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Thema: So funktioniert unser Getriebe (47204-mal gelesen)
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Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 90 –
In  Stellung "P" wird der Antrieb mechanisch blockiert und der MG2 stromlos geschaltet.  In Stellung "D" ist der MG2 immer etwas unter Strom.

Gerd

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 91 –
@KSR1

Ich meine mich zu erinnern, dass im Vikipedia der Priusfreunde steht, dass der MG2 dann die Standposition hält. Das kostet natürlich Sttom.

Gerd

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 92 –
Ich möchte noch einmal versuchen einige grunsätzlich Funktions und Wirkungsweisen des HSD zu betrachten.

1. Normalbetrieb
    Der ICE liefert alle Energie zum             Vortrieb.

Das HSD arbeitet vom Prinzip wie ein Einganggetriebe, das mit uterschiedlich stark rutschender Kupplung gefahren wird. Nur wird die Energie, die nicht direkt zur Antriebsachse geleitet wird nicht in Wärmeenergie umgewandelt oder sonst wie vergeudet. Sie wird als mechanische Drehbewegung  in den MG1 geleitet, der auch sinnbildlich die Kupplung ist. Der nutzt diese, um daraus Strom zu erzeugen.

Das Planetenrad Getriebe verteilt die Drehbewegung nach Kraft immer im selben Verhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad . Aber die Drehzahlen können sich völlig anders verhalten, denn die Drehbewegung des sich drehenden ICE muss ja irgend wo hin. Wenn das Hohlrad steht, pflanzt sich die gesamte Drehbewegung des ICE über das Sonnenrad fort. Steht das Sonnenrad, muss sich die gesamte Drehbewegung des ICE über das Sonnenrad fort Pflanzen. Dazwischen  gibt es unendlich viele Zustände.

Weil die Leistung  P = Drehmoment mal Drehzal ist, ändert sich bei gleich Drehmoment und unterschiedlicher Drehzal die Leistung. Das bedeutet, dass sich proportionell  zur Geschwindigkeit die Leistung ändert.
Wenn Viel Kraft übertragen werden soll, muß das Drehmoment des MG1 hoch sein und vom ICE vie Leistung angefordert werden (viel Gas geben).  Das führt dazu, dass der MG1 bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit fast angehalten wird. Dann geht bei sehr niedriger MG1 Drehzahl trotz hohem Drehmoment kaum Leistung über den MG1 und fast die gesamte Leistung des ICE mechanisch direkt  über das Hohlrad. Wenn sich der MG1 sehr schnell dreht und das  Hohlrad sich sehr langsam dreht, geht Fast  die gesamte Leistung über den elektrischen Zweig. Daraus folgt, dass bei hoher Geschwindigkeit nur wenig bis gar keine Leistung vom ICE  über den elektrischen Zweig geht.
Steht das Hohrad, geht die gesamte Leistung über den elektrischen Zweig. Das Fahrzeug steht.

Natürlich kommen noch diverse andere Zustände. Diese Sichtweise richtet sich auf den normalen vorwärts Fahrbetrieb ohne Zusatzenergie aus der Hybridbatterie. Es geht mir um das grundsätzliche Verständnis des HSD. Rekurperation, rein elektrisch fahren, den ICE starten und rückwärts Fahren sowie den Heretical mode sollte man getrennt betrachten.


Gerd

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 94 –
Nein, der Akku von meinem Handy war leer. Da sind noch einige Fehler drin, aber ich konnte sie noch nicht korregieren.

Ich hatte das schon einmal beschrieben, aber als ich mich bei den Priusfreunden wieder damit beschäftigte, merkte ich, dass in meiner Sichtweise etwas nicht stimmte. Es wurde immer geschrieben,  dass die doppelte Energieumwandlung einen niedrigeren Verbrauch auf der Autobahn verhindert. Meine Vorstellung war immer, dass wenn man mehr Gas gibt, der MG1 automatisch auch mehr Strom produziert. Aber das ist grundlegend falsch. Gerade in der Stad, wo Viel doppelte Energieumwandlung stattfindet, ist der Verbrauch von meinem Yaris niedrig. Es müssen also andere Gründe daran Schuld haben, dass der Verbrauch auf der Autobahn  nicht so optimal ist. Denn wenn bei hoher Geschwindigkeit kaum doppelte Energieumwandlung stattfindet und zwischen 90 und 100% der ICE-Leistung direkt über das Hohlrad gehen, dann können die Verluste des elektrischen Phads keinen großen Einfluss auf die Effizienz haben. Sicherlich hat die Aerodynamik einen großen Einfluss auf den  Verbrauch auf der Autobahn sowie das Gewicht in der Stadt. Aber auch das viele elektrische Fahren kann den Verbrauch steigern, weil bei der Speicherung und der Wiedergewinnung Verluste entstehen. Das würde ich gerne mit euch zusammen herausfinden.  Mir fehlt auch die Zeit für die Aufzeichnungen mit Torque oder Scangauge. Für das Diagramm sind folgende Werte interessant.


