Bike-by-wire. So sieht echter Fortschritt aus!

[fho]

Was soll denn ein pegenerator sein
Trittfrequenz 90U/min, eigentlicher Generator vermutlich z.B. 4410U/min, folglich Getriebefaktor = 49, also zweistufig mit 7*7.
Da gehen mechanisch pro Stufe bestimmt 5% drauf. Also 85%*95%*95% = 77%

Keine Ahnung, vermutlich ein Tippfehler, ich hab das auch nur kopiert. Ich halte das auch nicht mehr für eine gute Idee

(An die 98.6% Kette unter realistischen Umständen glaube ich aber auch nicht mehr )

 

[Fanfan]

Meine Gedankengänge schweifen momentan eher in Richtung Priusgetriebe ... das Problem dabei ist, dass die Leistung prozentual zwischen (1-x)% mechanischer Übertragung auf die Räder und x% mechanischer Übertragung auf den kleinen Motor (MG1) aufgeteilt wird. Beim Prius gehen dabei 78% der Leistung direkt an die Räder.

Die restlichen 22% sind aber nicht verloren, sondern werden (stark verlustbehaftet) wieder auf den großen Elektromotor gegeben.

Das Stichwort dazu wäre "Leistungsverzweigtes Hybridgetriebe", ich würde das jetzt weniger als Alternative zu einem Serrienhybrid sehen, sondern eher als Alternative zur NuVinci.
Die Leistung muss irgendwo zwischen Kurbel und "kleiner E-Maschine" mit einem Dreiwellengetriebe (meist Planetengetriebe) auf elektrischen und mechanischen Zweig aufgeteilt werden, und spätestens auf der Straße muss sie wieder zusammengeführt werden.

Die Zweige wirklich erst auf der Straße zusammenzuführen könnte bei Hecklenkern wie dem Velayo interessant sein: Mechanischer Zweig geht wie bisher über eine kurze Kette auf ein Vorderrad, elektrischer Zweig geht auf die "große E-Maschine" im Hinterrad oder im bisher nicht angetriebenen Vorderrad. Die Idee ist nicht neu, einige Plugin-Hybrid-PKW mit "Allradantrieb" funktionieren so (mechanischer Zweig an die Vorderachse, elektrischer Zweig an die Hinterachse). Auf die Allradfähigkeiten würde ich am Fahrrad allerdings nicht viel geben, denn die Steuerung der Drehmomentverteilung erfolgt über Eingriffe in die Motordrehzahl und in Leistungsaufteilung zwischen Motor und Batterie. Das würde beim Treten... - naja, zumindest stören, deshalb muss man die Aufteilung nehmen, die sich aus dem Übersetzungsverhältnis ergibt.

Wenn Du die Zweige früher zusammenführst und nur eine Achse bzw. ein Rad antreibst, musst Du Kabel und eine mechanische Verbindung parallel von der Verzweigung bis zur "großen E-Maschine" führen. Davor brauchst Du von der Kurbel bis zur Verzweigung eine mechanische Verbindung, und dahinter von der Zusammenführung bis zum Antriebsrad ebenfalls. Insofern halte ich das wie gesagt eher als CVT für interessant und nicht als Alternative zu Kette oder Kardanwelle.

 

[Christoph S]

An die 98.6% Kette unter realistischen Umständen glaube ich aber auch nicht mehr

Möglicherweise beim Bahnrad. Bei Liege oder VM keinesfalls.

 

[fho]

Das Stichwort dazu wäre "Leistungsverzweigtes Hybridgetriebe"

Jau, ich hab die letzten Tage viel mit dem Prius Getriebe Simulator hier rumgespielt: http://eahart.com/prius/psd/

spätestens auf der Straße muss sie wieder zusammengeführt werden.

Voll gut! Auf die Idee bin ich trotz allem Grübeln noch garnicht gekommen. Dann würde der kleine Motor (MG1) vorne "nur" zum Drehzahlregulieren und Strom erzeugen zwischen Kurbel und Rädern sitzen. Das machts mechanisch etwas einfach weil man nicht irgendwie zwei Motoren, Kurbeln und Räder an dasselbe Planetengetriebe flanschen muss.

