Wieviel Watt verlust im Antrieb?

Die Wiederholgenauigkeit eines PM ist aber schon wesentlich besser (bis auf Stages o_O)
1615958164348.png

als das erste Diagramm was @Kraeuterbutter in seinem Beitrag gezeigt hatte, Unterschied zwischen verschiedenen PM eines Typs (auch hier ist Stages auffällig :unsure:)
1615958192444.png
 
Kraeuterbutter schrieb:
doch doch, auch von der Wiederholungsgenauigkeit wurde im Artikel gesprochen..

schaut nochmal, die Stelle mit den Dart-Scheiben..
(finde guter Vergleich)

hier nochmal der Link:
roadcyclinguk.com

Which power meters are the most accurate and precise - and why does it matter?

Scientific study reveals significant discrepancies between data output and actual power - but what does it all actually mean?
roadcyclinguk.com roadcyclinguk.com
Zum Vergrößern anklicken....

Im link ist noch die orginale Studie (PDF) angegeben: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28482367/

Dort ist keine Wiederholungsgenauigkeit angegeben - vielmehr eine "trueness" (mean derivation), die die Wahrscheinlichkeit der mit den gemessenen PM zur Wirklichkeit (gemessen auf der Rolle + notwendiger mathematischer Aufwand) wiedergibt, und eine "precision" (coefficient of variation) die erst nach der Null-Kalibrierung (0-offset) entsteht und die natürlich "genauer" ist, was zumindest Vergleiche unteraneinder angeht.

Man sollte immer eine neue Kalibrierung vor jeder Fahrt machen (oder eine automatische Kalibrierung wem das zu mühsam ist). Das ist vergleichbar mit einer Digital-Waage die in unbelasteten Zustand beim Einschalten (oder Tara-Funktion) auf 0 automatisch zurückgesetzt wird.

Die Kalibrierung macht die Angabe einer Wiederholungsgenauigkeit ad absurdum! Die zusätzliche Angabe einer Drift (thermisch sowie mechanisch) wäre aber durchweg gut zu wissen (z.B. Probleme an der Drift des alten Vector1 bei DC Rainmaker).

Interessant dabei ist dass bei SRM vier der zwölf PM Laborgeräte sind ("Science", ca. 5.000 €, die doppelt so genau sind wie die "billigen", ca. 2.500 €), somit ist die Genauigkeit bei SRM größer.

Und die Studie ist davon ausgegangen dass die sechs PowerTap-Naben (SL, G3, GS) keine interne Einberechnung des Antriebsverlustes (hier: 1,5% + 3W) intern hat, welches somit bedeutet dass der "trueness" von Powertap kleiner als 0,9 +/- 2,1 % ist!

Bei meinen Rollen-Versuchen auf dem UP mit der SL-Nabe und den P1 ist die Genauigkeit also ungefähr 2 x (0,8+/-0,2 %) = 2 %! Wahrscheinlich ist nur mit einer mittleren 1 % zu rechen ... :)
(... welches auch manchmal zum Wirkungsgad von 102 % führte ... ;)).

@Best-Maffi : welche PM benutzte ihr?

Gruß, Lars
 
Zuletzt bearbeitet:
Dann Genauigkeit = 2% + 1% = 3%:

MilanGT-Antriebsstrangmessung-2.png

Dürfte ziemlich passen. Vielleicht mit vermehrter Windunterstützung bei der 3. Fahrt? Oder vermehrtes Bremsen bei den anderen?

