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Tesla ist VW und Toyota technisch um Jahre voraus

Olstyle

Moderator
Teammitglied
In der Theorie ja. In der Praxis sind das schon Mal 17% mehr als ein Verbrenner (ohne Schwungrad) erhält.
 

mr.4EvEr

BIOS-Overclocker(in)
Am ende aber doch, denn man setzt ja die energie im akku in kinetische ernergie um und von dieser hat er rund 17%, über den motor, zurück in den akku geholt. Nun verschwindet energie aber nicht einfach und direkt abstrahlen kann kinetische energie, meines wissens nach, auch nicht. Ergo wird das, was nicht in den akku zurück kommt, zu wärme. (über die reibung)
Aber wie dem auch sei, 17% finde ich nicht viel. Da muß doch mehr gehen...
Das kann nicht pauschalisiert werden. Sobald du auf der Autobahn bist und kaum bremst, kann auch nichts rekuperiert werden und Fahrwiderstand gibt es immer...
Fakt ist, dass leichte Bremsungen schon jetzt sehr effizient eingespeist werden (Wirkungsgrade von geschätzt 70-90 %). Starke Bremsungen nicht. Zum Einen da mit Scheibenbremse / Trommelbremse der Bremsweg weiter verkürzt werden kann, zum Anderen kann starkes Bremsen die maximale Laderate des Akkus überschreiten. Aus diesem Grund werden in der Formel 1 Supercaps eingesetzt, diese erlauben wesentlich stärkere Lade- und Entladeraten (bzw. höhere Leistungsdichte) aber dafür sinkt die gravimetrische Energiedichte. Auch bei Li-Ionen Zellen ist das der Fall. Zellen mit besonders hoher Energiedichte haben gegenüber Hochleistungszellen (Luftfahrt und zum Teil Drohnen) keine Chance was die Ladezeiten anbelangt.
Anbei sind zwei Plots aus meiner Bachelorarbeit (kein Sperrvermerk), damals habe ich analytische Auslegungen für ein Luftfahrtthema durchgeführt und die Daten von Antriebsstrangkomponenten (Akku, Leistungselektronik, Motoren) verglichen. Das war Mitte 2019, seitdem gab es keine großen Technologiesprünge auf dem Markt (die Festkörperbatterie= fester Polymerelektrolyt ist weiterhin in Entwicklung). Und kleine Evolutionsstufen (CATL NCM 811 etc.) sind soweit ich weiss noch nicht marktfähig / sicher. Hinsichtlich Ladeleistung wird die neue Varta 21700 Zelle (21 mm Durchmesser, 70 mm Länge) im oberen Segment mitspielen. Nach aktueller Ankündigung kann diese sogar die Konkurrenz outperformen.

Edit zu den Plots: Der erste Plot vergleicht industrielle Li-Ionen Zellen. Die Farbe des Datenpunkts stellt die charakteristische Elektrode dar, die Form die Bauweise. NMC Zellen werden aufgrund der hohen Energiedichte bei verhältnismäßig hoher Leistungsdichte bevorzugt in der Fahrzeugtechnik eingesetzt. Die Hochleistungszellen verlieren bei starker Belastung 20 % ihrer Kapazität nach weniger als 500 Vollzyklen. LFP Zellen bieten eine wesentlich längere Haltbarkeit (meist 1.000 bis 4.000 Zyklen) und werden für stationäre Speicher (z.B. PV-Anlagen) eingesetzt. LTO Zellen sind bislang aufgrund des deutlich höheren Preises eine Nische. Mit diesen sind je nach Verwendung zum Teil bis zu 40.000 Zyklen möglich. Außerdem sind LTO Zellen sehr zuverlässig bei Temperaturen von deutlich unter 0 °C. Eine mir bekannte Anwendung für diese sind Hybridzüge (für die Überbrückung auf Strecken ohne Oberleitung oder als Ergänzung zur Brennstoffzelle). Allgemein steigt natürlich die Haltbarkeit der Zellen (v.A. NMC) bei geringerer Belastung (möglichst keine Tiefentladung, möglichst keine Maximalladung, geringe Lade- und Entladeraten, niedrige Standtemperatur, mindestens 20 besser 30 °C Betriebstemperatur etc.).
Das zweite Diagramm verlgeicht alle Datenpunkte aus dem linken Diagramm mit Modellbau-LiPos. Abgesehen von den beiden Ausreißern bieten die Modellbau-LiPos eine höhere Laderate. Allerdings sind die Fertigungsschwankungen viel höher und die Zuverlässigkeit deutlich geringer. Ein Modellbau-Lipo hält selten mehr als 100 Zyklen und Frühausfälle treten deutlich häufiger auf.

