Schaltgetriebe in E-Autos

[chr20]

Was sich Bosch und Schaeffler nicht so alles denken!

http://www.worldcarfans.com/11407187838 ... nsmissions

Ein E Antrieb mit Schaltgetriebe... im Allgemeinen verbaut man solche Antriebe um sich ein Getriebe zu ersparen. Mehrere Motoren über ein Summierungsgetriebe wie beim Ampera kann ich mir schon vorstellen zur Wirkungsgradsteigerung.
Mir kommt ein wenig vor da geht schon einigen Firmen der A.... auf Grundeis!

[agentsmith1612]

So ganz Unrecht haben sie ja nicht.

Ein Einganggetriebe ist halt immer in Bezug auf den Motor ein Kompromiss aus Effizienz und Beschleunigung.
Je nach Motorcharakteristik kann die höhste Effizenz bei 50 km/h oder auch erst bei 120 km/h anliegen. Je nach Motortyp und Motorgröße. Die Effizenz kann vor allem durch ein Mehrganggetriebe vor allem bei höheren Geschwindigkeiten verbessert werden. Die "Gummibandbeschleunigung" durch das Einganggetriebe fehlt dann natürlich komplett.
Würde ich von daher auch nicht gerade begrüßen. Zudem kommt ein relativ kompliziertes mechanisches Bauteil dazu. Welche den ganzen Antrieb erheblich komplizierter macht.
Außerdem kann man nicht mal eben ein normales PKW Getriebe wie im Verbrenner nehmen, beim E-Motor wirken ganz andere Drehmomente. Das muss dann eher schon eines aus den großen Dieseln sein.

Tesla wollte zuerst im Roadster eben aus Effizienzsteigerungsgründen bei hohen Geschwindigkeiten einen zweiten Gang nutzen. Es hatte sich aber rausgestellt, dass es zu kompliziert ist ein "haltbares" 2 Ganggetriebe zu nutzen. Daher entschied man sich kein Zweiganggetriebe einzubauen, bei schon produzierten Fahrzeugen wurde der 2. Gang einfach blockiert.

Beim i8 wird auch für die Vorderachse ein Zweiganggetriebe für den E-Moto verwendet. Ich frag mich bis heute Warum? Der Wagen hat doch ohnehin kaum E-Reichweite.

Im Ampera ist das durch das Prinzip sehr gut gelöst worden.

[cc879]

Im Ampera ist es nur in der Hinsicht gut gelöst worden, dass da eh zwei E-Maschinen drin werkeln. Im reinen EV sollte man sich diesen Aufwand sparen.

Ich verstehe die Ablehnung nicht, technisch macht ein Getriebe mit mehreren Gängen absolut Sinn. Dabei könnten es auch durchaus nur zwei oder drei sein und da müsste auch nicht oft geschaltet werden.

[agentsmith1612]

Natürlich ergibt sowas Sinn.

Aber man hat zum einen auch mit einem Zwei- oder Dreiganggetriebe mehr Aufwand als mit einem Einganggetriebe.

Dazu kommt wohl noch vor allem im EV, dass es möglichst komplett Ruckfrei und Unterbrechungsfrei sein sollte. Ich denke niemand möchte im EV auch nur irgendeinen Ruck oder irgendeine Zugkraftunterbrechung spüren.
Das geht eigentlich nur per Doppelkupplung was den Aufwand bei 2 oder 3 Gängen kaum rechtfertigen lässt.

Man könnte zwar auch ein ganz einfaches Getriebe einbauen mit einer einfachen Kupplung, bei dem der Motor dann sobald der zweite Gang eingelegt ist das Drehmoment langsam hochfährt, so dass kein Rucken entsteht. Dann hat man das Rucken eliminiert die Unterbrechungsfreie Beschleunigung ist aber nicht gegeben.

[cc879]