Lars
 
@Best-Maffi hat mir dankenswerterweise seine Dateien zur Verfügung gestellt, und ich habe sie verarbeitet:
  • Ausgangspunkt: 4 Dateien im Garmin-FIT-Format
    • 2 Fahrten, 2 Leistungsmesser
    • Tretkurbel: Power2Max, angebunden per Garmin Edge 800
    • Hinterradnabe: PowerTap, angebunden per Garmin Fenix 3 HR
  • Diese Dateien habe ich erst einmal in ein Text-Format konvertiert:
    Bash: 
    for i in *.fit; do
    gpsbabel -t -i garmin_fit -f $i -o unicsv -F ${i/.fit/.csv};
    fitdump $i > ${i/.fit/_fitdump.txt};
done
    => Ergebnis siehe Zip-Datei im Anhang
  • Vergleichbarkeit der Daten:
    • Die Zeitstempel sehen weitgehend gleich aus. Bei den ersten Dateienpaar beginnt die Fenix-Datei 2 Sekunden früher.
    • Ich habe dann eine Kreuzkorrelation über die Leistungsdaten laufen lassen (nachdem beide Datensätze auf die gleiche Länge gebracht und um Lücken bereinigt wurde). Diese bestätigt die 2 Sekunden Verschiebung beim ersten Dateienpaar, und -1 Sekunde beim zweiten Paar.
    • Entsprechend habe ich die Daten zueinander verschoben kombiniert. (power_combined.txt = Daten aus Fenix, + Leistungsdaten von Edge in Spalte „Power2“)
  • Wenn man das Ergebnis als Streudiagramm zeichnet, ergibt sich folgende Punktwolke; man sieht deutlich die beiden Fahrten, die erste mit geringer Leistung, die zweite mit hoher Leistung:
power_combined_filtered.png
  • Ursprünglich hatte ich gedacht, einfach die Ausreißer zu entfernen.
  • Ein erster Versuch bestand darin, alle Wertepaare zu entfernen, wo sich die Leistung zwischen zwei Messungen, d.h. innerhalb einer Sekunde, um mehr als 60 W verändert. Das Ergebnis war aber nicht überzeugend; die Punktwolke ist immer noch da.
  • Eine Regressionsgerade sieht zwar nicht so ganz falsch aus (siehe oben), aber die Steigung kann nicht stimmen – sie ist kleiner als 1, d.h. an der Kurbel muss weniger Leistung getreten werden als am Hinterrad ankommt.
  • => Da die rechte Punktwolke länger ist, dominiert sie die Gerade, so dass diese bei der linken Punktwolke nicht ganz durch die Mitte geht.
  • Im nächsten Versuch habe ich einen gleitenden Durchschnitt berechnet; über 3, 5 und 7 Sekunden. Das sieht dann schon deutlich besser aus:
power_combined_averaged3s.png
power_combined_averaged5s.png
power_combined_averaged7s.png
  • Das bringt die Punktwolken schon deutlich näher zusammen.
  • Ob der Zusammenhang wirklich linear ist, ist die Frage; aber so sieht die Regressionsgerade schon verdammt gut aus.
  • => Bei einem gleitenden Durchschnitt über 7 Sekunden (unterstes Diagramm) ergibt sich im Antrieb ein Mehraufwand von 5.2% plus 15.45 W.
Vielen Dank noch einmal an @Best-Maffi für die Daten (und die Erlaubnis, sie zu veröffentlichen), und @Delta Hotel für den zur Verfügung gestellten Leistungsmesser!

=> Was meint ihr dazu? Ist das so sinnvoll?

Anhang:
  • Eingabedaten (Zip-Datei)
  • Python-Programm, mit dem ich alles berechnet und gezeichnet habe.
  • Tabelle mit den kombinierten rohen Daten (power_combined.txt)
  • Tabelle mit den gefilterten Daten (power_combined_filtered.txt), d.h. Datenlücken entfernt und die gleitenden Durchschnitte über 7 Sekunden hinzugefügt.
 

Anhänge

  • antriebsverluste_milan-gt_2021-03-14.zip
    287,3 KB · Aufrufe: 17
  • power_combined.txt
    138,6 KB · Aufrufe: 16
  • power_comparison_diagram.txt
    5 KB · Aufrufe: 19
  • power_combined_filtered.txt
    192,3 KB · Aufrufe: 14
Danke für die Ausführungen.
Kann ich mir als "Hausnummer" für Antriebsverluste 15 W zzgl. 5% der Trittleistung merken ohne weit daneben zu liegen?
Die Berechnung des gleitenden Durchschnitts halte ich für notwendig, um die Spitzen der (ohnehin dominierenden) rechten Punktwolke abzupuffern. Da sind vermutlich "sehr knackige Antritte" mit entsprechend höherem Verlust enthalten.
Eine andere Möglichkeit wäre es mit dem 25/75% Perzentil beider Punktwolken zu rechnen.

