Motor - wieviel Kw/Ps hat er wirklich ?

[dragonfire]

Da es oft zu Verwirrung kommt,wenn man Motorleistung vergleichen will hier ein paar Hinweise:

Die meisten Hersteller Bewerben eine Dauerleistung, welche der Motor beim erriechen der bauartbedingten Hoechstgeschwindigkeit auf der Ebene verwendet.


Die tatsaechlich abrufbare Leistung liegt oft deutlich darueber, was sich vor allem beim Beschleunigen bemerkbar macht.

Eine Berechnng der Leistung geht ganz einfach:

- Voltstaerke der Batterien x Ampere-Limit des controllers.



Meistens liegen die V etwas ueber den nominalwerten, eine 12V Batterie hat ca 14.5 V direkt nach Abschluss des Ladevorgangs.



Am Beispiel eines Scooters mit 48V und maximal 40 Ampere hat man somit 48 x40 = 1920 Watt, in PS sind das 1920 x 1,36 und somit rund 2,6 PS.
Dies gilt solange und sofern die Akkus die 40Ah liefern und nicht leer oder vom Peukert-Effekt geplagt sind.





Dies ist auch eine nette Luecke in den Zulassungsvorschriften, mit mehr ( und besseren) Akkus und einem besseren Controller kann man deutlich mehr Leistung als ein Benziner derselben Zulassungkategorie nutzen.


Erklaert am Beispiel der BMW E1-Roller auf http://www.heise.de/autos/artikel/i1-Spur-2181974.html :

"Dieses fette Gerät ist ein A1-Fahrzeug, wird also zugelassen wie eine 125er mit 11 kW Nennleistung. Dem Fahrer stehen jedoch jederzeit 35 kW auf Abruf bereit. Die Zulassung kommt zustande, weil die Nennleistung für A1 als Dauerleistung gemessen wird, und als Dauerleistung stehen tatsächlich nur 11 kW an. Wahrscheinlich werden in Zukunft mehr Hersteller diese Eigenheit der Homologation von Elektroantrieben ausnutzen...."



Daher gilt das man immer auch die maximal-Ampere des Controllers erfragen sollte, nicht lediglich die Voltspannugn der Batterie und das Rating des Motors, um ein realsitisches Bild von der Leistung des Fzgs zu bekommen.

[MEroller]

@dragonfire: Alfred hat heute scheinbar etwas üblere Laune als sonst...
ABER: Du sprichst mal wieder nur über die elektrische Leistung, die eigentlich nur bei Controllern erwähnenswert ist, bei Motoren aber eher bei Wirkungsgradüberlegungen eine Rolle spielt. Motorleistungen sind immer als mechanische Leistung anzugeben:
P=2 x PI x M x n
M=Drehmoment in Nm
n= Umdrehungen pro Sekunde
Bei einem Radnabenmotor ist das Drehmoment relativ einfach die Fortbewegungskraft des Reifens auf der Straße mal dem Radius von Mitte Motorwelle zur Reifenaufstandsfläche, und die Umdrehungen pro Sekunde ergeben sich aus gefahrener Geschwindigkeit und Reifenumfang.

Langer Rede, kurzer Sinn: Ein Motor wird immer mehr elektrische Leistung brauchen, als er mechanisch erzeugen kann, und entsprechend braucht z.B. ein Motor mit 4kW Dauerleistung (der zulässige Maximalwert für L1e 45km/h Roller) ohne weiteres einen Controller, der in der Lage ist, 4/0,8 = 5kW elektrische Leistung (wie von Dir beschreiben) in Richtung Motor zu schaufeln. Kurzzeitig kann sehr wohl mehr als die mechanischen 4kW geleistet werden, das stimmt, aber der Controller muss dann auch in der Lage sein, entprechend mehr elektrische Leistung zur Verfügung zu stellen.

[Gluehbert]

P=2 x PI x M x n

Klugscheißmodus an:

Oder einfach Kraft mal Geschwindigkeit. P = F x v

Klugscheißmodus aus

Das Schwierige ist wohl, die Kraft bei Tempo 45 herauszufinden. Einfach den Pfahlzug mit einer Federwaage im Stand zu messen reicht leider nicht

[dragonfire]

