Elektroantrieb und Schaltgetriebe

Wieso verwendet man bei Elektorautos kein Schaltgetriebe? Könnte man nicht Stromsparen, wenn man leichter anfahren kann? Haben richtig schwere Elektorfahrzeuge (Züge) auch kein Schaltgetriebe?

SeppJ

Weil Elektromotoren keine Schaltung brauchen. Die Leistung ist (weitestgehend) unabhängig von der Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment auch bei kleinen (oder auch 0) Drehzahlen immer noch hoch. Da der Elektromotor zudem einen sehr breiten Drehzahlbereich hat, kann man damit auch ohne Getriebe viele verschiedene Geschwindigkeiten fahren.

@Forenklugscheißer: Ja, es gibt sicher bestimmte Elektromotoren, für die das nicht gilt. Dies sind die allgemeinen Beweggründe, wegen denen man in den meisten Fällen ohne Schaltgetriebe auskommt. Ich finde es traurig, dass man wegen Leuten wie euch, unter jede kurze, knackige Antwort noch einen Disclaimer schreiben muss, um einen Flamewar zu vermeiden.

andreasgeorg

Zusätzlich zu den von SeppJ genannten Gründen kommt, das das Getriebe weitere Wirkungsgradverluste mit sich bringt. Wenn der Motor wie von SeppJ beschrieben ausreichend ist, gibt es einfach keinen Grund ein Getriebe zu verbauen.

SeppJ schrieb:

Weil Elektromotoren keine Schaltung brauchen. Die Leistung ist (weitestgehend) unabhängig von der Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment auch bei kleinen (oder auch 0) Drehzahlen immer noch hoch. Da der Elektromotor zudem einen sehr breiten Drehzahlbereich hat, kann man damit auch ohne Getriebe viele verschiedene Geschwindigkeiten fahren.

Das beantwortet nicht meine zweite Frage. Wenn ich einen Elektromotor fast blockiere (Getriebeuntersetzung so, dass er das Fahrzeug bei einer Umdrehung 1m bewegen müsste) braucht er doch mein Anfahren viel mehr Strom/Kraft, als bei einer Untersetzung wo er das Fahrzeutg nur 1mm pro Umdrehung bewegt.

andreasgeorg

Lipo schrieb:

Wenn ich einen Elektromotor fast blockiere (Getriebeuntersetzung so, dass er das Fahrzeug bei einer Umdrehung 1m bewegen müsste) braucht er doch mein Anfahren viel mehr Strom/Kraft, als bei einer Untersetzung wo er das Fahrzeutg nur 1mm pro Umdrehung bewegt.

Die "Kraft" nennt man Drehmoment, dieses ist wie SeppJ schon sagte bei EMotoren über ein breites Drehzahlspektrum hoch.

Beim Anfahren hat man natürlich sehr hohe Ströme, das ist aber eher eine Aufgabe für die elektrischen Schutzeinrichtungen um die Steuerelektronik und/oder den Motor nicht zu zerstören. Das Drehmoment in Stand muß halt nur ausreichend sein um den Motor in Bewegung zu setzen bevor etwas in Rauch aufgeht - Auslegungsfrage eben.

Verbrauchstechnisch ist das kein Thema, da sich das Fahrzeug nur sehr kurz in diesem ungünstigen Zustand befindet. Den größten Teil der Zeit wird der Motor drehen können und dabei recht effizient sein.

SeppJ

Kraft * Weg = Arbeit.
Kraft != Arbeit.

Und auch noch wichtig:
Drehmoment != Arbeit, obwohl beides die gleiche Dimension hat!
Drehmoment * Winkel = Arbeit.

andreasgeorg schrieb:

Beim Anfahren hat man natürlich sehr hohe Ströme, das ist aber eher eine Aufgabe für die elektrischen Schutzeinrichtungen um die Steuerelektronik und/oder den Motor nicht zu zerstören.