Ich bin momentan eher am überlegen, ob man das Planetengetrieben "lang" zieht. Vorne ein Planetengetriebe mit Kurbeln und kleinem Elektromotor. Hinten ein Planetengetriebe mit dem großen Motor und den Rädern. Dazwischen die Kette/der Zahnriemen. Die beiden Motoren müssen sowieso hochübersetzt werden, da bietet sich das vermutlich sogar an.

Insofern halte ich das wie gesagt eher als CVT für interessant und nicht als Alternative zu Kette oder Kardanwelle.

Richtig, da seh ich das auch. Damit ist das hier auch etwas off-topic ... aber ich finds momentan zu spannend um nicht darüber zu reden

 

[fho]

Möglicherweise beim Bahnrad. Bei Liege oder VM keinesfalls.

Was vielen die sowas rumposaunen vermutlich auch garnicht bewusst ist ist, dass auch bei der Kette die Effizienz mit der Leistung steigt. Wer mehr leistet leistet am Ende extra viel.

Ist aber auch nichts neues und zB hier schon seit Ewigkeiten dokumentiert:


(aus Andreas Oehlers Effizienzmessreihen: https://fahrradzukunft.de/17/wirkungsgradmessungen-an-nabenschaltungen-2#bild-8)

 

[Ralsch]

dass auch bei der Kette die Effizienz mit der Leistung steigt. Wer mehr leistet leistet am Ende extra viel.

Also bei steigender Effizienz leistet man extra viel wenn man extra viel leistet!?
Mach mal ein Bild was du meinst, so kann ich das nicht verstehen...
(Das anhängende Bild sagt leider in Bezug auf die Effizienz des Kettentriebs nichts aus).

 

[fho]

Also bei steigender Effizienz leistet man extra viel wenn man extra viel leistet!?
Mach mal ein Bild was du meinst, so kann ich das nicht verstehen...
(Das anhängende Bild sagt leider in Bezug auf die Effizienz des Kettentriebs nichts aus).

In dem Bild sind immer zwei Linien pro Schaltung, für 50W und für 200W Leistung (dünne und dicke Linie respektive). Das steht im Original in der Bildunterschrift, hätte ich erwähnen sollen.

Heißt eigentlich nur, dass wenn man zB mit höherer Leistung tritt am Ende prozentual davon mehr am Ausgang ankommen als wenn man weniger tritt.

Ganz konkretes Beispiel: die Kettenschaltung oben hat zwei Effizienzlinien, bei 50W etwa 91.5% vs. 95.5% bei 200W. Tritt man also mit 200W kommen am Ende 200W * 0.955 = 191W am Ausgang an. Bei 50W * 0.915 = 45.75W.

Wäre die Effizienz konstant zB bei nur 91.5% würde man bei 200W * 0.915 = 183W raus kriegen. Man kriegt also ~10W mehr raus weil das Getriebe bei höheren Leistungen effizienter wird.

(Ob das jetzt realistisch irgendwelche spürbaren Auswirkungen hat sei mal dahin gestellt. Ich seh das eher als Hinweis darauf, dass die ganze Effizienzdiskussion eher nebensächlich ist ... das hieße ja, dass man im Alltag idealerweise jede Strecke mit konstanten 300W fahren müsste um das letzte bisschen Effizienz raus zu kitzeln ... tut aber natürlich auch keiner.)

((oh ... das ganze gilt btw auch für E-Motoren/Generatoren die sind auch ganz schrecklich ineffizient wenn sie nicht einigermaßen belastet sind ... in der Praxis heißt das mMn, dass man mitm E-Bike möglichst hart anfahren und bremsen sollte um die Effizienz des Motors zu maximieren? ... dann ist aber wieder die Frage ob beim regenerativen Bremsen die Batterie einen so hohen Strom überhaupt aufnehmen kann ... die Welt ist immer so kompliziert wenn man anfängt drüber nachzudenken ;-) ))

 

[Ralsch]

Danke, jetzt habe ich das sogar verstanden
Btw: E-Antriebe haben zwar auch keinen vollständig konstanten Wirkungsgrad, aber näherungsweise.
Darin sind sie den Verbrennungsmaschinen haushoch überlegen (auch hier wird oft nur das Optimum dargestellt).
Btw: Früher gab es mal Fahrräder mit 100% Wirkungsgrad in der Übertragung (mal von ein paar Lagerverlusten abgesehen), ist man aber schnell wieder davon abgekommen.
Wer weiß welche Räder das waren?