Dankeschoen an die fach-leute fuer die Details und die korrekte mathematik, meine beschreibung ist nicht detailiert da vereinfacht und so weit entstellt, das es Laien begreiflich wird. Den komplizierten Teil mit Drehmoment und Notwendigkeit, den Durchmesser/ Radius des reifens zu kennen ( "Bei einem Radnabenmotor ist das Drehmoment relativ einfach die Fortbewegungskraft des Reifens auf der Straße mal dem Radius von Mitte Motorwelle zur Reifenaufstandsfläche, und die Umdrehungen pro Sekunde ergeben sich aus gefahrener Geschwindigkeit und Reifenumfang.") und Abzuege fuer den Wirkungsgrad und Versluste im Motor und Antriebsstrang ( Reifendruck ist wichtig) etc. - mit gings nur darum das keiner einen Scooter eines hiermal fiktiven herstellers und namens z.B. 1600XL einem 1300XL deshalb vorzieht, weil er eine groesse Zahl im Modellnamen hat und weil die maximalen Ampere gerade im tempobereich der scoopter biz 25 Km/h und bei Steigungen ueber 10% einen gewaltigen unterschied macht.
Mein Charly mit 750W Motor, 24V an 40 Amp controller, hat bei identischen Reifen am berg dramatisch weniger Leistung und tempo als eins meiner ebenso mit nominall 750 Watt bestueckten Gopeds mit 120/200Amp controller un Lipo im Bauch.


Meine Botschaft ist/war, das man sich nicht von den Wattangaben im Modellnamen alleine Leiten lassen kann wenne s darum geht absuschaetzen, wie der Roller am Berg abzieht.
Manche haben 25 Ampere, andere 35, auch mal 45 Ampere. Ein Unterschied von 1/3 macht sich halt dramatisch bemerkbar, wenn man eine laengere steigung hochfahren will oder flott von der ampel weg beschleunigen will - und oft findet man das Ampere-Limit der controller nicht mal in der Artikelbeschreibung ( bzw. nur ganz verschaemt und versteckt).

[dragonfire]

Und wie kommst Du jetzt auf diesen Schwachsinnigen Beitrag?

Lies mal die Zulassungsbedingungen... Da steht alles drin. Wenn Du nicht weisst wo, haste Pech gehabt. Ich suche Dir das nicht raus....

Ich verlasse mich diezbezueglich darauf, das die Ingenieure und die Rechtsabteilung von BMW Motorrad das vor Entwicklung, Bau und Verkauf Ihres Rollers E1 recherchiert haben und, wenn es doch falsch waere, dies auch schon dem einen oder anderen Versicherer bzw. dem KBA aufgefallen waere.

[bernd-das-brot]

Hallöchen,

das ein Fahrzeug mit stärkeren Controller mehr Leistung bringt als eines mit dem gleichen Motor aber schwächeren Controller kann auch einen ganz einfachen Grund haben: Um die dauerhafte Mehrleistung durch die Endstufe zu bekommen, ohne daß sich etwas in Rauch auflöst, sind entweder stärkere Fets oder mehr davon nötig. In beiden Fällen sinkt der Innenwiderstand der Endstufe und es kann demnach auch mehr kurzzeitiger Spitzenstrom durchgelassen werden.

[wiewennzefliechs]

Wie Gluehbert bereits schrieb, kann man die ungefähre Motorleistung berechnen, wenn man die Kraft kennt, mit der der Roller vorangetrieben wird, und die Geschwindigkeit, mit der der Roller fährt. Eine solche Berechnung habe ich letztens mal durchgeführt. Ich bin auf einer Straße bergauf gefahren, die auf 1 km Länge einen Höhenunterschied von ca. 50 m überwindet, was einer (moderaten) Steigung von ca. 5% entspricht. Mein Roller befuhr diese Strecke mit realen 45 km/h (in der Ebene fährt er noch ein bisschen schneller ) und es war windstill. Der "Gas"griff stand natürlich auf "volle Pulle", d. h. der Motor musste seine volle Leistung liefern. Die Kraft habe ich allerdings nicht gemessen, sondern berechnet. Das Ergebnis dieser Berechnung ist zwar nicht supergenau, weil man unmöglich alle Brems-Effekte berücksichtigen kann, aber es liefert einen durchaus brauchbaren Ausgangswert für die Ermittlung der Motorleistung.

Die antreibende Kraft muss im Wesentlichen den Rollwiderstand, den Luftwiderstand und beim Befahren einer Steigung auch die Hangabtriebskraft überwinden.

Zur Berechnung der Hangabtriebskraft und des Rollwiderstands benötigt man zunächst den Steigungswinkel a der schiefen Ebene. Diesen erhält man, indem man den Arcus Sinus des Höhenunterschieds geteilt durch die Streckenlänge ermittelt. Im vorliegenden Beispiel ergibt sich dabei folgende Rechnung:

a = arc sin (50 m / 1000 m) = 2,87°.

Das Gewicht meines Rollers incl. mir als Fahrer und einiger mitgeführter Gegenstände lag bei ca. 200 kg. Daraus und aus dem Winkel lässt sich die Hangabtriebskraft Fa berechnen (g ist die Erdbeschleunigung von 9,81 m/s²):

Fa = m * g * sin (a) = 200 kg * 9,81 m/s² * sin (2,87°) = 98,2 N.

