Reichweitenabschätzung

Hallo,

nachdem ich jetzt ein paar Daten vorliegen und noch etwas an dem mathematischen Modell gefeilt habe, habe ich daraus nun mal eine Tabelle gestrickt zur Abschätzung der Reichweite in Abhängigkeit einiger Randdaten. Der genaue Streckenverlauf geht nicht mit rein, wohl aber Höhendifferenz, Steigungen und Anfahr- und Rekuperations-Situationen. Dabei gehe ich davon aus, dass nicht gebremst sondern in n Fällen mit einem Wirkungsgrad von 30% rekuperiert wird (n>=1).

Ebenso geht die Temperatur mit ein und zwar in allen Anhängigkeiten, wie z.B. Luftdichte, Akku-Verhalten und Reifendruck.

Die Tabelle hat eine Versionsnummer, d.h. mit zunehmendem Umfang meiner Fahrstatistik und auch Rückmeldungen anderer werde ich versuchen das Modell noch besser anzupassen.

In der Zip-Datei sind eine Version für Excel und eine für Open-Office.

Auf meinem Android-Telekommunikationsendgerät läuft die Excel-Version mit Kingssoft Office 5.1.

Vielleicht hilft es ja dem ein oder anderen.

Viele Grüsse


Tobi

An anderer Stelle hier im Forum wurde mal über die Frage der optimalen Geschwindigkeit diskutiert. Rechnerisch sollte sie um 20km/h liegen. Das konnte ich jetzt gestern mal real testen.
(Chrisy, bitte das hier jetzt nicht lesen!)

Also bin ich mit etwa 20km/h über die Landstrasse geschlichen - abends, damit möglichst wenige tangiert sind. Der Verbrauch war mit ca. 4,7kWh/100km höher als nach dem bisherigen Modell. Das war grundsätzlich zu erwarten, denn bisher war die Motorwirkungsgrad-Funktion nicht mit drin. Diese Messfahrt lässt aber auch auf die anderen Geschwindigkeiten Rückschlüsse zu, so dass ich damit ein paar Parameter wie die Wirkungsgrad-Funktionen von Motor (mit Getriebe und Wellen) sowie den cw-Wert rückrechnen konnte. Anpassungen waren nötig, daher hier noch mal eine aktualisierte Version der Berechnungstabelle.



Ebenso habe ich noch eine sehr lange Fahrt (mehrmals die selbe Strecke) gemacht um mal die echte Reichweite zu testen. Bei 91 km und angezeigten 4km Restreichweite, 5,42% Restkapazität und hunrigem Gepiepse des Bordrechners habe ich die Fahrt beendet. Heute nach dem laden wurde dann 81km Reichweite (statt wie sonst 60km ) angezeigt!

Viele Grüsse

Tobi

PS: Kann das eigentlich irgendjemand gebrauchen??

Tobi schrieb:

PS: Kann das eigentlich irgendjemand gebrauchen??

Also ich zumindest schon - mir blüht mittelfristig
ein längeres Fahrprofil - daher hilft alles was Reich-
weitenabschätzung angeht; klasse Arbeit soweit.

Habs mal pixDaumen schnell auf mein Profil angewandt
und Deine voraussichtliche Reichweite liegt nicht allzuweit
vom Twizy-Schätzeisen entfernt - also weiter so!

Norman

Tolle Sache, was mir noch fehlt ist, Twizy 80? Mit oder ohne Türen,mit oder ohne Fenster, Alu oder Stahlfelgen,Sommer,Winter oder Allwetterreifen? Mit Licht gefahren oder nicht, Sound an oder aus!

Hallo Tobi,

vielen Dank. Irgendetwas habe ich aber scheinbar nicht richtig verstanden. Du sagst, bei Tempo 20 bist/wärst Du 95km gekommen ?

Sowohl im Berechnungsmodell als auch nach meiner Erfahrung sind 90 bis 95 km auf ebener Strecke bei einer Geschwindigkeit von 40..55km/h machbar. Ausschliesslich im Kreis will ich nicht herumfahren und in Oberschaben findet sich da fast nichts. Letzten Donnerstag, frühmorgens zwischen 1 und 2 Uhr mit Höhenanstieg von Ulm (ca 400m ü.N.N) nach Biberach (560..600 ü N.N.),mit erhöhtem Reifendruck zeigt eindeutig in diese Richtung. Die Strasse nenne ich besser nicht. Zu meinem Vorteil, ich habe Styrodur-Türeneinsätze drin die ziemlich hoch gehen. Mario hatte erwähnt dass die Twizy Türen entweder 30 oder 60 kg wiegen. Chrisy - seine Aussagen sind glaubwürdig - hat nichts drin fährt aber sehr langsam. Er hat ohne Türen eine schlechtere Aerodynamik.

