Getriebe im E-Auto

1 Antwort

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Energie sparen ließe sich damit nur sehr wenig (bis garnicht). Trotzdem gibt es das aber auch.

Ein Verbrennungsmotor hat aus zwei wesentlichen Gründen ein Getriebe:

  1. er gibt seine maximale Leistung, die Nennleistung bei genau einer Drehzahl ab, der Nenndrehzahl (und Last natürlich = Volllast). Bei hin zu niedrigeren Drehzahlen müsste das Drehmoment immer mehr ansteigen - asymptotisch gegen Unendlich gehen. Genau das macht der Verbrennungsmotor nicht, ab einer gewissen Drehzahl sinkt das Drehmoment und die Leistung, die bei niedrigen Drehzahlen verbleibt, ist sehr gering. Daher: Gang runter schalten - Drehzahl geht wieder hoch - Leistung damit auch - Drehmoment am Rad wird auch größer... alles Bestens.

  2. Der Wirkungsgrad des Verbrenners ist stark vom Betriebspunkt abhängig. Tendenziell hat ein Verbrenner bei niedriger Drehzahl und hoher Last den besten Wirkungsgrad und somit den höchsten spezifischen Kraftstoffverbrauch. Ein Getriebe wird also schon dafür gebraucht, um wenigstens in die Nähe des Wirkungsgradoptimums zu kommen.

Beim E-Motor zieht Punkt 1 nicht, da er (bis zu einer gewissen Grenze) genau diese gewünschte Leistungs- bzw. Drehmomentcharakteristik hat. Je geringer die Drehzahl, desto größer wird das Moment und die Leistung bleibt nahezu gleich. Beim E-Motor würde hin zur Drehzahl=0 der Strom irgendwann zu groß. Daher wird der (in Richtung kleiner werdender Drehzahl) Momentzuwachs gestoppt, das Moment also ungefähr konstant gehalten. Damit sinkt dann auch die Leistung. Das aber nur "ganz unten herum".

Und Punkt 2 zieht auch nicht so richtig, da der Wirkungsgrad von E-Motoren (Hier wird ja nur "elektrisch" in "mechanisch" betrachtet) ja ohnehin sehr hoch ist (über 90%) und noch dazu nicht so stark vom Betriebspunkt, also der Drehzahl und der Last, abhängt.

Also ließe sich, wenn überhaupt nur sehr wenig sparen (wenn man den E-Motor über ein Getriebe im wirkungsgradoptimalen Punkt hält) und das Wenige wird wahrscheinlich durch die Wandelungsverluste (Reibung etc.) und das Mehrgewicht ruck zuck aufgefressen.

Hallo Fussel,

erstmal meinen Dank für Deine sehr ausführliche und fundierte Antwort. Ich muss nun zugeben, dass Deine Antwort für mich zu fachmännisch war, mit der Folge, dass ich fast nichts verstanden habe, besonders die Erklärung in Sachen E-Motor und dessen techn. Eigenschaften. Deshalb versuche ich mal die Frage anders zu stellen: Ein Verbrennungsmotor nimmt sich mit steigender Drehzahl immer mehr Energie, die er für diese Arbeit braucht. Zum Beispiel konstant Tempo 100 kann ich im 3., bis hin im 7. Gang fahren. Beobachte ich bei dieser konstanten Geschwindigkeit am Bordcomputer die Anzeige des jeweiligen Momentanverbrauchs, dann ist dieser Energiebedarf im 3. Gang am höchsten, im 7. Gang logischerweise am niedrigsten. Klar, das weiss natürlich jeder. Also, je höher die Drehzahl des Motors, umso mehr Energie braucht er dafür, obwohl die abverlangte Arbeit ( 100 km/h ) gleich bleibt. Nun verstehe ich noch immer nicht, warum dies bei einem Elektromotor anders sein soll. Da werden die physikalischen Grundgesetze doch nicht ausgehebelt, oder doch irgendwie?

Ich stelle mir das so vor: Ein E-Motor dreht bei Tempo x die Drehzahl y und dafür benötigt er Energie Z . Baue ich dem Vehicle nun ein 2 Gang-Getriebe ein, und der Motor dreht dann im 2. Gang bei gleichem Tempo x die Drehzahl 1/2 y, dann sollte der Energiebedarf Z doch auch niedriger sein, vielleicht nicht unbedingt die Hälfte.

Bitte versuch es so laienhaft zu erklären, dass auch ich es verstehe, danke, lG

0
@winherby

So ohne Bilder ist das in der Tat schwer zu erklären bzw. dann nicht so leicht zu verstehen.

Also Leistung ist Energie pro Zeit. Wenn man also eine Stunde fährt, mit konstanter Geschwindigkeit, dann braucht es dazu eine bestimmte Fahrleistung. Diese mal der Zeit ist die Energie. Da spielt die Drehzahl erstmal keine Rolle.

Jetzt ist es aber so, dass in einem einem Verbrennungsmotor mit zunehmender Drehzahl die Verluste ansteigen. Das sind zum Einen die mechanischen Verluste, also die zunehmende Reibarbeit der bewegten und gelagerten Komponenten. Auch die Verbrennung hat nur eine endliche Geschindigkeit und wird ineffektiver wenn sie zu wenig Zeit hat.

Die Arbeit, so wie du schreibst, bleibt gleich - ob ich nun 100 im 3. oder im 7. Gang fahre. Wieviel man dafür aufwenden muss, ist das was der Wirkungsgrad beschreibt.

Das gehört übrigens alles zu Punkt 2. Bei Kommentaren kann man hier keine Bilder einfügen, daher stelle ich die noch in eine extra Antwort ein. In dem Beispiel eines Kennfelds für einen E-Motor siehst du 2 Dinge:

  1. Fahre ich mit einer konstanten Leistung (also bspw. 20 kw) ist es fast egal, mit welcher Drehzahl ich das mache. Der Wirkungsgrad ändert sich kaum.

  2. Je niedriger die Drehazhl des E-Motors wird, desto größer ist das Drehmoment, das er liefern kann, weil die maximale Leistung, die der E-Motor liefern kann, von hohen Drehzahlen bis runter auf etwa 1000 U/min nahzu gleich bleibt.

Beim Verbrennungsmotor sieht das allesvöllig anders aus. Mal sehen, ob ich zu dem auch noch ein Kennfeld finde, dann hänge ich das mit ran.

0
@fussel

Vielen Dank, so langsam sackt es bei mir. Da muss man ja wirklich völlig anders denken, wie beim Verbrenner.

0
@winherby

Danke für's Sternchen und zur Beantwortung Deiner Frage: ja. Gruß fussel

0

Was möchtest Du wissen?