1 . Geschwindigkeit / MG2 RPM
2. ICE Torque
3. MG1 Torque in % Grundwert = ICE Torque
Errechnete ICE Torque am Holrad
3. ICE RPM
4. MG1 RPM

Jetzt wird es interessant

P-ICE
P-Hohlrad (mechanischer Pfad)
P-MG1       (elektrischer Pfad)

Beim p2 soll gelte:

P-Hohlrad = MG2-RPM * 72% vom
ICE - TORQUE

Der MG1 - TORQUE soll 28% vom ICE - Torque betragen.

Man kann also auch Holrad - Torque = ICE - Torque minus MG2 - Torque rechnen. Aber Das stimmt auch nicht ganz, weil zwischen Sonnenrad und MG1 ein Reduktionsgetriebe ist.

Wer haust mitzumachen?


Gerd


 

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 95 –
So, jetzt habe ich den Tread fertig und erst einmal grob korrigiert.

Gerd

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 96 –
Liegt eventuell an der Drehzahl des Verbrenners und der variablen Nockenwelle, dass die Autobahn den HSD zum fast-Säufer macht.

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 97 –
@YarisGerd

Der Blitz möge mich treffen „das soll nichts mit Sprit sparen zu tun haben“. Ich habe auch andere Themen :-[

Könnte es etwas mit Last des Verbrennungsmotor zu tun haben? Frage mich schon länger warum ein Yaris Hybrid zum Beispiel keine Anhängerkupplung haben darf. Oder warum die Zuladung begrenzt ist. :-/

Könnte es sein, dass Autobahn (Last durch Luftwiderstand), Anhängerkupplung, Maximal zulässiges Gesamtgewicht und damit Antrieb etwas miteinander gemeinsam haben?

Ansonsten kann ich leider nur technisch beitragen:
Der Luftwiderstand wächst im Quadrat. Und die Leistung die der Motor aufbringen muss um diesen zu überwinden sind hoch.

Da fällt mir eine Schutzfunktion ein. So wie der Verbrennungsmotor mitläuft um einen der Motorgeneratoren zu schonen. Vielleicht findet ähnliches auf der Autobahn statt?  :icon_nixweiss:

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 98 –
Die Gründe für die nachlassende Effizienz bei Autobahntempo dürften vielschichtig sein. Mir fallen sofort drei ein:
1. Die erforderlichen Leistungen des Verbrennungsmotors verlassen den Bereich höchster Wirkungsgrade, welche bei den Atkinson-Zyklus-Motoren in vergleichsweise niedrigem Leistungsbereich liegen, was meist (Konstantfahrt bei moderaten Geschwindigkeiten) ja ein Vorteil, nun aber ein Nachteil ist.
2. Wenn wir mit hoher Getriebeübersetzung aber noch nicht im Heretical Mode fahren, sinkt der Inverterwirkungsgrad, da ein sehr hoher Spannungshub zu realisieren ist: Primärseitig erzeugt der MG1 aufgrund relativ geringer Drehzahlen relativ geringe Spannungen, die für den schnell laufenden MG2 zur Überwindung der Gegeninduktion in sehr hohe Spannungen zu transformieren sind. Dass dies mit Effizienzeinbußen einher geht, liegt auf der Hand, wie auch die bewusste Begrenzung der Sekundärspannung im Eco-Mode zeigt. Auch wenn der in dieser Betriebsart über den elektrischen Zweig laufende Leistungsanteil gering ist, schlägt dieser Wirkungsgradverlust des elektrischen Zweigs sicher zu Buche.
3. Falls wir noch längere Getriebeübersetzungen fahren und in den Heretical Mode gelangen, kommt der Wirkungsgradverlust durch kreisende Blindleistung zum Tragen. Dieser wird dadurch verursacht, dass die Leistungsflüsse im mechanischen und im elektrischen Zweig einander im Herertical Mode entgegengesetzt sind, so dass ein Leistungsanteil zu "kreisen" beginnt - und dessen Wandlungsverluste müssen immer wieder vom ICE nachgefüllt werden, ohne dass sie zur mechanischen Arbeit beitragen. Wenn wir nur gerade so eben im häretischen Bereich operieren, bleibt dieser Effekt tragbar, da wie von @YarisGerd beschrieben der Leistungsanteil im elektrischen Strang linear im Drehzahlverhältnis MG1/MG2 ist. Folglich kehrt er beim Übergang in den Heretical Mode allerdings sein Vorzeichen um und mutiert damit von Wirk- zu Blindleistung.