Edit 2: Kleine Beispielrechnung (Anwendung der Plots).
Wir vernachlässigen bei der Überschlagsrechnung für den Bremsvorgang alle Reibungen und Fahrwiderstände, welche die tatsächliche Einspeiseleistung reduzieren.
Bremst ein Fahrzeug mit einer Masse m 1.800 kg von v1 = 28 m/s (knapp über 100 km/h) auf v2 = 14 m/s (knapp über 50 km/h) ab, dann entspricht das einer Energiedifferenz E (kinetisch) von 529,2 kJ (Formel: E = 0,5 * m *(v2^2 - v1^2). Nehmen wir einen elektrischen Einspeisewirkungsgrad (Leistungselektronik und Motor) von 80 % an, dann werden 423,4 kJ in die Batterie eingespeist (delta E_rekup = E * eta). Findet der Bremsvorgang in 5 Sekunden statt, dann entspricht das einer mittleren Rekuperationsleistung von 84,7 kW (delta P_rekup = delta E_rekup / delta t). Nehmen wir nun eine Zelle mit hoher Energiedichte an (max. 0,4 kW / kg Ladeleistung siehe Plot), dann muss der Akku mindestens eine Gesamtzellemasse von 211,7 kg aufweisen [84,7 kW / (0,4 kW /kg)]. Andernfalls muss ein Teil der Energie über die mechanische Bremse umgewandelt werden, da der Akku sonst überlastet wird. Führen wir mit dem gleichen Fahrzeug eine Bremsung von 200 km/h auf 150 km/h innerhalb von 5 Sekunden durch, dann benötigen wir eine Gesamtzellmasse von mindestens 400 kg. Und das ist bereits ein Wert den nicht jedes EV erreicht (zumal das die reine Zellmasse darstellt ohne Konfektionierung, Kühlung / Heizung).
Die Rechnung zeigt also, dass eine Einspeisung aller Bremsvorgänge bei kleinen Akkus schwierig ist. Insbesondere sind davon Hybride mit kleinen Akkusystemen betroffen. Lösungen für dieses Problem sind beispielsweise Zellen mit höherer Leistungsdichte (z.B. Varta 21700), der Verbau von mehr Zellen (-> höheres Gewicht welches die kinetische Energie um einen weiteren Prozentanteil erhöht & höhere Kosten), ein weiterer Speicher mit höherer Leistungsdichte (Supercaps), welche allerdings für Serienfahrzeuge mit "normaler" Leistung unrentabel sind, längerer Bremsvorgang (-> erfordert veränderte Fahrzweise und ist nicht immer möglich), oder die Entwicklung von leichteren Fahrzeugen. Unterm Strich wird also eingespeist, was eingespeist werden kann und darf (gesetzliche Vorschriften ?). Die überschüssige Energie wird dann mit der mechanischen Bremse umgewandelt. Hinsichtlich des Wirkungsgrades ist dabei meist die elektrische Maschine primär entscheidend, zweitrangig der Innenwiderstand des Akkus und danach erst die Leistungselektronik. Elektrische Maschinen mit Wirkungsgraden von über 95 % sind technisch kein Problem (z.B. Formel E, alte LMP1, Formel1). Allerdings sind diese für den Serieneinsatz zu teuer. Es werden dort teurere Materialien, teure Geometrien und extrem dünngeschichtete (meist erodierte) Elektrobleche verwendet .
 

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Zuletzt bearbeitet:

Kuhprah

Software-Overclocker(in)
Naja, die Rekuperation die Tesla derzeit bietet ist eh jenseits von State of the Art... bei unseren S und X sind derzeit um die 60kW, die Model 3 schaffen vielleicht etwas mehr. Das is eher so Stand 2014 oder so, aber weit weg von dem was Mitbewerber in der 100.000€ Klasse inzwischen bieten.
 