Ob die Annahme einer Geraden richtig ist, kann ich nicht sagen.

Gruß
Christoph
 
Zuletzt bearbeitet:
Christoph S schrieb:
Kann ich mir als "Hausnummer" für Antriebsverluste 15 W zzgl. 5% der Trittleistung merken ohne weit daneben zu liegen?
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Also ich hab mit den 15W so physikalisch-logisch ein Problem, am Wahrscheinlichsten scheint mir dafür fehlende Kalibrierung aufeinander zu sein,
oder Pedalfederung im Powermeter selbst, die kann ja logischerweise in der Kette nicht mehr mitgemessen werden, ist aber ohne Powermeter auch nicht als Verlust da...
 
Aus dem Link von Nils möchte ich 2 Sätze herausgreifen:
- Die Verluste mit montiertem Kettenspanner sind deutlich erhöht.
- Wieviel Verluste entstehen nun durch zu hohe Kettenspannung? Bei 60 U/min Kurbeldrehzahl konnten unabhängig von der Antriebsleistung um fünf bis sechs Watt erhöhte Verluste ermittelt werden.
 
Ich hatte das schonmal vorgeschlagen. Viel interessanter als der genaue Wert der Verluste wäre eine Information dazu wie sich die Verluste senken lassen. Man könnte z.B. messen wie sich der Wirkungsgrad bei 3 identischen Übersetzungsverhältnissen ändert. Also bei 3 Kettenblättern 64/32, 52/26, 34/17 und dazu eine Messreihe mit verschiedenen Leistungen. Dann wüsste man ob es sinnvoll ist die Zähnezahlen zu erhöhen. Gibt ja heute Kassetten mit bis zu 52Z und Kettenblätter bekommt auch in fast jeder beliebigen Zähnezahl.
 
Christoph S schrieb:
Kann ich mir als "Hausnummer" für Antriebsverluste 15 W zzgl. 5% der Trittleistung merken ohne weit daneben zu liegen?
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Nicht ganz – ich habe dummerweise den PowerTap auf die x-Achse gelegt, d.h. darauf bezieht sich die Leistung, man muss also 5% + 15 W mehr reinstecken als dort gemessen wird. D.h. die Antriebsverluste wären dann 15 W zzgl. 4.76%.

Aber grundsätzlich hast du schon Recht – falls die Messungen so richtig sind.
Christoph S schrieb:
Eine andere Möglichkeit wäre es mit dem 25/75% Perzentil beider Punktwolken zu rechnen.
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Wie meinst du das? Von was werden die Prozent genommen? Von den Entfernungen von der Mitte der jeweiligen Punktwolke?
Evo-TS schrieb:
Aus dem Link von Nils möchte ich 2 Sätze herausgreifen:
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Ich denke, das bezieht sich auf Nabenschaltungen. Und das hat wohl jeder schon einmal selber erfahren, wie schwer eine zu stramm gespannte Kette sich bewegt. Aber wir haben Kettenschaltungen mit Kettenspanner; da kann man die Kette gar nicht so fest spannen. Und weil sie so lang ist, hängt sie trotzdem noch durch.
Jesusfreak schrieb:
Ich hatte das schonmal vorgeschlagen. Viel interessanter als der genaue Wert der Verluste wäre eine Information dazu wie sich die Verluste senken lassen. Man könnte z.B. messen wie sich der Wirkungsgrad bei 3 identischen Übersetzungsverhältnissen ändert. Also bei 3 Kettenblättern 64/32, 52/26, 34/17 und dazu eine Messreihe mit verschiedenen Leistungen. Dann wüsste man ob es sinnvoll ist die Zähnezahlen zu erhöhen. Gibt ja heute Kassetten mit bis zu 52Z und Kettenblätter bekommt auch in fast jeder beliebigen Zähnezahl.
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Ja, das wäre der nächste Schritt. Unterschiedliche Kettenblätter ist schon einmal eine gute Idee. Was könnte man denn sonst noch testen?
Dan schrieb:
Also ich hab mit den 15W so physikalisch-logisch ein Problem, am Wahrscheinlichsten scheint mir dafür fehlende Kalibrierung aufeinander zu sein,
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Weiß nicht, ob man daraus gleich auf eine falsche Kalibrierung schließen kann. Ja, 15 W sind schon viel. Aber wenn die Gerade nur etwas steiler steht, wird der konstante Anteil gleich viel geringer. D.h. es könnte einfach ein Artefakt der Regression sein.

