W = fR * m * g + cwA/1.6*v², PW = W * v (v in m/s) VB = W /(36* kWh/L * etages) (Benzin 9 kWh/L, Diesel 10 kWh/l)

W = fR * m * g + cwA/1.6*v², PW = W * v (v in m/s)

VB = W /(36* kWh/L * etages) (Benzin 9 kWh/L, Diesel 10 kWh/l)

LängsregelungLängsregelung

v km/h v km/h st % st %

3030 5050 8080 140140

00 2.72.7 3.13.1 7.47.4 27.927.9

11 4.04.0 5,25,2 10.810.8 33.733.7

22 5.25.2 7.37.3 14.114.1 39.639.6

55 7.77.7 13.513.5 24.124.1 57.157.1

Erforderliche Leistung am Rad

PKW 1500 kg, cwA=0.6 m², fR=1 %

v km/h v km/h st % st %

3030 5050 8080 140140

00 28.828.8 54.554.5 112.3112.3

11 62.262.2 110.0110.0 201.2201.2

22 95.595.5 165.6165.6 290290

55 195.5195.5 332.3332.3 556.7556.7

Erforderliche Leistung am Rad

LKW 40 000 kg, cwA=6 m², fR=0.8 %

Weil der Leistungsbedarf etwa 1:20 auseinander liegt, überlegt man unterschiedliche Antriebe für Stadt und Land.

In der Stadt elektrisch:

kleine Leistung (zum Rollen), am Ort emissionsfrei, kurze Strecken

außerorts Verbrennungsmotor:

Große Leistung, lange Strecken, lokale Emission weniger wichtig

Hybrid

Definition: kann mit jedem der Antriebe normal fahren. Eine elektrische Kraftübertragung ist kein Hybrid, auch nicht ein Elektroantrieb mit range-extender.

ElektrotraktionElektrotraktion

Reichweite unter Berücksichtigung der el.

Dauerverbraucher

Kosten für Energie

CONVOY & TRAINAutomatische Fahrzeugführung mit

Stromzufuhr

Abstand durch Radar und Ultraschall

Seitenführung durch Kabel, Oberleitung und Navigation

CONVOY & TRAINAutomatische Fahrzeugführung mit

Stromzufuhr

Abstand durch Radar und Ultraschall

Seitenführung durch Kabel, Oberleitung und Navigation

Kosten für Energie

(Kraftstoff – Luft: Luft und Abgas wird nicht mitgeführt, daher 11 kWh/kg)(Kraftstoff – Luft: Luft und Abgas wird nicht mitgeführt, daher 11 kWh/kg)

Hybridformen:

1.Antrieb verschiedener Achsen mit V- und E-Mot: AUDI DUO 1980

2.Elektromotor auf gleiche Welle liefernd (VW NY-TAXI 1976, Großversuch 1989, Honda, Mercedes)

3.Leistungsteiler zwischen V-Mot, E-Mot und Antrieb (Toyota)

Bat

DST fasst Starter und Lichtmaschine zusammen. Bremsenergie kann z.T. zurück gewonnen werden, Batterieladen bei Niedriglast verbessert eta.

Bat

Investitionen in konventionelle Lichtmaschine und Starter sind groß und jung

VM startet bei Berühren des Gaspedals, stoppt bei 0-Gas, K schließt dann bei Berühren des Gas- oder Bremspedals

VM startet bei Berühren des Gaspedals, stoppt bei 0-Gas, K schließt dann bei Berühren des Gas- oder Bremspedals

Mild Hybrid + SNA

Größere Leistung möglich: Rangieren, Stadt- und Schleichfahrt elektrisch. Rückwärtsgang kann entfallen.

„Vollhybrid“Honda, VW Up!, Mercedes (ohne K1)

Einfache Gesamtlösung für Teiltüchtige Fahrzeuge, z.B. Stadtroller oder 45 km/h Fahrzeug.

Fahren auf otimaler Betriebslinie möglich.

„Vollhybrid“Toyota Prius

Antrieb auf 2 (oder mehr) Räder ohne Differential (und Verteilergetriebe)

„Vollhybrid“Sapienter auf Räder

Toyota L 400 (auf Achsen)

Gute Fahrleistung, kleiner Verbrauch durch wenig Verluste (95 % direkt, 80 % el.)

Große Batterie für plug-in. Überland mit großer Reichweite.

Kein Schwungrad, keine Kupplung, kein Getriebe (außer Radkette), PKW-Starter

SAPERL PLUS teiltüchtiges Fahrzeug hoher Fahrleistung

Gegenüber HyPerl ist ein stärkerer VM und ein Radnabenmotor dazugekommen.

Es kann elektrisch mit 5+10 kW beschleunigt werden oder vom Start weg , unter Schonung der Batterie, mit VM gefahren werden. 50 km/h werden in 4 s erreicht, 100 in 12.5 s.

Bei konstanter Geschwindigkeit bleibt om bis 100 km/h unter 200 (rd. 2000 UpM). Verbrauch bei 100 km/h 3.1 L, bei 130 km/h 5.1 L/100 km.

z.B.: 800 ccm für 26 kW

Die Batterie kann klein bleiben, wenn auf el. Reichweite verzichtet wird (Batterie nur zum Starten und Dauerverbraucher bei stehendem VM)

plug-in ist möglich aber viel lästiger als Tanken.