Darknesss

Komplett-PC-Aufrüster(in)
Der Haupteinfluss der Precrash Geschichten ist afaik eh dass die Bremse "vorgespannt" wird und bei der nach wie vor vom Fahrer ausgelösten Notbremsung wirklich direkt den Anker wirft, was ein ungeübter Fahrer eher selten tut.
Dann sollte man aber mal schnell dafür sorgen, dass die Fahrer mal wieder etwas üben.
Assistenzsysteme sind schön und recht, aber jeder mit einem Führerschein sollte auch ohne auskommen, weil ältere Fahrzeuge (z.b. Firmenfahrzeuge) die Systeme nicht unbedingt haben oder das ganze auch mal ausfallen kann.

Ehrlich gesagt wundert es mich, dass viele ihr Bremspedal bei einer Vollbremsung nur streicheln.
Da passiert doch nichts, manchmal leider auch fast wortwörtlich.
(Hatte schon eine gerissene Bremsleitung, sowie spontan defekte (Haupt-)Bremszylinder. Ist kein allzu gutes Gefühl wenn man (fast) nur noch Getriebe und Handbremse hat um die Karre zum stehen zu bringen )


Auch wenn Rekuperation im Elektroauto sinnvoll ist, würde ich bei den Unter- und Mittelklasse da nicht die maximale Effizienz zulasten des Anschaffungspreises nutzen.
Wäre deutlich sinnvoller erstmal massenhaft Ladepunkte an Stellflächen (Arbeitsplatz + Wohnung) aufzubauen.
Da reichen mit Timer auch schon 230V mit 10A (2,3kW) , damit die Kisten im Winter nicht vollständig mit der Batterie beheizt bzw. im Sommer gekühlt werden müssen.
Gleichzeitig dürfte das für viele die nur Kurzstrecke fahren auch schon als Lademöglichkeit ausreichen, womit die deutlich teureren Schnelllademöglichkeiten entlastet werden.
 

Olstyle

Moderator
Teammitglied
Dann sollte man aber mal schnell dafür sorgen, dass die Fahrer mal wieder etwas üben.
Ich kenne ein paar Geschichte von hauptberuflichen Testfahrern die Mal ein paar Versuche/Spielchen gemacht haben um zu sehen wie gut sie reagieren (Plüschtiere ohne Ansage aus dem vorausfahrenden Transporter geworfen und versucht zu reagieren).
-> Selbst Profis sind erschreckend langsam.
Selbst das Bremse durchdrücken dauert ja auch etwas Zeit.
 

Darknesss

Komplett-PC-Aufrüster(in)
In Sachen Reaktionszeit hat der Mensch gebenüber Elektronik schlichtweg keine Chance. Vorallem wenns dann noch unvorbereitet kommt und man erst noch aufs Bremspedal wechseln muss.

Auf den Druck den wir aber auf das Bremspedal ausüben haben wir aber definitiv einen Einfluss.
Da trauen sich viele nicht von Anfang an voll in die Eisen zu gehen oder können es schlichtweg nicht (Badeschlappen oder barfuß lassen grüßen, da gibts sogar Dashcamvideos dazu)

Dafür gibts zwar eine technische Lösung (Hydraulischer Bremsassistent) aber die hat nicht jedes Auto.
Wäre daher für manche definitiv sinnvoll das mal vor dem Ernstfall zu üben, um die Angst zu nehmen.

Persönlich habe ich damit kein Problem, wie auch mein Fahrlehrer damals schmerzhaft festellen musste :lol:
Der hat bis dahin nicht gewusst dass ich auf einem 32km/h Schlepper mit rein mechanischer Bremse/Lenkung mit samt ungebremsten 4t (bzw. auflaufgebremst 8t) das fahren gelernt habe.
 

JoM79

Trockeneisprofi (m/w)
Bei Barfuß sehe ich eher die Chance des Abrutschens.
Ansonsten habe ich mit ner dünnen Sohle wesentlich mehr Gefühl als mit ner dicken Sohle.
 

Painkiller

Moderator
Teammitglied
Naja, die Rekuperation die Tesla derzeit bietet ist eh jenseits von State of the Art... bei unseren S und X sind derzeit um die 60kW, die Model 3 schaffen vielleicht etwas mehr. Das is eher so Stand 2014 oder so, aber weit weg von dem was Mitbewerber in der 100.000€ Klasse inzwischen bieten.
Tesla hat übrigens das Plaid+ Modell gecancelt. Am Freitag um 4 Uhr früh soll es eine Veranstalltung zum Plaid-Modell geben
 
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