Im Berechnungsmodell ist ein cW Wert von 0,3 angegeben. Da hätte ich mehr erwartet. Wo ich etwas erstaunt war, die Verbesserung der Aerodynamik um 10% bringt nur knapp 10 km zusätzliche Reichweite zwischen 40 und 60 km/h. Ein Keil vorne zwischen Batteriedeckel und Scheinwerfern werde ich - wenn ich eine sinnvolle Verbrauchsmessung habe um Unterschiede zu ermitteln - wohl mal anbauen. Am Unterboden wäre da womöglich auch was zu holen.

Denkbar wäre - Widerstandsfläche - einen oder beide Spiegel zu demontieren und ggf durch eine Kamera zu ersetzen. Ist wohl nicht einfach beim Tüv. Beim Japanischen Twizy/Nissan hatte ich ein Bild gesehen wo die Spiegel oben sind.

Unterschiede bei den Reifen hatte ich bei Deinen Auswertungen vermisst. Sowohl bei den zulässigen (Conti kommt bei mir nicht mehr drauf, Michelin hatte ich angedacht da gab es ab einen Reifen der energetisch (Rollwiderstand) bedeutend besser angegeben war. Noch ist es bei mir nicht akut. Die Zeit hatte erst einen Artikel drin dass es wieder zu Kutschreifen geht. Meine 2CV Reifen sind zwar viel höher aber ähnlich breit. Muss mal schauen wie Dago die Smart Felgen angepasst hat. Der Aufwand wird sich nicht lohnen. Motorradreifen wären eine interessante Fragestellung.

Zusammengefasst, was wäre notwendig um den Twizy bei normalem Strassenbetrieb auf eine Reichweite von 100..120 km zu bekommen ?

Vielen Dank für Deine Tests und Auswertungen. Auch an Michael, der hier einiges gemacht hat. Und Uwe, ohne das Twizplay wäre ich nie über 80 km gekommen.

Gruss, Klaus

Tolle Sache, was mir noch fehlt ist, Twizy 80?

Das steckt in der Maximalleistung: Twizy 80=13kW, Twizy 45=4kW.

Mit oder ohne Türen,mit oder ohne Fenster,

Da fehlen mir leider Daten! Die Sache mit und ohne Fenster werde ich aber jetzt schon mit rein nehmen.

Alu oder Stahlfelgen,

Das sollte vermutlich keinen Unterschied machen, oder? Wenne es da Erkenntnisse gibt, nur her damit!

Sommer,Winter

Geht über die Temperaturangebe. Die Tempetratur hat auf einige Parameter Einfluss. Das wird schon berücksichtigt. Ob das soweit halbwegs richtig ist kann ich aber erst sagen, wenn ich die Winterdaten zusammen haben. Da wird sicher noch die ein oder andere Aktualisierung nötig.

oder Allwetterreifen?

Auch hier fehlen mir die Daten leider (noch).

Mit Licht gefahren oder nicht, Sound an oder aus!

Das steckt in dem Punkt "Zusatzverbraucher". Setzt man ein beliebiges Zeichen in das Kästchen dahinter, dann wird der Verbrauch fürs Licht mit gerechnet.
Alles was Töne macht sollte kaum ins Gewicht fallen.

vielen Dank. Irgendetwas habe ich aber scheinbar nicht richtig verstanden. Du sagst, bei Tempo 20 bist/wärst Du 95km gekommen ?

Die Strecke mit den 20km/h war separat. Die 95km waren bei für micht "normaler" Fahrweise mit ca. 45km/h im Mittel - mal schneller, mal langsamer.

Sowohl im Berechnungsmodell als auch nach meiner Erfahrung sind 90 bis 95 km auf ebener Strecke bei einer Geschwindigkeit von 40..55km/h machbar.

Das passt ja genz gut . Danke für die Info.

hat nichts drin fährt aber sehr langsam. Er hat ohne Türen eine schlechtere Aerodynamik.

=> Chrisy, wenn Du Daten dazu haben soltest, wär ich dankbar, damit ich das besser rein modellieren kann.

Im Berechnungsmodell ist ein cW Wert von 0,3 angegeben. Da hätte ich mehr erwartet.

