Hallo, der Toyota Hybridantrieb besteht aus Verbrennungsmotor, zwei Elektromotoren/Generatoren und einem Planetengetriebe. Die beiden Elektromotoren sind über eine Leistungselektronik gekoppelt, zusätzlich hängt auch der Akku dran. Wenn man jetzt mit konstanter Geschwindigkeit fährt (zB 100km/h) und der Akku weder ge- noch entladen wird, wieviel Prozent der Leistung, die vom Benzinmotor an die Räder abgegeben wird läuft über das mechanische Planetengetriebe und wieviel Prozent wird elektrisch über die Elektromotoren übertragen? Ich vermute mal, dass die Übertragung über die Elektromotoren weniger effizient ist als ein mechanisches Getriebe. Können die Elektromotoren/Generatoren die Übersetzung von Benzinmotor zu Rädern steuern, ohne nennenswert Leistung übertragen zu müssen? Anders gefragt: Ergibt sich ein prinzipieller Vorteil in der Effizienz durch das Planetengetriebe oder könnte man auch einfach die Leistung komplett über den elektrischen Pfad leiten, also Benzinmotor und Generator fest verbinden und mechanisch komplett von den Rädern trennen?
Hallo, das Planetengetriebe verkoppelt mechanisch die drei rotierenden Aggregate, Verbrennungsmotor, Elektromotor/Generator und Abtrieb zu den Rädern. Je nachdem, welches der beteiligten Aggregate schneller oder langsamer zu drehen versucht, nimmt es Leistung auf oder gibt Leistung ab. Das Planetengetriebe stellt somit einen mechanischen Leistungsverteiler dar. Es läuft immer , zumindest in Teilen mit. Z.B. bei stehendem Verbrennungsmotor steht dieser Anschluß still, E-Motor und Abtrieb bewegen sich jedoch. "Können die Elektromotoren/Generatoren die Übersetzung von Benzinmotor zu Rädern steuern, ohne nennenswert Leistung übertragen zu müssen?" Ja, indem sie ein bestimmtes variables Drehzahlniveau vorgeben, welches die "Übersetzung" vom Verbrenner zum Abtrieb bestimmt. Einen geringen mechanischen Verlust wird es durch das Planetengetriebe immer geben, da es aber auf Lebensdauer ausgelegt ist, wird es als zentrales Bauteil des Antriebs ebenso wie die Lagerungen der Elektromotoren auf ein Optimum aus Gewicht, Baugröße und sinnvoller Standfestigkeit in Betriebsstunden ausgelegt sein. Ebenso wird in der elektronischen Ansteuerung ein vernachlässigbarer Anteil Energie verloren gehen. Der Hybridantrieb ermöglicht es, die stark verlustbehafteten Betriebszustände des Verbrennungsmotors, wie langsame Fahrt im Ort, Schleichen und Stehen im Stau, Parkplatzsuchverkehr, elektrisch fahren zu können. Im höheren Leistungsbereich über 50 km/h geht es ohne den Verbrennungsmotor nicht mehr. Somit was Aufwand und Nutzen angeht, eine sehr sinnvolle Konstruktion, zumal nur Benzin gebraucht wird, aber kein Stromanschluß. Der Verbrennungsmotor ist speziell optimiert auf den Betrieb am Planetengetriebe. Im Prinzip lösen sich Deine Fragen durch eine genaue Betrachtung der Funktionsweise eines Planetengetriebes auf. MfG
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Das Plantetengetriebe, welches uebrigens Teil eines jeden Automatikgetriebes ist, macht, dass der Motor im optimalen Drehzahlbereich laeuft. Mir fiel zB auf, dass der Lastfluss auf der Autobahn mit Tempomat immer zwischen Laden-Entladen hin und her pendelt. Die Batterie hat uebrigens nur eine bescheidene Reichweite. Von vielleicht 1-2km. Und das auch nur im Roll-Modus in der Ebene. Und bei 30kmh ist Schluss. Bei zu starker Beschleunigung schaltet der Benziner auch zu. Leider hat der Lademanagement Algorithmus keine Ahnung von Topographie. Oft ist man in der Hoehe mit der Batterie voll. Dh den Berg runter ist dann nichts mit Laden.
Ja, ich hatte ein falsches Verständnis vom Planetengetriebe. Also im Prinzip gibt es ein festes Verhältnis zwischen Geschwindigkeit und Benzinmotordrehzahl, bei dem die komplette Energie rein mechanisch übertragen wird. Weicht die Motordrehzahl davon ab, muss exakt das Verhältnis der Abweichung zur Drehzahl elektrisch übertragen werden. Der Benzinmotor kann so zwar immer optimal betrieben werden, es treten dafür aber Verluste in Höhe des Produktes aus Abweichung und elektrischen Verlusten auf. Wenn man jetzt noch ein Schaltgetriebe zwischen Benzinmotor und Planetengetriebe setzen würde, könnte mehr Leistung über den mechanischen Weg übertragen werden und der elektrische Pfad muss maximal die Abweichung bis zum nächsten Gang ausgleichen, oder?
Hier wird es anschaulich gezeigt, allerdings auf ausländisch: https://m.youtube.com/watch?v=jNuixuVhc5E https://m.youtube.com/watch?v=ZmHpSyTsfm0 MfG
"Also im Prinzip gibt es ein festes Verhältnis zwischen Geschwindigkeit und Benzinmotordrehzahl, " Nein, das Verhältnis ist prinzipbedigt variabel. Die Steuerung sorgt für einen sinnvollen Wert mit Hilfe des Elektromotors und des Generators. Natürlich erfordert dies Energie, wieviel wird aber nirgends erwähnt. Es ist nirgendwo von Kühlung der Elektrokomponenten die Rede. Bei einem Antrieb mit 100 kW werden schätzungsweise 200 kW bei Vollast als Wärme abgeführt. Da bleibt noch viel Spielraum. " muss exakt das Verhältnis der Abweichung zur Drehzahl elektrisch übertragen werden." "und der elektrische Pfad muss maximal die Abweichung bis zum nächsten Gang ausgleichen, oder? " Ohne daß elektrische Aggregate auf das Planetengetriebe einwirken, funktioniert es überhaupt nicht. Einen Gang gibt es gar nicht. Man würde vermutlich auch nicht anschieben können. https://www.kfztech.de/kfztechnik/alternativ/prius.htm "Das Planetengetriebe verteilt je nach Betriebszustand die Leistung des Vierzylinders zu den Rädern oder zum Generator. Damit kann der Motor, ähnlich dem seriellen Hybriden, möglichst häufig im Bereich des optimalen Verbrauchs laufen. Das Planetengetriebe macht ein Schaltgetriebe und eine Kupplung überflüssig. " Der Motor dreht schneller, je mehr Drehmoment man abfordert, ähnlich wie beim DAF Variomatic. MfG
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Eigentlich ist der Wikipedia-Artikel zum Prius-Hybrid extrem gut geschrieben mit Beispielen für jeden den zahlreichen Betriebszustände. Inklusive eines sehr anschaulichen Diagramms, warum dank des Vereinigungsgetriebes kein Schaltgetriebe mehr nötig ist und einer der beiden E-Motoren sehr klein dimensioniert sein kann. Wirklich damals ein Meisterwerk der Ingenieurskunst.
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