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Ich halte als Abiturprüfung einen Vortrag über den Prius. Weiß jemand mit welchem Wirkungsgrad die Bremsenergie (Kinetische Energie) in Elektrische Energie umgewandelt werden kann?? Wär echt toll wenn ir jemand helfen könnte<br><br>Posting ge&auml;ndert von: Maxus, am: 19/03/2008 18:09

Hallo,

da ich beruflich in der Elektrotechnik (MSR/Automation/Antriebstechnik) tätig bin mache ich hier mal eine vorsichtige Schätzung:

Generator:

Von 100 W/h kinetischer Energie werden ca. 20 W/h als Wirbelströme und Wärme auf der Strecke bleiben! Wirkungsgrad ca. 80%!

Inverter (wandelt den vom Motor/Generator gelieferten Drehstrom in Gleichstrom um/oder andersrum beim Beschleunigen):

Der Inverter hat eine Verlustleistung von ca. 8-10%. Die Verlustleistung geht als Wärmeenergie an den Tyristoren (gesteuerte Dioden) dahin.

Fahrakku:

Generell gilt für jeden Akkutypen, daß er besser Energie abgeben kann als speichern!

Hier ist der Wirkungsgrad schlecht festzulegen.
Dieser ist stark abhängig von der Akkutemperatur. Temperatur zu hoch =&gt; Wirkungsgrad sinkt! Innenwiederstand erhöht sich!
Temperatur zu nieder =&gt; Wirkungsgard sinkt! Die elektrochemischen Prozesse im Akku laufen verlangsamt ab!
Deshalb wird der Akku des Prius mit einer gar nicht mal zu schlechten Lüfterregelung gekühlt.

Außerdem ist der jeweilige Ladezustand stark entscheidend, wie gut der Strom beim Bremsen gespeichert wird.
Bedeutet- Ein leerer Akku hat einen niedrigen Innenwiderstand.
Das wiederum bedeutet, daß mehr Strom schnell gespeichert werden kann ohne durch den Innenwiderstand des Akkus selbst in Wärme umgewandelt zu werden!
Denn auch beim Akku gilt das Ohmische Gesetz bzw. die Formel für Leistung!

Deshalb ist es wichtig beim Prius immer möglichst sanft zu bremsen. Dies hat einen kleineren Strom und somit eine längere Ladezeit zu folge. Ergo kann der Akku mehr Ladung speichern und es wird weniger Energie in Wärme umgewandelt.

Dieses Vorgang läßt sich sehr schön an z.B. Modellbauakkupacks beobachten. Lade ich den Akku schnell auf so wird dieser sehr warm. Multipliziere ich dann die Zeit mit dem gewählten Ladestrom werde ich feststellen, daß ich weitaus mehr Strom in den Akku gepumpt (bis Ladeschlußspannung erreicht) habe als seine eigendeliche Kapazität beträgt.

Lade ich den Akku jedoch langsam mit z.B. C/20 (1/20 der Akkukapazität) dann dauert es natürlich lange. Jedoch wird sich der Akku nicht stark erwärmen und ich liege mit meiner in den Akku gesteckten Ladungsmenge nur knapp über der eigendlichen Kapazität des Akkus.

Ein schon fast voller Akku hat dann auch einen hohen Innenwiderstand. Werde ich jetzt stark Bremsen und den Akku mit viel Strom füttern wird der Akku sich stark erwärmen und natürlich noch weiter geladen was jedoch wieder den Innenwiederstand ansteigen läßt.

Toyota hat aber auch hier nicht geschlafen und hat folgendes unternommen, um den Akku mit besten Wirkungsgrad zu beteiben.

Die Lade-/Entladeelektronik nutz nur ein 6,5Ah-Fenster der Akkus. Die wirkliche Kapaziät des Akkus ist größer!

Das ermöglicht es den Akku zu fast jeder Fahrbedingung mit dem bestmöglichen Innenwiederstand und Ladezustand zu betreiben.

Außerdem fallen dadurch alterungsbedingte Kapazitäsverluste nicht ins Gewicht, da das 6,5Ah-Fenster auch noch nach 10 Jahren (Garantiezeit des Akkus) vorhanden sein wird.

Nun zu meiner Schätzungs des Wirkungsgardes:

Dieser müsste so zwischen 50 bis 70 % pendeln. Beim Bremsen/Laden.
Beim Entladen/Beschleunigen sollte der Wirkungsgard zwischen 70-85% liegen.

Leitungsverluste:

Die Leitungsverluste (Umwandlung des Stromes in Wärme durch den Leitungswiederstand; Verluste durch Magnetfelder) setzte ich hier mal 2% in den Raum!


Ich hoffe ich konnte weiterhelfen...

Gruß henning2000becks

Diese Daten wurden im Detail bereits ermittelt und sind im Internet verfügbar: &quot;ORNL-Report Prius&quot; googlen müßte reichen.

auszugsweise:
MG1,2: maximal ~95%, Kennfelder verfügbar,
beim Bremsen variiert das sehr stark in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit/Bremsverzögerung.

Batterie: ~90% Ladewirkungsgrad + ohmsche Verluste können einfach mit Pv=I²*Ri (Ri~=0.3 Ohm) berechnet werden.

Inverter: 92-99.5% Wirkungsgrad, das ORNL-Team wunderte sich, weil sie oft überhaupt keinen Verlust messen konnten.

Allerdings deutet die eingängliche Frage ein mögliches Verständnisproblem an:

Der Hauptvorteil des Prius liegt nicht wie allgemein angenommen in der Bremsenergierückgewinnung, diese wird den durchschnittlichen Verbrauch wohl höchstens 5% senken, sondern in der generellen Optimierung hinsichtlich hoher Gesamt-Wirkungsgrade bei normalem Fahrzuständen.

Warum möchtest Du also gerade den Wirkungsgrad beim Bremsen wissen?

Meine Erfahrung mit e-Mobilen:
Fiat Cinquecento mit Rekuperation.
Bei einer Fahrzeugüberführung habe ich das Laden per Abschleppen gemacht.(Ist nicht OK, ging aber nicht anders).
10 Min Abschleppen mit leicht getretener Fußbremse*) = 1h fahren, Batterien ca. 90% geladen. Also ca. 15% Wirkungsgrad. Dabei kommt es darauf an, was 100% bedeutet. Im Stadtverkehr dürften die Prozente wesentlich geringer sein, da man ja selten optimal(siehe oben henning2000becks) bremsen kann.

*) 1/4 Bremspedalweg für Rekuperation, dann mechanische Bremse ähnlich Prius.

Hatten wir das Thema nicht gestern schon einmal ?!?

ciao

Florian