Zuvor war ich auch von höheren Werten azusgegangen. Nun aber hat sich durch die 20km/h-Testfahrt gezeigt, dass der Verbrauch bei sehr kleinen Geschwindigkeiten deutlich höher ist als gedacht. Das musste, weil der cw-Wert hier noch kaum mit rein spielt in der Hauptsache am Motorwirkungsgrad liegen. Also habe ich mal eine typische Wirkungsgradkurve mit rein parametrisiert, die das gemessene Verhalten bei 20km/h wieder gibt. Das hatte nun aber auch negative Auswirkungen auf die höheren Geschwindigkeiten, denn der Motorwirkungsrad ist geringer als von mir zunächst geschätzt. Um das also wieder mit den Messerten in Einklang zu bringen habe ich den cw-Wert soweit abgesenkt, dass die Messwerte bei höheren und ganz hohen Geschwindigkeiten wieder passen. Sollte die Wirkungsgradkurve hingegen weniger stetig verlaufen als gedacht (das könnte sein, je nach dem wie gut der Controller bezüglich des Kommutierungstimings programmiert ist) dann könnte der cw-Wert doch höher liegen wenn der Motor bei höheren Geschwindigkeiten besser ist als nun eingeschätzt. Da beide Parameter mehr oder weniger die selben Effekte verursachen ist es schwer das aus den Busdaten raus zu rechnen. Wenn ich verlässliche cw-Wert-Daten hätte könnte ich daran die Wirkungsgradkurve des Antriebs anpassen oder umgekehrt. Oder kennt jemand den Motortyp? Das wäre noch besser!

Wo ich etwas erstaunt war, die Verbesserung der Aerodynamik um 10% bringt nur knapp 10 km zusätzliche Reichweite zwischen 40 und 60 km/h.

Ja, leider, so ist der Zusammenhang. Die Einflussänderungen sind recht unabhängig vom absoluten wert, und damit recht verlässlich.

Ein Keil vorne zwischen Batteriedeckel und Scheinwerfern werde ich - wenn ich eine sinnvolle Verbrauchsmessung habe um Unterschiede zu ermitteln - wohl mal anbauen.

Das ist nicht der Mühe Wert. Es ist ein häufiger Irrtum, dass die Frontstruktur was am cw-Wert ändert. Der Widerstand entsteht aus der Differenz der Staudrücke vor und hinter dem Fahrzeug. Vorne ändert sich der Staudruck nicht, egel wie die Form ist. Ist die Nase sehr platt kann es allerdings seitlich zu Ablösiwirbeln kommen, dann müsste man aber die Seiten eher verrunden - das ist aber schon ganz gut umgesetzt. Willst Du den cw-Wert ändern musst Du die Heckwirbel veringern, denn die verhindern den rückseitigen Staudruck, so dass der vordere alleine übrig bleibt und Widersatnd produziert. Das würde aber leider bedeuten, dass man da ein spitz zulaufendes Heck und eine ganz stetige Kontur erzeugen müsste. Das ist wohl eher unpraktikabel.

Am Unterboden wäre da womöglich auch was zu holen.

Es käme auf einn Test an, jedoch ist die Unterbodenstruktur weit weniger kompliziert als bei Verbrennern. Viel wird man da nicht erreichen, vermute ich.

Denkbar wäre - Widerstandsfläche - einen oder beide Spiegel zu demontieren und ggf durch eine Kamera zu ersetzen. Ist wohl nicht einfach beim Tüv. Beim Japanischen Twizy/Nissan hatte ich ein Bild gesehen wo die Spiegel oben sind.

Das würde wirklich was bringen, wenn auch nur im Verhaltnis der entsprechenden Flächenreduktion (und cw-Werte). Der cw-Wert der Spiegel alleine dürfte bei ca. 1,1 liegen. Ob man die Spiegel durch Kameras ersetzen darf weiss ich nicht.

Unterschiede bei den Reifen hatte ich bei Deinen Auswertungen vermisst.

Da fehlen mir die Daten! Wenn Du welche hast, nur her damit .
Räder und Reifen haben zweierlei Einfluss. Zum Einen haben sie einen Strömungswiderstand. Man könnte also die Räder in Radkästen verschwinden lassen, die aber weit nach hinten spitz zulaufen müssen sonst bringt es nichts (s.o.). Das geht aber vorne vom Platz her nicht. Die Verringerung der Reifenbreite wäre aber möglich (wenns zulässig ist).
Dann kommt der Rollwiderstand mit rein. Das hängt an der Reifenkonstruktion.