Ich denke schon, dass man von einem konstanten und einem variablen Anteil ausgehen kann:
  • Der variable Anteil wird vom Zugtrum bestimmt, vermutlich v.a. vom Abwinkeln der Kette unter Last. Aber auch z.B. Lagerreibung.
  • Der konstante Anteil dürfte v.a. aus dem Leertrum stammen, denn das ist immer gleich locker. Also Reibung in Kettenrohren, Umlenkrollen im Leertrum, aber auch Lagerdichtungen im Zugtrum.
Wie groß ist denn der konstante Anteil?
  • Ich habe bei meinem DF mal das Losbrechmoment gemessen; bei 280 g am Pedal hat sich dieses bewegt.
  • => Das sind 2.7 N, und bei 155-mm-Kurbeln ergibt sich ein Drehmoment von 0.43 Nm.
  • => Bei 90 rpm Trittfrequenz wäre das eine Leistung von 4 W.
D.h. der Achsenabschnitt von 15 W im Diagramm ist vermutlich zu viel; realistisch wäre wohl eher ein Drittel.
=> Wenn man z.B. 5 W konstante Verluste annimmt, wären die variablen Verluste:
  • für 149 W (langsame Testrunde): 13.4%
  • für 290 W (schnelle Testrunde): 9.2%
@Jack-Lee schreibt ja:
Jack-Lee schrieb:
Umlenkrollen "klauen" einen zwischen 3-5%, vergleichsweise unabhängig der Bauform (ob aus Kunststoff oder Alu, mit Ritzeln oder ohne. Wurde beim VM Seminar am Bodensee vor einigen Jahren mal schön erläutert und mit Messwerten untermauert).
Zum Vergrößern anklicken....
Hier haben wir ja 2 Umlenkrollen (im Zugtrum), d.h. diese 8% Verluste müssen ja irgendwo drin stecken. Sicher nicht in den 5% aus dem Diagramm.
 
Ich habe interessehalber auch mal den gleitenden Durchschnitt über 30 Sekunden berechnet. Das macht die Punktwolken noch etwas kleiner und die Regressionsgerade noch minimal steiler, aber ansonsten tut sich nichts. D.h. über 7 Sekunden zu mitteln war schon gut. Das entspricht meiner Erfahrung beim Fahren – ich habe die Anzeige auf den Mittelwert aus 3 Sekunden gestellt, weil alles darunter springt zu stark. Aber ab 3 Sekunden ist realistisch.

Hier ist das Diagramm; ich habe außerdem noch die von @Best-Maffi erwähnten Durchschnittsleistungen der langsamen und schnellen Runde eingezeichnet:
power_combined_averaged30s.png
Dabei ist mir aufgefallen, dass sich die rechte Punktwolke aufspaltet; hier noch einmal in groß:
power_combined_averaged30s_zoom.pngWarum ist das so?