 

[Jack-Lee]

Etwas runter gebrochen:
Du hast zum bewegen aller Teile eine gewisse Schleppleistung die "immer da" ist. Somit ist deren Anteil groß, wenn wenig Leistung übertragen wird -> Gesamtwirkungsgrad schlechter.
Da die Schleppleistung aber bei höherer übertragbarer Leistung gleich bleibt und die leistungsabhängigen Verluste kleiner sind als die "statischen", verbessert sich der Wirkungsgrad mit steigender Leistung immer weiter.

@Ralsch : Draisinen hatten auch keine 100% Wirkungsgrad. Wenn man fair ist, sollte man den Wirkungsgrad vom Brötchen bis zur Straße rechnen. Und da mit einer Kurbel der biomechanische Wirkungsgrad sehr hoch ist, höher als beim laufen oder "Tretrollern", ist der Gesamtwirkungsgrad trotz "Getriebeverlusten" am kettengetriebenen Fahrrad höher als bei der Draisine.

 

[Fanfan]

Mach mal ein Bild was du meinst, so kann ich das nicht verstehen...

Kann man auch in Worten beschreiben: Es gibt diverse Reibungsstellen, in denen die Verluste nicht linear mit der Leistung ansteigen, z.B. alle Kettenumlenkungen im Leertrum.

Wer weiß welche Räder das waren?

Die mit "direct drive" und ordentlich großen Vorderrädern, oder?

 

[fho]

Da die Schleppleistung aber bei höherer übertragbarer Leistung gleich bleibt und die leistungsabhängigen Verluste kleiner sind als die "statischen", verbessert sich der Wirkungsgrad mit steigender Leistung immer weiter.

Ich denke da wird es auch noch einen dynamischen Anteil geben ... das Schmierfett wird etwas mehr weggedrückt, die Kettenspannung steigt minimal, die Reifen verformen sich stärker, etc ... summa summarum vermutlich verschwindent gering, aber wir sind ja hier am Erbsen zählen ;-)

@Ralsch : Wenn man fair ist, sollte man den Wirkungsgrad vom Brötchen bis zur Straße rechnen.

Laut meinen aktuellen Infos sind Muskeln an sich auch nur so zwischen 15-20% 18-26% effizient. Da gibts dann mittlerweile auch eine Fraktion die sagt man solle doch bitte rein elektrisch mitm Rad zur Arbeit fahren weil das (im Idealfall mit Solar geladen) besser für die Umwelt ist als wenn man die Energie durch Nahrung aufnehmen muss.

 

[Christoph S]

Wenn man fair ist, sollte man den Wirkungsgrad vom Brötchen bis zur Straße rechnen.

Warum nicht gleich von der Sonne über die Sojabohne und die Kuh bis zur Straße?
Dann sind Vegetarier per Klapprad besser unterwegs als Mischkostler im VM.
Also: Krieg ich Dein WAW und wohin soll ich das Klapprad schicken?

 

[Jack-Lee]

@fho : Ich habe ja geschrieben, die Leistungsabhängigen Verluste gibts auch noch. Aber die sind halt unabhängig zu den "statischen" Verlusten, welche Leistungsunabhängig sind.

Muskeln haben zudem einen Wirkungsgrad von etwa 45% auf Faserlevel. Das ist extremst gut für einen "Verbrenner" mit einem Nenndruck von knapp 0bar und 37°C Betriebstemperatur. Wenn man mal nach dem Carnot-Wirkungsgrad schaut, sieht man, dass die Natur sich da hat was einfallen lassen

Und ja, rein elektrisch, mit einem effizienten Fahrzeug, ist weniger Umweltbelastend, als wenn der Mensch es antreibt. Zumindest beim "Durchschnittsdeutschen", der nunmal allein 90kg Fleisch pro Jahr. Ich lebe vegetarisch, bzw. meist vegan, wodurchs wieder etwas anders aussieht.
Wobei unser Körper Bewegung braucht. Das sieht man allein daran, dass selbst Spitzensportler, welche ihren Körper extrem belasten, eine höhere Lebenserwartung haben als die durchschnittliche Bevölkerung und viel höher als die Couchpotatoe.