Zusammengefasst, was wäre notwendig um den Twizy bei normalem Strassenbetrieb auf eine Reichweite von 100..120 km zu bekommen ?

Realistisch, d.h. ohne das Fahrzeug unzulässig umzubauen bleibt nur die mittlere Geschwindigkeit - und ein wenig der Reifendruck. Nach dem jetzigen Stand der Modellrechnung komme ich bei ca. 30km/h auf eine Reichweite von 120km.

Vielen Dank für Deine Tests und Auswertungen.

Es ist mir ein Vergnügen .

Auch an Michael, der hier einiges gemacht hat. Und Uwe, ohne das Twizplay wäre ich nie über 80 km gekommen.

Dem schliesse ich mich uneingeschränkt an! Nur mit den angezeigten Werten des Hauptdisplays könnte man solche Berechnungen nicht verifizieren. Das Twizplay ist eine super Sache und hilft ganz eindeutig beim sparsamen Fahren.
Bei der Fahrt bis zu den letzten 5% hat das Twizplay auch eine weitere Erkenntnis offenbart:
Die Zellenspannung lag bei nur noch 3,4-3,6V. D.h. man sieht eine deutliche Zellendrift, die typisch ist für die letzen 10%. Zudem zeigt der sehr nidrige Wert das Gleiche. Das bedeutet aber, dass die vermutete Überkapazität des Akkus so nicht existiert. Er hat vielleicht 5-10% mehr als angegeben, mehr aber auch nicht. Von Ingenieur-Seite aus ist das nicht so klug, denn solch grosse mögliche Entladehübe tun dem Akku nicht gut. Aus Sicht des Marketings zeigte ja mal meine Absatz-Rechnung, dass die Reichweite einen viel grösseren Einfluss auf den Absatz hat als der Preis. Daher wäre es nicht klug gerade zur Markteinführung ein Fahrzeug derartigen künstlichen Reichweitebeschränkungten zu unterwerfen.
Da spekuliert Renault vielleicht drauf, dass die meisten Nutzer das Fahrzeug nicht regelmässig ganz leer fahren.

Fazit:
Ich werde die Berechnungstabelle erweitern, bin aber für alle Daten, die verfügbar sind dankbar, weil einiges wie Reifentypen und die ganze Türen-Geschichte rein aus der Theorie nicht ausreichend genau abschätzbar sind.

Viele Grüsse

Tobi

ob ich Dir helfen kann, weiß ich nicht, aber ich habe was probiert-Habe die Plastikverkleidung mit einem Zeug ,glaube es ist aus der Raumfahrt poliert, und ich merke ein viel glattere Oberfläche. Dann bin ich damit gefahren und habe immer auf der Strecke Neef- Cochem Mosel die km gemessen bei fast identischer Fahrt und diesmal hatte ich einige km mehr rausgeholt- Werde aber weiter dieses beobachten- Dann bremmst das Nummerschild auch etwas ab, aber da muß ich noch dran arbeiten- Wer dieses hier alles als Larifari abspeist, ist mir egal, aber ich bleibe am Ball

Wer dieses hier alles als Larifari abspeist, ist mir egal, aber ich bleibe am Ball

Nö, nur zu. Die Oberflächenrauigkeit hat dann einen besonderen Einfluss, wenn es sich um Stömungsverläufe handelt die prinzipiell laminar laufen können, jedoch auf Grund von Unebenheiten im Sub-Millimeter-Bereich gestört und dadurch turbulent und damit verlustreichen werden. Solange sich die Fahrzeugkontur im Laufe der Strömung erweitert, ist eine laminare Stömung durchaus möglich und dann könnte ein Einfluss feststellbar sein. Ob es wirklich einige Kilometer sind hängt davon ab, wie gross der Bereich ist, in dem eeine laminare Strömung vorliegen kann. Ich würde es alsi nicht für unmöglich handeln.
In der Rechnung würde es sich durch ein Absenken des cw-Wets bemerkbar machen.

Viele Grüsse

Tobi

Hallo Tobi,

Vielen Dank.

Hier der Reifen: "GT Radial KargoMax ST-4000 145/80 R13 78N - ReifenDirekt.de"

Der ist beidesmal mit C angegeben was ich - da alle anderen schlechter sind - nicht glauben will. Der Michelin ENERGY E3B 1 145/80 R13 75T hat E und B. Dh beim Energiesparen ein C versus E beim Michelin. Und auch die anderen haben meist E.