  • Ganz offensichtlich ist es etwas, das vor allem bei hohen Leistungen auftritt. Eine gewisse Aufspaltung könnte auch bei geringeren Leistungen sein, ist aber nicht so deutlich.
  • Es handelt sich ganz klar um eine Verschiebung nach oben, nicht nach links/rechts; d.h. die Leistung an der Hinterradnabe ist gleich, aber es gibt zwei unterschiedliche Tretleistungen dafür.
  • @Best-Maffi, hast du zwei verschiedene Kettenblätter auf deiner schnellen Runde benutzt?
Bei der langsamen Runde erkennt man beim Zoomen auch eine gewisse Struktur, aber es ist nicht so deutlich:
power_combined_averaged30s_zoom2.png
 
Christoph Moder schrieb:
=> Was meint ihr dazu? Ist das so sinnvoll?
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Ich halte das am Schluß für Trickserei.
Bei deinem 1. Diagramm hast du die Funktion y = 0,973 x + 30,507 gefunden. Bei P.Fenix = 100 W ist P.Edge ca. 125 W, also ca. 20 % Verlust an der Nabe. Das passt, wenn auch ein wenig hoch. Bei P.Fenix = 300 W ist P.Edge ca. 325 W, also ca. 8,3 % Verlust an der Nabe. Das passt auch. Die Steigung < 1 bedeutet ja dass die prozentuale Differenz abnimmt, welches mit einen Festwert P0 >= 3 W (z.B. fürs Schaltwerk - 30 W ist allerdings zu groß!) verursacht wird und dadurch erklärbar wird.

Ich habe noch nicht deine Dateien gesichtet, aber irgendwas in deiner Kreuzkorrelation oder was anderes stimmt da nicht so ganz ... ;)

So, dann möchte ich meine Modellrechnung weiter vorstellen:
Diagramm2.png wie schon gehabt,

Diagramm3.png auf P.Fenix gemünzt,

Diagramm4.png Ordinate und Abszisse getauscht (wie bei dir),

Diagramm5.png überprütft ob zwei (Gesamt-)Daten-Punkte ausreichen.

Mit einen P0 = ca. 6 W sieht es auch mehr realistischer aus ... ;)

(und die %Differenz-Gerade dürfte eine sehr leichte Krümmung haben ...)

Lars
 
Ventoux schrieb:
Ich habe noch nicht deine Dateien gesichtet, aber irgendwas in deiner Kreuzkorrelation oder was anderes stimmt da nicht so ganz ... ;)
Zum Vergrößern anklicken....
Die Korrelation ist sicher kein Problem. Die bestätigt ja nur, was ich anhand der Zeitstempel schon gesehen habe: dass die ersten beiden Dateien um 2 Sekunden zueinander verschoben sind. Und bestätigt, dass die Uhrzeiten sekundengenau stimmen, was ja nicht selbstverständlich ist.
Ventoux schrieb:
Die Steigung < 1 bedeutet ja dass die prozentuale Differenz abnimmt, welches mit einen Festwert P0 >= 3 W (z.B. fürs Schaltwerk - 30 W ist allerdings zu groß!) verursacht wird und dadurch erklärbar wird.
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Stimmt. Solange die Linie ansteigt und solange sie oberhalb der Diagonalen ist, ist alles ok (und das ist sie unterhalb von 1130 W).
Ventoux schrieb:
Mit einen P0 = ca. 6 W sieht es auch mehr realistischer aus ... ;)
Zum Vergrößern anklicken....
Ja, das klingt gut.

Ich habe dein Diagramm der Differenzen nachgebaut, mit drei unterschiedlichen gleitenden Durchschnitten:
  • 1 Sekunde: unbrauchbare Punktwolken; aber man sieht schön, dass die Leistung nur in ganzen W gemessen wird
  • 7 Sekunden: sieht schon wesentlich brauchbarer aus, so dass man hier Geraden durchlegen kann (zumindest beim prozentualen Unterschied); und wie bei dir steigt die absolute Differenz an, aber das prozentuale Verhältnis sinkt, wie man es erwarten würde
  • 30 Sekunden: hier sieht man die gleichen Artefakte wie vorher auch; ich bin mir nicht sicher, ob sie real sind, aber verstehen würde ich sie schon gerne
power_difference_averaged1s.pngpower_difference_averaged7s.pngpower_difference_averaged30s.png
 
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