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 99 –
@Francek

Die von dir genannten Verluste sind mir bekannt. Aber, wenn ich mit dem Yaris HSD 170Km/h fahre, fährt das Auto nicht im Heretical Mod und da kaum Leistung über den MG1 geht, dürften da auch keine großen Verluste entstehen. Der CW Wert dürfte einen großen  Einfluss auf den Verbrauch haben. Der Yaris ist relativ hoch, was einen niedrigeren CW Wert entgegen steht. Das der Atkinson Motor bei hohen Drehzahlen einen schlechten Wirkungsgrad hat, kann schon sein. Das würde ich gerne durch Diagramme nach Messungen belegt sehen. Wo ist der große Verbrauchsfaktor?

Gerd

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 100 –
@Francek
Wobei die HSDs laut dem Bild bei 120km/h noch im effizienten Bereich laufen.

Hab ich mal wieder aus dem Priuswiki geborgt!

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 101 –
Zitat von: YarisGerd – am
@KSR1

Ich meine mich zu erinnern, dass im Vikipedia der Priusfreunde steht, dass der MG2 dann die Standposition hält. Das kostet natürlich Sttom.

Gerd
Im Laufe der Produktion des Prius 2 (Facelift?) wurde per Software eine Anfahrhilfe (Hill-Holder) realisiert und hier hält tatsächlich MG2 den Wagen. Aber grundsätzlich dürfte im Stand keine Spannung an MG2 anliegen. Es sei denn, man tritt die Bremse nicht fest genug. Dann sieht man im Monitor auch Energiepfeile vom Elektromotor zu den Rädern.
Bei den späteren Modellen, die von vorneherein mit Anfahrhilfe entwickelt wurden, dürfte das auch ordentlich konstruiert sein. D.h. die Bremse hält das Auto einen Moment.

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 102 –
Ergänzung: o.g. Software-Anfahrhilfe war mutmaßlich der Grund, das beim MG2 eines Priusfreundes, der das sehr ausgiebig nutzt, eine Wicklung durchgebrannt war: MG-2 Demontage und Reparatur - PRIUSforum
Jedenfalls wäre es töricht, im Stand eine Spannung am MG2 zu haben. Wenn der Motor steht würde damit einerseits immer eine Wicklung (U, V, W, Drehstrommotor ;)) unnötig thermisch belastet und man würde unnötig vom Akku zehren. Das ginge sehr zu Lasten der Effizienz und Haltbarkeit. Die Effizienz ist seit Prius 1 schon gut und haltbar sind die Autos offenbar auch.

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 103 –
Dem Muscheldiagramm kann man doch ohne weiteres entnehmen, dass ein P3 bei Konstantfahrt 120km/h etwas über 5l/100km (ca. 21kW * 220g/kWh : 120km/h * 100km : 748g/l = 5,15l) verbraucht und damit brennwertbereinigt einem vergleichbaren Diesel durchaus mehr als ebenbürtig ist. Wenn's denn aber fixer gehen soll, kehren sich der Verhältnisse um: Während der Wirkungsgrad eines Diesels noch ansteigt, da die meisten Kompaktklassediesel ihren höchsten Wirkungsgrad erst deutlich jenseits 30kW Leistungsabgabe realisieren, geht es in diesem Betriebsbereich beim HSD zwar nicht rapide, aber doch deutlich abwärts. Insofern verlangt ein HSD mehr Expresszuschlag als ein Diesel. Dafür kümmert sich der HSD vmtl. auch in diesen Geschwindigkeitsbereichen noch gewissenhaft um die Abgaswerte, anstatt die Option "jenseits von 130km/h ist dem Gesetzgeber alles egal" zu ergreifen.

Antw.: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 104 –
Das deckt sich auch mit meinen Erfahrungen. Wenn man konstant 130 fährt, landet man so im Schnitt bei 5L Verbrauch.
Relativ gesehen ist das natürlich noch nicht viel im Vergleich anderer Fahrzeuge.

Allerdings schon, wenn man 3-4 gewohnt ist ;D