Grüße,
Klaus

Hallo Klaus,

danke für den Reifen-Typ. Kannst Du was zur Verbrauchsänderung im Vergleich zu den Original Reifen sagen?

Viele Grüsse

Tobi

Hallo Tobi,

der Motor ist eine Asynchronmaschine, vermutlich entweder ein Letrika AMP oder AMT:

www.letrika.com/en/products/drive-contro...ac-induction-motors/amg-amk-aml-amp-amt/
(unteres Bild)

Leider sind die öffentlich verfügbaren technischen Daten mager, der maximale Wirkungsgrad kann irgendwo zwischen 80 und 93% liegen...

Der momentane Wirkungsgrad dürfte meinem Verständnis nach vom Schlupf abhängen, d.h. nicht von der Geschwindigkeit/Drehzahl sondern von der momentanen Last bzw. dem abgerufenen Drehmoment. Das könnte der primäre Grund dafür sein, dass eine sachte Beschleunigung ("2-Balken-Regel") Energie spart.

Man müsste den Kippschlupf kennen oder irgendwie aus den bekannten 57 Nm Kippmoment ableiten. Leider sind die meisten Beispiele für Asynchronmaschinen auf statischen Betrieb ausgelegt, k.A. ob/wie das auf eine variable Feldfrequenz übertragbar ist.

Hallo Tobi,
mit meinen knapp 15000 km auf dem Twizy und Winterreifen bin ich noch bei den ersten Reifen (Conti). Diese kommen wegen schlechter Haftung bei Nässe nicht mehr drauf. So in 1-3000 km sollte das Thema neue Sommerreifen aktuell werden. Deshalb war ich am schauen. Wobei ich die letzten Jahre wegen der Laufleistung überall Michelin hatte.
Wenn jemand anderer Informationen/Erfahrung hat, bitte melden.
Auch werde ich da vor dem Kauf noch mal nachhaken. Wenn die wirklich so sparsam sind (und die anderen nicht) dann würde ich es testen wollen.
Grüsse,
Klaus

@ Michael:

super Info, danke! Zar ist der Hersteller tatsächlich rechtr knausrig mit Daten aber die Wirkungsgradkurven der Asynchronmotoren sind allesamt recht ähnlich. Daraus lässt sich was machen - was aber bedeutet, dass ich mein Modell etwas umhummmeln muss . Ist aber kein Problem sondern nur etwas Arbeit. Der Wirkungsgrad der Asynchronmotoren ist, wie Du schon sagtest Last abhängig. Bei hohen Lasten ist das bei den über 5kW-Motoren gar nicht so viel. Viel mehr sind starke Unterlastungen viel schädlicher. Wenn sich das bewahrheitet würde es bedeuten, dass man besser mal beherzt "Gas" gibt um dann im Leerlauf eine gewisse Strecke rollen zu lassen. Das würde auch den gemessenen relativ hohen Verbrauch bei 20km/h gut erklären. Zudem bedeutet es, dass die sparsamste Geschwindigkeit nun bei über ca. 30km/h liegt. Ich werde das mal etwas weiter ausfeilen und dann auf jeden Fall noch eine Testfahrt mit der neuen sparsamsten Geschwindigkeit machen.

@ Klaus:

Super. Bitte bereichte, sobald Du konkrete Werte hast. Dann werde ich es mit reinbauen ins Modell. Die Schnittstelle ist der Rollreibkoeffizient, der entsprechend der Reifentypen angepasst werden muss - momentan ist er eine Konstante.

Viele Grüsse

Tobi

Hallo Tobi,

Der cw-Wert von 0,3 ist unrealistisch niedrig. Der Motor des Twizy hat einen mit abnehmender Last deutlich sinkenden Wirkungsgrad, deshalb die geringere Reduzierung des Energieverbrauchs als erwartet bei sehr langsamer Fahrt.

Gruß, Uwe

Hallo Uwe,

danke für den Hinweis und Du hast völlig Recht sowohl beim cw-Wert als auch beim Wirkungsgrad des Motors. Ich bin bei der neuesten Rechnung mit einer angenommennen Wirkungsgrad-Last-Funktion nun auch erneut auf 0,63 hoch gegangen. Damit sind die mir bekannten Arbeitspunkte wieder gut reproduzierbar. Bevor ich es aber hier als Update einstelle, möchte ich erst noch einen weiteren Punkt bei konstant 35km/h prüfen. Sobald ich die Messfahrt gemacht habe und das Modell dann nochmal angepasst ist gibts die 1.2-Version .

Viele Grüsse

Tobi