Das ist die erste Kraft, gegen die der Motor "ankämpfen" muss.

Für die Berechnung der Rollreibung braucht man zunächst die sog. Normalkraft Fn, mit der das Gewicht des Rollers diesen auf die Straße drückt. Auf einer schiefen Ebene lässt sich diese so berechnen:

Fn = m * g * cos (a) = 200 kg * 9,81 m/s² * cos (2,87°) = 1959,5 N.

Die Rollwiderstandskraft Fr ist das Produkt aus der Normalkraft und einer Rollwiderstands-Konstanten cr. Die Konstante hängt vom Material ab, aus dem der rollende Gegenstand besteht, und von der Beschaffenheit des Untergrunds. Lt. https://www.hilfreiche-tools.de/auto-u- ... chnen.html liegt sie bei einem Autoreifen auf Beton zwischen 0,01 und 0,02. Da ich keinen Wert für einen Roller-Reifen auf Asphalt gefunden habe, nehme ich einfach mal den kleineren Wert zur Berechnung von Fr:

Fr = Fn * cr = 1959,5 N * 0,01 = 19,59 N.

Das ist die zweite Kraft, die der Roller-Motor überwinden muss.

Fehlt noch der Luftwiderstand. Zu dessen Berechnung habe ich den Luftwiderstands-Rechner auf http://www.kfz-tech.de/Formelsammlung/L ... rstand.htm (ganz unten auf der Seite) herangezogen und bin dabei von den Werten für ein verkleidetes Motorrad ausgegangen (Luftwiderstandszahl cw: 0,57, Querschnittsfläche: 0,79 m², Luftgeschwindigkeit: 45 km/h). Ausgehend von diesen Werten liefert mir der Rechner einen Luftwiderstand von 45,38 N. Damit hätten wir die dritte Kraft, die vom Motor überwunden werden muss. Die Gesamtkraft ist die Summe aller drei Kräfte, also 98,2 N + 19,59 N + 45,38 N = 163,17 N.

Die mechanische Motorleistung P lässt sich aus dieser Kraft und der gefahrenen Geschwindigkeit berechnen. Die dazu nötige Formel lautet P = F * v (in m/s). Bei den in diesem Fall erreichten 45 km/h (= 12,5 m/s) ist also P = 163,17 N * 12,5 m/s = 2039,625 W.

Für den Motor meines Rollers gibt Emco eine Leistung von 2000 Watt an. Passt also Diese Leistung scheint der Motor auch länger als eine Minute abgeben zu können, denn der Roller ist besagte 1-km-Steigung mit fast konstanten 45 km/h hochgedüst und brauchte somit für die komplette Strecke ca. 80 Sekunden. Ob er es noch länger durchgehalten hätte, kann ich nicht sagen, denn nach 80 Sekunden war ich oben und es ging wieder bergab.

Anmerkung: Beim Fahren in der Ebene entfällt die Hangabtriebskraft, der Motor muss also nur noch gegen Roll- und Luftwiderstand arbeiten. Würde er das mit seiner vollen Leistung tun, wäre die zulässige Geschwindigkeit schnell überschritten. Beispielsweise würde mein Roller mit seinem 2000 Watt-Motor dann eine reale (!) Geschwindigkeit von über 60 km/h erreichen. Das aber lässt der Controller in den meisten Kleinkraftrollern nicht zu, er regelt vorher ab. Auch der Motor schafft die dafür nötige Drehzahl nicht. Deswegen ist es schwierig bis unmöglich, die maximale Motorleistung beim Fahren in der Ebene zu ermitteln.

Gruß

Michael

[dragonfire]

Hallöchen,

das ein Fahrzeug mit stärkeren Controller mehr Leistung bringt als eines mit dem gleichen Motor aber schwächeren Controller kann auch einen ganz einfachen Grund haben: Um die dauerhafte Mehrleistung durch die Endstufe zu bekommen, ohne daß sich etwas in Rauch auflöst, sind entweder stärkere Fets oder mehr davon nötig. In beiden Fällen sinkt der Innenwiderstand der Endstufe und es kann demnach auch mehr kurzzeitiger Spitzenstrom durchgelassen werden.

Das muss ab einer gewissen Anahl von Fets im Array ausgewogen erfolgen, da die rdison- werte der Fets leicht variieren koennen ( in der Triode/ dem linearen bereich - wie auch bei temperaturunterschied) und die gates des Mosfets eine sehr hohe durchlastkapazitaet aufweisen - man braucht einen balastresistor in Serie mit jedem Mosfet im Power-supply-Array.

