim Ampera; wenn das so wäre, würden Sie schrecklichen Radschlupf bekommen! Was ich tue, wenn die Straße etwas feucht ist. Ich bin also sicher, dass die VW-Ingenieure das Drehmoment des Elektromotors gedrosselt haben, insbesondere in den niedrigsten Gängen, um sicherzustellen, dass die Summe aus diesem und dem Verbrennungsmotordrehmoment keinen Radschlupf verursacht.

Der Unterschied in den 0-60-Zeiten von GTe 7,6 gegenüber Ampera 8,7 ist völlig konsistent mit der GTe-Leistung von 204 gegenüber Ampera 150. Die Bruttogewichte sind fast identisch, 2020 gegenüber 2105.

Auf dieser Grundlage muss das Drehmoment an den Rädern ziemlich ähnlich sein, wobei der GTe nur etwas mehr als der Ampera hat.

Mein GTe-Buch enthält nicht die 330 Nm-Zahl für den Elektromotor, sondern gibt das kombinierte maximale Drehmoment von 350 Nm an. Das bedeutet also, dass Ihr Elektromotor so ziemlich das gesamte Drehmoment liefern kann, das Ihr Auto "will", sicherlich in niedrigen Gängen bei niedriger Geschwindigkeit. Ihr Verbrennungsmotor beginnt, ein erhebliches Drehmoment zu liefern, sobald Sie die Drehzahl erhöhen, und ich erwarte, dass mein Drehmoment über 30-40 mph stärker abfällt als Ihres. Ich habe etwas, aber nicht viel, Leistungsreserve bei 95 mph, während Sie 138 fahren können!

Früher antwortete Proddick:
"Der GTE ist 10,5 Sekunden von 0 auf 60 im EV-Modus. Für die Leistung braucht er den Verbrenner, also braucht er Gänge."

Richtig, er braucht Verbrenner + Gänge, um Leistung zu erzielen, aber nur , weil der Elektromotor schwächer ist als der Verbrenner. Er hätte durchaus auch eine nahezu identische Leistung mit einem 105 PS Elektromotor erzielen können, der nach der Verbrenner- und Getriebestufe eingebaut ist und nicht über ein DSG/Automatikgetriebe angetrieben wird. Es gibt kein Gesetz, das besagt, dass Sie für Elektromotoren, die Ihnen Leistung bringen sollen, unbedingt ein Mehrganggetriebe haben müssen. Tatsache ist, dass die Hersteller eine ausreichende Leistung und günstigere Autos erzielen können, indem sie bei einer einzigen Untersetzungsstufe bleiben, auch wenn dies bedeutet, dass sie den Motor leicht überdimensionieren, um eine anständige Leistung bei hohen Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten. Dies zeigt sich darin, dass die meisten Elektrofahrzeuge ein enormes Drehmoment bei Nullgeschwindigkeit haben, mit dem Potenzial, Reifen wie nichts auf der Erde zu zerschreddern, wenn sie den Motoren erlauben würden, das volle Drehmoment im Stillstand abzugeben.

Mehrere Leute in diesem Forum haben gesagt, dass Elektromotoren bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit einen konstanten Drehmomentausgang haben, und darüber hinaus das Drehmoment abfällt. Tatsächlich beginnt die Drehmomentkurve bei maximaler Geschwindigkeit bei Null und fällt bei steigender Geschwindigkeit (zumindest bei Permanentmagnetmotoren) nahezu linear ab. Leider ist der Strom durch die Wicklungen bei niedrigen Drehzahlen ebenso enorm, was zu großen Verlusten durch Wärmeentwicklung durch den Stromfluss sowie zur Überhitzung des Motors führt, wenn Sie ihn länger als ein paar Sekunden blockieren. Daher begrenzen die Steuerungen den Strom bei niedrigen Drehzahlen sinnvollerweise. Geringerer Strom = weniger Wärmeverlust = mehr Effizienz, auch günstigere Mosfets und zuverlässigere Elektronik, da sie nicht so stark beansprucht werden.

 

So the controllers sensibly limit the current at low speeds.

Ich bemerke dies mehr im Zoe R90 als im Ampera - vielleicht eine Kostenentscheidung von Renault?

 

Über die Gangschaltung bei Elektroautos ... Einige Formel-E-Autos haben zwei Gänge, andere nur einen ... also ... anscheinend ist der Unterschied zwischen einem Gang und zwei Gängen sehr gering ... eMotoren haben eine Drehzahl, die proportional zur Spannung ist ... Ich vermute, dass der neue Hochvolt-eMotor in den neuesten Elektroautos (der neue Porsche wird eine 800-V-Batterie haben) Flexibilität für hohe Geschwindigkeiten bieten sollte ... die meisten Elektroautos sind mit einer relativ niedrigen Höchstgeschwindigkeit ausgestattet, um die Gangschaltung zu vereinfachen ...

