Datenblatt Bosch NIU-Radnabenmotor

[Peter51]

Nun, die E-Mäxe haben 13 Zoll Räder 130/60 = 1,5m Reifenumfang. Die "rated speed" ist 510 1/min = 510 * 60sec * 1,5m = 45,9km/h. In den Diagrammen findet man immer Volllastkurven. Bei 510 1/min leistet der Motor 3.000W. Auf ebener Strecke braucht er bei 45,9km/h vielleicht die Hälfte = 1.500W. Beworben werden die E-Mäxe mit einem 4.000W Motor - dies ist allenfalls die höchste aufgenommene Leistung.
Die meisten Elektroroller werden in ihrer Leistung durch ihren Controller begrenzt. Ein BLDC/PMSM Motor kann kurzfristig immer die doppelte Leistung abgeben. Bei all deinen Betrachtungen solltest du beachten, dass der Wirkungsgrad eines Controller nur bei 87...90% liegt. Rechne ich einmal vorsichtig 0,85 * 0,87 = ca. 75% Gesamtwirkungsgrad.
Messkurven entstehen, wenn man den Motor von seiner Leerlaufdrehzahl auf einem Dynamometer - Pendelmaschine mit 1m Arm und Waage - langsam herunterbremst. Mit etwas Geschick kannst du das max. Drehmoment aus nachfolgendem Diagramm errechnen.
http://www.proud-eagle.com/uploadfiles/ ... 052970.pdf

[eno]

Nun, die E-Mäxe haben 13 Zoll Räder 130/60 = 1,5m Reifenumfang. Die "rated speed" ist 510 1/min = 510 * 60sec * 1,5m = 45,9km/h. In den Diagrammen findet man immer Volllastkurven. Bei 510 1/min leistet der Motor 3.000W. Auf ebener Strecke braucht er bei 45,9km/h vielleicht die Hälfte = 1.500W. Beworben werden die E-Mäxe mit einem 4.000W Motor - dies ist allenfalls die höchste aufgenommene Leistung.
Die meisten Elektroroller werden in ihrer Leistung durch ihren Controller begrenzt. Ein BLDC/PMSM Motor kann kurzfristig immer die doppelte Leistung abgeben. Bei all deinen Betrachtungen solltest du beachten, dass der Wirkungsgrad eines Controller nur bei 87...90% liegt. Rechne ich einmal vorsichtig 0,85 * 0,87 = ca. 75% Gesamtwirkungsgrad.
Messkurven entstehen, wenn man den Motor von seiner Leerlaufdrehzahl auf einem Dynamometer - Pendelmaschine mit 1m Arm und Waage - langsam herunterbremst. Mit etwas Geschick kannst du das max. Drehmoment aus nachfolgendem Diagramm errechnen.
http://www.proud-eagle.com/uploadfiles/ ... 052970.pdf

Die Tabelle zeigt doch keine vollständige Volllastkurve.
Die Volllastkurve müsste bis hinunter zu 0 rpm (=Anfahren) gehen

Das Drehmoment wird lediglich stufenartig bis 66Nm erhöht und die Drehzahl wird dabei geringer.
Bei rund 510rpm, also nach deiner Rechnung ca 45km/h beträgt die Abgabeleistung des Motors rund 3000W und das Drehmoment ist, passend dazu 57Nm.
Bei 478rpm beträgt die Leistung 3300W und das Drehmoment beträgt 66Nm.

Alle Angaben zu Drehzahlen über gut 510rpm sind für die Praxis ohnehin nicht so wichtig, weil der Roller, sofern er bei 45km/h abgeregelt ist, bestenfalls bei Rückenwind oder bergab in diese Drehzahlregion kommen wird.

Interessant ist in der Praxis zusätzlich der Geschwindigkeitsbereich bis 42km/h (=ca 478rpm) und nicht erst ab 42km/h.....