Anderenfalls droht instabilitaet- oszillation und das Durchbrennen der Fets.
Man muss bei unseren scootern nicht zu exakt werden - das Fet mit der besten leitfaehigkeit wird am meisten saugen, heiss werden nund damit selbst herunterregulieren - aber man muss darauf achten das die Schaltfrequenz klar bleibt( ballast in serie, eventuell ein bisschen Draht spiralfoermig aufwickeln und am Motorkontakt anbringen);
Um Schutz gegen Stoerfeuer aus unausgewogener Saturation im kern oder den lastleitungen zum Motor sollte man darauf achten, das man die schalt-voltstearke jedes gates im array durch matching ( falls nicht aus fortlaufender Produktion - und auch dann besser nachmessen, 0.25V Unterschied wearen schon massiv) abgestimmt hat. Einfaches Piggybacking und Mehr Gates, in Serie oder Parallel, schaden daher nur und nuzten nur dann,w enn das Array schon von vornherein Schrott da Seriell aufgebaut ist. Dieses trifft auf die meisten Controller unter 40 ampere zu.


In anderen Applikationen als beim roller kann man differenzen der schaltstvoltaerke auch mit dem Aufbau und Abbau des magnetfeldes genau Abstimmen, um sich einen Optocontrooler zu ersparen und stattdessen Analog zu schalten, das braucht man bei Scooter aber eher nicht.

Beim Scooter ist es stattdessen besser und einfacher, einfach den wiederstand des Resistors zur Batterie so zu waehlen, das die Voltstarke unter vollen Ampere um mindestens ein Volt sinkt, wenn man einen einstellobaren controller hat kann man auch die Impedanz der Signale herabsetzen und z.B. Reaktionszeit und Ramping des gasgriffs einwas milder setzen.

.

[martinaL]

Eine Berechnng der Leistung geht ganz einfach:
- Voltstaerke der Batterien x Ampere-Limit des controllers.

Laien-Frage an die Profis hier:
Wenn das so "einfach" ist, heisst das dann
wenn ich einen stärkeren controller einbaue, kann ich auch die geschwindigkeit erhöhen?
mein jetziger controller hat 40A limit.
wenn ich einen controller verwende, der 80A limit hat, fährt der roller dann "automatisch" schneller?
oder macht das den motor kaputt?
(fahrzeug: 72v,20ah batterie,3000watt motor - laut coc: 2,2kw,490 upm)

[wiewennzefliechs]

Eine Berechnng der Leistung geht ganz einfach:
- Voltstaerke der Batterien x Ampere-Limit des controllers.

Laien-Frage an die Profis hier:
Wenn das so "einfach" ist, heisst das dann
wenn ich einen stärkeren controller einbaue, kann ich auch die geschwindigkeit erhöhen?

Nein, das heißt es nicht. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, müsstest du den Controller und den Motor (und ggf. auch den Akku) austauschen.

mein jetziger controller hat 40A limit.
wenn ich einen controller verwende, der 80A limit hat, fährt der roller dann "automatisch" schneller?
oder macht das den motor kaputt?
(fahrzeug: 72v,20ah batterie,3000watt motor - laut coc: 2,2kw,490 upm)

Dein jetziger Motor hat eine Nennleistung von 2200 Watt bei 72 Volt Versorgungsspannung. D. h. unter Volllast fließt ein ein maximaler Strom von 2200 Watt / 72 Volt = 30,555 Ampere. Baust du einen 80-A-Controller ein, wird der Motor aber nicht mehr Leistung liefern. Vielmehr wird er weiterhin mit 72 Volt versorgt und dabei werden bei Nennleistung weiterhin 30,555 Ampere fließen. Die Motor-Nennleistung bleibt also unverändert. Nur die Controller-Auslastung ändert sich: während der 40-A-Controller zu ca. 75% ausgelastet wird, sind es beim 80-A-Controller nur noch 37,5%.

Mehr Geschwindigkeit bekommst du nur durch einen stärkeren Motor. Beispiel: bei 4000 Watt (gesetzlich zulässiges Maximum) und 72 Volt würde der Strom auf 4000 Watt / 72 Volt = 55,55 Ampere ansteigen. Weil das den 40-A-Controller überlasten würde, müsste man jetzt tatsächlich einen stärkeren Controller einbauen, wobei aber 60 A eigentlich genügen müssten. Dann steht dir tatsächlich mehr Leistung und damit mehr Geschwindigkeit zur Verfügung. Wichtig ist allerdings außerdem, dass der auch der Akku 55 Ampere liefern kann, sonst ist der ganze Aufwand für die Katz'. Und natürlich sinkt die Reichweite, denn der stärkere Strom macht den Akku schneller leer.

Gruß

Michael