Das sag ich doch, dass man beim Anfahren mehr Strom braucht. Ist ein Schaltgetriebe so schwer und hat einen so schlechten Wirkungsgrad, dass sich nicht lohnt? Und im Stadtverkehr muss man schon öfters anfahren.
Oder liegt es einfach daran, dass die meisten Elektroautos max 130k/hm fahren, was wohl bei einem normalen Auto irgendwo 2ter oder 3ter Gang sein dürfte, wenn man ihn hoch drehen lässt.

SeppJ

Du verlierst dadurch nur Leistung im Getriebe. Der Wirkungsgrad des Elektromotors ist immer gut, egal wie schnell er dreht. Er braucht beim Anfahren viel Strom, weil Anfahren nun einmal anstrengend ist. Ob er langsam oder schnell anfährt ändert aber nichts am Gesamtverbrauch. Beim einen muss er eben für wenige Drehungen ein hohes Drehmoment aufbringen, beim anderen für viele Drehungen ein kleines Drehmoment.

Drehmoment * Winkel = Arbeit.
Arbeit / Wirkungsgrad = verbrauchte Energie
Wirkungsgrad: Unabhängig von Drehgeschwindigkeit

P.S.: Der Motor hat natürlich schon ein Getriebe, damit das hier keiner missversteht. Er braucht bloß keine Schaltung.

Daniel E.

Lipo schrieb:

andreasgeorg schrieb:

Beim Anfahren hat man natürlich sehr hohe Ströme, das ist aber eher eine Aufgabe für die elektrischen Schutzeinrichtungen um die Steuerelektronik und/oder den Motor nicht zu zerstören.

Das sag ich doch, dass man beim Anfahren mehr Strom braucht.

Das Problem ist nicht die gesamte Strombelastung. Die ist nicht so tragisch, und wie gesagt, im Grundstellbereich für die üblichen Maschine (Induktionsmaschinen, PMSMs, stromerregte Maschinen, baut noch irgendwer Gleichstrommaschinen in Autos ein?) konstant für ein gegebenes Moment.

Das Problem beim Anfahren ist, dass die gleichen Ventile der Leistungselektronik (also der ganze IBGT-Kram) und die gleiche Spule der EM dauerhaft bestromt werden. Diese Teile werden dann halt warm. Wenn Du zB. dein Elektrowagen 20min am 40%-Berg mit dem Gaspedal festhalten willst, dann wird das so einfach nicht klappen. Sobald Du fährst und ein Drehfeld hast, das auch tatsächlich dreht, verteilt sich die Belastung gleichmäßig und die Situation wird deutlich entspannter.

Edit: Hier nochmal ein Bild für einen typpischen Motor, der wohl verbaut wird: http://i.imgur.com/26851.png

Maxmoment ist für kleine Drehzahlen konstant (Leistung in dem Bereich natürlich nicht) und der Strom hängt direkt mit dem Moment zusammen.

andreasgeorg

Es gab/gbt Umsetzungen bei denen auf das Getriebe ganz verzichtet wurde/wird. Das sind dann Achsmotoren bei Locks und Radnabenmotoren bei Autos. Wobei sich dieses Konzept bei Lockomotiven wohl nicht wirklich durchgesetzt hat.

Ansonsten hast Du natürlich recht, ein Differential ist auch ein Getriebe und mindestens das braucht es beim klassischen Auto vom Radnabenantrieb mal abgesehen.

@Lipo,
überleg Dir doch mal wie lange der hohe Anlaufstrom gezogen wird und wie lange normale Ströme gezogen werden. Die Beschleunigung wenn der Motor erst dreht zieht einfach nur die Leistung zum Beschleunigen. Das Untersetzungsgetriebe wird im Auto doch nur verbaut weil der Motor nicht aus dem Stand anlaufen kann (dafür würde die Kupplung reichen) und weil der (Verbrennungs-)Motor nicht über ein hinreichend großes Drehzahlband das nötige Drehmoment liefern kann.

Wenn man schnell fahren und beschleunigen will, bauen sie wohl doch eine Schaltung ein.
http://www.formulec.org/en/voiture_caracteristiques.html

Gearbox: 2 speeds

Ich nehme mal an 2 speeds bedeudet 2 Gänge.