Der Motor wurde in diesem wichtigen Bereich, wo höhere Drehmomente aufkommen können und bei jedem Beschleunigen auftreten werden, schlichtweg nicht getestet und somit ist ein Vergleich mit dem NIU-Diagramm nur teilweise möglich.
Ein ca vergleichbarer Bosch/NIU-Motor kann ja ganz normal, laut techn. Daten, bis 120Nm abgeben. Der Regler ist also für dazu erforderlichen Strom ausgelegt.
Wenn der hier genannte, ähnliche Motor auch 120Nm schaffen sollte, kann er das ca nur bis gut 20km/h und für diesen Bereich hätte ich gerne mal den Wirkungsgrad gewusst. Der wird dann, sehr zu vermuten, wie bei NIU, ebenfalls deutlich im Keller sein.

Zum Wirkungsgrad des Reglers:
Ich weiß nicht, welche Eingangsleistung in der Tabelle überhaupt gemessen wurde.
Für mich sieht es so aus, dass normaler Gleichstrom und die Batteriespannung diesbezüglich, also zwischen Regler und Batterie gemessen wurde.
Nach einer Messung zwischen dem mehrphasigen Motor und dem Regler, sieht das nicht aus und das (die Leistung) wäre mit einfachen Mitteln auch nicht so leicht zu messen.

[Peter51]

http://www.cnqsmotor.com/en/article_rea ... r/279.html
Vielleicht kannst du diesem Diagramm dein Wirkungsgrad und Drehmoment entnehmen. Für gute Beschleunigung brauchst du ordentlich Drehmoment und einen Controller mit hohem Motorphasenstrom.

[andreas7]

Danke für die vielen Antworten auf meine Datenblatt Frage.
Es gibt noch die Firma Heinzmann die Radnabenmotore in Deutschland verkauft und eventuell auch produziert.

https://www.heinzmann-electric-motors.c ... enmotoren
Dort kann man auch Datenblätter runterladen. So richtig umfangreich sind die Datenblätter aber auch nicht.

Der Controller oder Frequenzumrichter hat in Vergleich zum Motor einen hohen Wirkungsgrad. Moderne MOS-Fet oder IGBTs kommen einem idealen Schalter relativ nahe, da sind keine großen Verluste zu erwarten.
Hauptverluste treten in der Kupferwicklung des Motors auf; die I²R Verluste.
Man müsste Wunderkupfer erfinden was Supraleitend wäre........

[Peter51]

Nun, in der Industrie hat man 3 * 400V 50Hz. Gleichgerichtet gibt das 560VDC (Zwischenkreisspannung). Diese Frequenzumrichter haben einen Wirkungsgrad von 97...98%, weil der Spannungsabfall von 1V an den Halbleitern nicht so ins Gewicht fällt, wie bei einem 48V Controller. Für 45km/h reichen beim 1kW Unu ca. 1.000W. Die Formel für Drehstrom lautet: P2 = Wurzel 3 * (48V : 1,41) * Phasenstrom (A) * eta 0,8 * cos phi 0,95. Umgestellt nach dem Motorphasenstrom ergeben sich 22,35A. Pro Phase fallen 1V an den MosFets ab. 3 * 1V * 22,35A = 67W. Demnach hat der Unu Controller einen Wirkungsgrad von 92,3%. Etwas freundlicher sieht es bei einem 72V Controller aus.
* Aus 48VDC kann man 34Veff Drehspannung machen.
** Heinzmann hat den Motor für den Peugeot E-Vivacity geliefert.
Lingbo baut die Controller für Bosch. Einen Bosch Controller kann man nicht entsperren. Der Flaschenhals ist ja der Controller. Vielleicht hilft dies: https://de.aliexpress.com/item/10050014 ... 7e89fxwvHD

[eno]

http://www.cnqsmotor.com/en/article_rea ... r/279.html
Vielleicht kannst du diesem Diagramm dein Wirkungsgrad und Drehmoment entnehmen. Für gute Beschleunigung brauchst du ordentlich Drehmoment und einen Controller mit hohem Motorphasenstrom.