SAPERL PLUS teiltüchtiges Fahrzeug hoher Fahrleistung

Gegenüber HyPerl ist ein stärkerer VM und ein Radnabenmotor dazugekommen.

Es kann elektrisch mit 5+10 kW beschleunigt werden oder vom Start weg , unter Schonung der Batterie, mit VM gefahren werden. 50 km/h werden in 4 s erreicht, 100 in 12.5 s.

Bei konstanter Geschwindigkeit bleibt om bis 100 km/h unter 200 (rd. 2000 UpM). Verbrauch bei 100 km/h 3.1 L, bei 130 km/h 5.1 L/100 km.

z.B.: 800 ccm für 26 kW

Die Batterie kann klein bleiben, wenn auf el. Reichweite verzichtet wird (Batterie nur zum Starten und Dauerverbraucher bei stehendem VM)

plug-in ist möglich aber viel lästiger als Tanken.

VM 55 kW, Tank 60 L für 1000 km mit 130 km/h , EM1=25, EM2=35 kW, Batterie 600 Wh=2160 kNm

VM 55 kW, Tank 60 L für 1000 km mit 130 km/h , EM1=25, EM2=35 kW, Batterie 600 Wh=2160 kNm

SAPIENTER PLUS, vollwertiger PKW, 180 km/h, 0-100 in 12.5 s.

z.B.: 1300 ccm für 55 kW, 110 Nm; 60 L Tank für 1000 km mit 130 km/h 600 Wh Batterie reichen für TRW=11 km, zum Rangieren, Fahren im Stau, in der Innenstadt („Schleichfahrt“)

plug-in ist möglich aber viel lästiger als Tanken.

StadtStadt

Stadtzyklus: 50 km/h, 330m (Anfahren – Beschleunigen – konst. Geschw. – Verzögern –

Warten)

Stadtzyklus: 50 km/h, 330m (Anfahren – Beschleunigen – konst. Geschw. – Verzögern –

Warten)Batterieladen bei v=konst um eta zu verbessern. SSA=Start-Stop-Automat

Batterieladen bei v=konst um eta zu verbessern. SSA=Start-Stop-Automat

Golf Ecomatic (SNA, 1994): Einsparungen im Stadtverkehr

Golf Ecomatic (SNA, 1994): Einsparungen im Stadtverkehr

Verbrauchsvergleich im Stadtzyklus l/100 km, %

Konventionell 9.16 100

+ Start-Stop-Automat 7.96 87 -13

Schwungnutzautomat 5.87 64 -36

MildHybrid 4.74 52 -48

EinwellenHybrid 3.6 39 -61

Leistungsverzweigung (schärfer) 4.24 46 -56

Bei 50 km/h=const im 6. Gang 2.95 32 -68

(INTERIM 1.28 14 -86)

Ziel: konstante Geschwindigkeit, vSchnitt = vmax

Verbrauchsvergleich im Stadtzyklus l/100 km, %

Konventionell 9.16 100

+ Start-Stop-Automat 7.96 87 -13

Schwungnutzautomat 5.87 64 -36

MildHybrid 4.74 52 -48

EinwellenHybrid 3.6 39 -61

Leistungsverzweigung (schärfer) 4.24 46 -56

Bei 50 km/h=const im 6. Gang 2.95 32 -68

(INTERIM 1.28 14 -86)

Ziel: konstante Geschwindigkeit, vSchnitt = vmax

INTERIM = intelligente Grüne Welle : die Kreuzung spielt den Fahrzeugen den genormten Energiebedarf bis zur nächsten Kreuzung zu und die Zeit, wann dort grün wird. Die Fahrzeuge erhöhen ihre Geschwindigkeit individuell in einem oder mehreren Schüben und rollen auf die Kreuzung zu (elektrische Korrektur?).

INTERIM = intelligente Grüne Welle : die Kreuzung spielt den Fahrzeugen den genormten Energiebedarf bis zur nächsten Kreuzung zu und die Zeit, wann dort grün wird. Die Fahrzeuge erhöhen ihre Geschwindigkeit individuell in einem oder mehreren Schüben und rollen auf die Kreuzung zu (elektrische Korrektur?).

ENDEENDEENDEENDE

Antriebskräfte über 1 000 N werden vom Verbrennungsmotor erbracht (+ EM2, wenn erforderlich). Antriebskräfte unter 500 N werden je nach Ladezustand der Batterie elektrisch gedeckt oder das Fahrzeug rollt mit etwas abnehmender Geschwindigkeit frei dahin.

Antriebskräfte über 1 000 N werden vom Verbrennungsmotor erbracht (+ EM2, wenn erforderlich). Antriebskräfte unter 500 N werden je nach Ladezustand der Batterie elektrisch gedeckt oder das Fahrzeug rollt mit etwas abnehmender Geschwindigkeit frei dahin.

Verbrauchsgünstiger Bereich

Fiala 2010