So kompliziert muss das nicht sein. Ein automatisiertes Schaltgetriebe ist schon ok. Kann ja so gelöst sein, dass geschaltet wird, wenn der Fahrer in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich vom Gas geht. Tut er das nicht bis zu einer gewissen Geschwindigkeit, wird zwangsweise geschaltet mit kurzer Zuckkraftunterbrechung aber ruckarm (der Ruck ist die Änderung der Beschleunigung, von daher fährt kein Antrieb ruckfrei). Also es wird sanft der Zug unterbrochen, geschaltet und der Zug kommt wieder.
Oder der Fahrer gibt das manuell vor und der Wagen setzt es dann um. Ich würde 3 Gänge vorsehen. Einen bis 110km/h, einen ab 60km/h (die große Überschneidung, damit nicht ständig geschaltet wird) und noch einen Berggang, der wahrscheinlich selten gebraucht wird, im Bedarfsfall aber die Rettung darstellt.
Weiterhin muss eigentlich gar nicht geschaltet werden, nur fehlt dann halt die mögliche Beschleunigung, Steigfähigkeit und auch die Effizienz leidet.
Für den Mehraufwand beim Getriebe hat man dafür einen Minderaufwand beim Antrieb. Vor allem muss der nicht ganz so hohe Drehmomente aufbringen und trotzdem kann man am steilen Hang mit Hänger anfahren.

[georgk111]

Hm, stimmt, wenn man steil anfährt, evtl. mit Last würde eine stärkere Untersetzung nicht unerheblich Strom sparen, zumindest bei niedrigen Geschwindigkeiten, da fließt der meiste Strom ins Drehmoment.
Ich könnte mir das Schaltgetrieb ersparen, wenn ich folgendes mache:
Voraussetzung 2 E-Motoren (siehe Ampera)
der "große" steht mit langer, fixer Abstufung immer zur Verfügung [z.B. 9000Upm@160km/h]
der "kleine" hat eine stärkere Untersetzung und dreht etwas höher [technisch vielleicht 12000upm möglich], wird aber ab einer gewissen Geschwindigkeit nicht mehr zum Vortrieb verwendet, sondern per Kupplung abgeschaltet, damit er nicht überdreht [also z.B. 9000Upm@80 km/h]. Muss vielleicht auch nicht 1:2 sein, wahrscheinlich wäre schon 1:1.6 ausreichend, dann darf er länger mitspielen
Ab spätestens 80 km/h macht es halt der "große" allein und er kleine kann dann optional mit dem range extender Strom generieren oder nix tun oder so.
Geht natürlich nicht, wenn das E-Fahrzeug nur einen Motor hat, dann vielleicht doch eher Mofa-Planetengetriebe-2-Gang-Kupplung.

[RobbertPatrison]

Est ist fragwuerdig of ein Schaltgetriebe sinn macht in ein E-auto.

Einerseits kann dass die Effizienz ~10% vergroessern. Die Ampera macht dieser Trick, aber die BMWi3 und Nissan Leaf haben eine groessere Effizienz ohne Schaltgetriebe, also die Unterschied ist wohl nicht sehr gross.

Andererseits vergroessert ein Schaltgetriebe das gewicht und die Kosten. Dass grosse Vorteil eines E-Motors ist eben das es kein Schaltgetriebe bracht.

Unter'm Strich ist das Effizienzvorteil zu gering.

[cc879]

Das mit Gewicht und Kosten stimmt so nicht unbedingt, da der Elektromotor kleiner und leichter werden kann. Die 10% sind auch so dahin gesagt, die Effizienz hängt halt sehr vom Einsatz ab.
Übel sind hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen, da die ohmschen Verluste vom Quadrat des Stromes abhängig sind und das Drehmoment wieder proportional zum Strom.

[agentsmith1612]

Wenn man den i3 anschaut, der Motor ist sehr klein und leicht liefert auch "nur" 200 nm und dennoch geht der Wagen ab wie Schmitz Katze. Der Ampera liefert 370 nm und ein Tesla sogar 600 nm. Wie machen die das bei BMW dann?
Eine ganz andere aber dennoch ähnliche Möglichkeit wie im Ampera stellt noch der Einsatz von zwei Motoren an beiden Achsen dar. Vorne einen Motor mit kurzem Getriebe hinten ein Motor mit längerem (oder umgekehrt). Für maximale Beschleunigung hat man beide Motoren, für Effizenz den mit dem längeren, für Steigfähigkeit der mit dem kürzeren.

[cc879]

Der BMW wird kürzer übersetzt sein und höher drehen.
Es interessiert doch nur das Drehmoment AM RAD. Und das ist halt Motordrehmoment * Übersetzung.
Bloß sehr hohe Drehzahlen sind dann zum einen irgendwann nicht mehr so gut beim Wirkungsgrad wegen der Ummagnetisierungsverluste und man braucht halt eine hohe Spannung, um der mit der Drehzahl steigenden Induktionsspannung entgegen zu wirken.

Ach so - und der BMW ist eine halbe Tonne leichter als der Ampera, beschleunigt von daher mit gleicher Leistung deutlich besser.