Das bestätigt prinzipiell das, was NIU angibt:
44% Wirkungsgrad bei fast vollem Drehmoment.
Über die Hälfte der Batterieabgabeleistung geht dann in Wärme auf.....zusammen mit dem Ladewirkungsgrad und dem Wirkungsgrad des Ladegerätes ist man in diesem Bereich dann ca beim Wirkungsgrad eines Dieselmotors....

[Peter51]

Wenn du mit Vollstrom und 20km/h eine 20% Steigung hochfährst, dann ist das so.

[eno]

Wenn du mit Vollstrom und 20km/h eine 20% Steigung hochfährst, dann ist das so.

und nahezu bei jedem Anfahren von 0 bis 20km/h, wobei der Wirkungsgrad in dem Bereich bei 20km/h noch am besten sein dürfte.
Bei Anfahren aus 0km/h ist er ganz sicher 0%.....

Zudem sinkt das Drehmoment ab 20km/h aufwärts ja nicht auf einmal stark ab, so dass der Wirkungsgrad ab 20km/h auf einmal deutlich besser wäre.
Der Wirkungsgradbestwert wird beim Niu (laut NIU-Doagramm) ja erst erreicht, wenn das Drehmoment nur noch ca 1/3 des Maximaldrehmomentes beträgt. Wenn man diesen Wert beim Beschleunigen anstreben wollte, müsste man sich schon sehr zurückhalten und das dürfte bei der, absolut gesehen, grundsätzlich geringen Leistung, schwer fallen.

Diese Roller sind ja nun, mit um die 3kW, keine Leistungswunder, so dass man (zumindest ich) durchaus sehr häufig mit Vollgas auf seine Zielgeschwindigkeit beschleunigt, um einigermaßen gut voran zu kommen.

[andreas7]

Mir fällt auf, dass die Radnabenmotoren für die Roller, typisch eine maximale Leistung von 4 kW haben. Bei größeren Motorrädern verwendet man dann einen Mittelmotor der über einen Riemen oder andere Übersetzung das Hinterrad antreibt.
Vermutlich existieren physikalische Grenzen, da die Baumaße des Radnabenmotors durch das Hinterrad vorgegeben sind.

Der Durchmesser des Motors beträgt ca 35cm und die Breite des Motors ist vom Reifen fest vorgegeben. Im Luftspalt zwischen Rotor und Stator ist die magnetische Flussdichte durch die Permanantmagneten auf dem Rotor mit ca. 1 Tesla auch vorgegeben. Die Drehzahl mit ca 500U/min für
ca. Tempo 50km/h ist fix und für Elektromotoren sehr niedrig. Normal im 50Hz Drehstromnetz sind 3000 U/min oder 1500 U/min.
Somit ist die Fläche des Luftspaltes, die Drehzahl und die mag. Flussdichte vorgegeben und damit auch die Bauartbedingte Leistung des Motors.
Man könnte nur den Motor breiter machen, aber dann hätte man Breitreifen als Hinterrad.

Der Controller verwendet vermutlich keine IGBTs sondern Mos-Fets. Mos-Fets sind bei Spannungen unter 100 Volt die beste Wahl. Der Rds-On Widerstand liegt im Milli-Ohm Bereich. Die Spannungsverluste bei eingschalteten Mos-Fets liegen dann im Bereich von 0,1-0,2 Volt.
IGBTs verwendet man im Spannungsbereich von 600 bis 1200 Volt. Da spielt ein Spannungsabfall von 1-2 Volt keine große Rolle.

Welche Anzahl Polpaaren hat denn ein solcher Radnabenmotor. Bei einem Pollpaar müsste der Motor mit eine Frequenz von 8,333Hz gespeist werden.
Mit welcher Frequenz vom Controller werden normalerweise die Radnabenmotore bei 500 U/min gespeist??

[eno]

Sind die hier verwendeten Radnabenmotoren eigentlich Asynchron-Motoren?
Ich vermute das zwar, bin mir aber nicht sicher.