 

Warum keine Gänge? Mir scheint, dass sowohl Verbrenner als auch Elektroautos für Höchstgeschwindigkeiten geeignet sind, aber der Verbrenner kann einfach nicht von der Stelle bis zur vollen Geschwindigkeit arbeiten, während der Elektromotor von 0 U/min an zieht.

Um die Frage zu beantworten, muss man sich ansehen, was bei niedriger Geschwindigkeit passiert, anstatt bei Höchstgeschwindigkeit.

 

Das Drehmoment eines Elektromotors kommt vom Stromfluss durch die Wicklungen, während er sich in einem Magnetfeld befindet.

Wenn ich mich richtig an mein Physik-Abitur erinnere...

Elektromotoren sind im Stillstand effektiv ein Kurzschluss, so dass man riesige Ströme und ein riesiges Drehmoment erhalten kann, wenn man den Strom von der Batterie nicht begrenzt! Wenn der Motor hochdreht, wirkt er auch als Generator und verursacht eine "Gegen-EMK", die die Spannung am Motor begrenzt und somit den Strom begrenzt. Wenn man also schneller wird, muss die Motorsteuerung die Spannung erhöhen können, um den Strom zu erhöhen und das Drehmoment aufrechtzuerhalten.

Je nach Motortyp und dem sich schneller ändernden Magnetfeld mit der Geschwindigkeit kann der Wirkungsgrad aufgrund des sich ändernden Magnetfelds, das Wirbelströme verursacht, sinken, aber bei einem guten Design sollte dies nicht allzu schlimm sein.

Glücklicherweise können Schaltnetzteile sehr effizient sein, wenn es darum geht, eine Spannung in eine andere umzuwandeln, so dass die Motorspannung und damit der Strom und damit das Drehmoment und die Leistung präzise gesteuert werden können. Es ist möglich, mit einer recht hohen Frequenz zu schalten, ohne große Verluste in den Leistungskomponenten zu erleiden.

 

Ja, tatsächlich, die Blockierströme können kolossal sein! Aber Sie werden eine magnetische Sättigung in den Weicheisenpolen des Motors erreichen, so dass Sie kein nahezu unendliches Drehmoment von Ihrem nahezu unendlichen Strom erhalten! In der Praxis ist das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen mehr als ausreichend, um die Räder zu drehen, so dass die Steuerung den Strom durch die Wicklungen begrenzt, wie Sie sagen. Bei hohen Drehzahlen bezweifle ich eher, dass die Steuerungen die Spannung über die 400 oder so von der Batterie erhöhen können, es lohnt sich einfach nicht die enormen Kosten für die Schaltung, um irgendwelche Spannungsverdopplungs- oder andere Tricks zu versuchen. Sie müssen also einfach akzeptieren, dass das Drehmoment bei höheren Drehzahlen stärker abfällt als bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren, wo die maximale Leistung in der Nähe der maximalen Drehzahl auftritt.

Es ist also ein Kompromiss für die Hersteller. Wenn sie wollen, dass das Drehmoment bei höheren Drehzahlen erhalten bleibt, benötigen sie einen Motor, der weniger Gegen-EMK erzeugt. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist weniger Windungen aus dickerem Draht (bekannt für jeden, der Scalextric-Motoren neu gewickelt hat, um mehr Leistung zu erzielen!). Das Problem bei diesem Ansatz ist der magnetische Fluss = N * I, wobei N = Anzahl der Windungen & Strom ist. Der Strom kann durch die Durchlassfähigkeit Ihrer Halbleiter begrenzt sein (mehr = teurere Mosfets usw.), und mehr Strom entlädt Ihre Batterie schneller. Dickeres Kabel = kleineres N, da der Platz für die Kabel begrenzt ist.

Das Ergebnis ist, dass Sie bei niedrigen Drehzahlen ein geringeres Drehmoment erhalten, da N kleiner ist, aber die Leerlaufdrehzahl des Motors viel höher ist, da bei hohen Drehzahlen weniger Gegen-EMK auftritt und der maximale Leistungspunkt des Motors bei halber Maximaldrehzahl liegt, d. h. weiter oben im Drehzahlbereich des Autos.
Auch die thermischen Verluste steigen, da dies I * I * R ist. Der I-Quadrat-Effekt ist größer als der niedrigere R, so dass der Motor dazu neigt, heißer zu laufen. So viele Kompromisse zu berücksichtigen!

Es liegt am Hersteller, wie er den Motor dimensioniert und wie er ihn übersetzt, um das beste Gleichgewicht zwischen Drehmoment und Geschwindigkeit über die verwendeten Bereiche zu erzielen.