 

[Ralsch]

Da gibts dann mittlerweile auch eine Fraktion die sagt man solle doch bitte rein elektrisch mitm Rad zur Arbeit fahren weil das (im Idealfall mit Solar geladen) besser für die Umwelt ist als wenn man die Energie durch Nahrung aufnehmen muss.

Waren das die Macher von Wall-E die diese tolle Idee hatten?

 

[fho]

90kg Fleisch pro Jahr

Das sind mal umgerechnet ein 250g Burgerpatty pro Tag ... gruselig Dann doch lieber mal nen Salat mehr.

Total off-topic: Ich zähl mich auch zu den 99% der Zeit Vegetariern ... aber mir wurd vor zwei Wochen ne seltene Stoffwechselkrankheit diagnostiziert und jetzt soll ich wieder Fisch essen um meinen Fetthaushalt zu regulieren ... total absurd nach Dekaden die ich jetzt keinen Fisch gegessen hab

 

[labella-baron]

Somit ist deren Anteil groß, wenn wenig Leistung übertragen wird -> Gesamtwirkungsgrad schlechter.

Und bei der elektrischen Übertragung ist es umgekehrt: die Verluste steigen je höher der Strom in den Wicklungen wird - nämlich quadratisch !

Die 85-90% sind der maximale Wirkungsgrad bei geringer Ausgangsleistung! Und die 90% gibt es vielleicht bei einem Direktläufer ohne Getriebeverluste, wenn er mit der zehnfachen Nenndrehzahl und Nennspannung betrieben wird.
Sieh dir mal ein paar einschlägige Kennlinien an !

 

[Jack-Lee]

@labella-baron : Auch nur halb richtig. Die reinen Leitungsverluste steigen im Quadrat weil P=R*I². Dennoch haben auch E-Motoren Schlepp- und Eisen/Magnetisierungsverluste. Z.b. braucht ein Emrax 228 bei 6000U/min knapp 3000W im Leerlauf. Der Wirkungsgrad erreicht aber knapp 94% bei 70kW. Das heißt das die Leistungsabhängigen Verluste, vorallem Leitungsverluste die du erwähnst, keine 2% ausmachen, also deutlich kleiner sind als die Leerlaufverluste.

 

[JKL]

Heißt eigentlich nur, dass wenn man zB mit höherer Leistung tritt am Ende prozentual davon mehr am Ausgang ankommen als wenn man weniger tritt.

Nimm einfach andere Zahlen, dann versteht man das einfacher:

Verlust in der Schaltung: 50W (ist natürlich Schwachsinn).
Bei 50W treten kommen 0% hinten raus.
Bei 200W treten sind es 75%.

Gruß Jörg

 

[fho]

Nimm einfach andere Zahlen, dann versteht man das einfacher:

Verlust in der Schaltung: 50W (ist natürlich Schwachsinn).
Bei 50W treten kommen 0% hinten raus.
Bei 200W treten sind es 75%.

Gruß Jörg

Hmm, aber genau das ist es ja nicht?

Das Beispiel wäre eher 50W Verlust in der Schaltung, also bei 50W Eingang 0W Ausgang ... aber dann bei 200W "plötzlich" nicht 150W Ausgang, sondern 160W.

Ist aber alles Erbsenzählerei

 

[fho]

Was mich in der ganzen Debatte gerade etwas interessiert: Beim Auto macht die ideale Drehzahl von der Effizienz her eine Menge aus ... bei Fahrradfahrern wird meistens 90 RPM als Ziel angegeben, gerne auch mal etwas mehr bis 110 RPM hoch. Ich hab aber auch schon gelesen, dass zB 60 RPM effizienter sein sollen als 90 RPM.

Hat da jemand ne Meinung zu?