Lesenswert: Leistung, Drehmoment, Energieverbrauch und mehr bei E-Bikes (Pedelecs)

Diskutiere Lesenswert: Leistung, Drehmoment, Energieverbrauch und mehr bei E-Bikes (Pedelecs) im Plauderecke Forum im Bereich Community; Du wirfst hier wieder die 250W maximale Nenndauerleistung mit der maximalen Crypto-Dauerleistung durcheinander :) Letztere ist nicht angegeben...
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onemintyulep

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Dauerdrehmoment typisch: 250W
Du wirfst hier wieder die 250W maximale Nenndauerleistung mit der maximalen Crypto-Dauerleistung durcheinander :) Letztere ist nicht angegeben. Die ergibt sich aber aus deiner Rechnung 1).

Das eigentliche maximale Drehmoment liegt beim E-Motor bei 0km/h an, also bei einer Leistung von 0W und wird normalerweise nicht angegeben.
 
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Hochsitzcola

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Das ist alles etwas mißverständlich
Eben. Daß sich das Drehmoment am Hinterrad im Verhältnis der Übersetzung der Schaltung ändert, ist trivial. Daß das Drehmoment am Kettenblatt nur durch die Motorkonstante und den Motorstrom, den der Controller durch die Wicklung lässt, definiert ist, lässt der Autor aus und redet unbestimmt von einer Drehzahlabhängigkeit des Drehmoments. Das ist zwar prinzipiell richtig, geht aber an der Wirklichkeit vorbei, da der Controller Herr über den Motorstrom ist.
Ist Ameisentätowiererei, gebe ich zu;)

Gruß
hochsitzcola
 
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Ernstka

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Das eigentliche maximale Drehmoment liegt beim E-Motor bei 0km/h an, also bei einer Leistung von 0W und wird normalerweise nicht angegeben.
denke nicht, daß das so ist. das maximale drehmoment errechnet sich nicht aus der motorleistung per M=omega/P sondern ist eine konstante, die durch mechanische abmessungen von rotor und stator, deren komponenten samt materialwahl und dem maximalstrom fixiert ist. die leistung kann nie größer als das maximale drehmoment mal omega sein. bei drehzahl 0 ist die leistung null, das drehmoment aber das maximale. steigt die drehzahl, so bleibt das moment konstant, aber die leistung steigt mit der drehzahl... so lange. bis die drehzahl für eine zu große gegen-emk sorgt, sodaß das moment abnimmt.

(weiters: auch wenn der controller und der akku dies zuließe: du kannst auch kurzzetig den strom zwar ins unermeßliche steigern, aber sobald die sättigung des magnetkreises (statorzahninduktion) erreicht ist, ist das theoretisch maximale drehmoment erreicht und läßt sich nimmer weiter steigern).

daß der motor (dreiphasiger synchronmotor) durch den controller gesteuert wird betreffs stromstärke und frequenz (die der controller aus der gleichspannung macht), ist "trivial" :)

...maximalen Crypto-Dauerleistung .... Die ergibt sich aber aus deiner Rechnung 1).

falls es eine cryptodauerleistung gibt, dann ist die typenprüfung des motors gefälscht. laut typenprüfung hat der motor 250W nenndauerleistung bei nennbedingungen (nennspannung, nennstrom, nenntemperatur gemäß IEC norm). was allerdings möglich ist, daß der hersteller in den prospekten eine niedrigere nennleistung angibt, als die typenprüfung ergibt.

daß du den motor auf dauer überlasten kannst, indem du ihn heißer werden läßt, sollte klar sein. das aber als cryptodauerlesitung zu benennen ist seltsam. das ist einfach überlastbetrieb, der die lebensdauer verkürzt und vom hersteller nicht für längere zeit vorgesehen ist.

meine rechnung 1 ) ist kurzzeitüberlastbetrieb ... auch dafür gibts eine IEC/DIN norm ... nach einer gewissen zeit wird der motor dann die nenn-temperatur erreichen, dann die maximal zulässige überlasttemperatur, welche die wicklungsisolierung grad noch nicht sofort schädigt und wenn du dann noch weiter so fährst brennt die wicklung ab.
 
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jup

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Die ganze Forums Diskussion wird viel zu sehr von der Spezialanwendung " Bergauf im Kriechgang mit 4km/h " dominiert.Wer fährt das denn andauernd? Das brauchen nur wenige Sportler mit spezialisierten Geräten und entsprechender Übung häufiger. Die allermeisten Pedelecfahrer nutzen gewöhnliche Straßen, Forststrassen , fahren zur Arbeit zum Einkaufen und die eine oder andere Radtour. Das ist mit nahezu jedem Rad möglich, auch im hügeligen Geläuf.
Da kommts viel mehr auf das geeignete Rad als auf den drehmomentstärksten Motor an.

Man muss nicht andauernd bergauf fahren, um ein Rad haben zu wollen, mit dem man bergauf fahren kann. Eine einzige ordentliche und/oder längere Steigung auf der Strecke reicht schon, denn da will man ja halbwegs gesittet raufkommen. Genau dafür kaufen die meisten ja überhaupt ein Pedelec, weil ihnen das sonst zu anstrengend ist. In der Ebene spazieren fahren kann man auch ohne Motor. Wenn das nie vorkommt oder man sich die Strecken eben beliebig aussuchen kann, kann einem das egal sein, ja. Kann oder will man aber nicht immer. Wenn beim täglichen Pendeln eine einzige heftige längere Steigung auf dem Weg liegt, dann will man nicht ausgerechnet dort vom Motor im Stich gelassen werden.

Und für "Kriechgang mit 4 km/h" braucht man auch keine 85 Nm. Jeder Mittelmotor und ein Gang, der kurz genug ist, reicht, um da fröhlich pfeifend raufzuradeln, auch wenn das Ding nur 50 Nm bringt. Mit einem Nabenmotor tritt man da aber größtenteils mit den eigenen Beinen rauf, denn bei 4 km/h zieht der keinen Hering mehr vom Teller und erzeugt aus dem kostbaren Strom eh vor allem thermische Energie.

Mit meinem Active Line Plus mit 50 Nm bin ich bisher trotz massiv eingeschränkter Atemkapazität noch jede Steigung mit mindestens 10 km/h ohne Atemnot raufgekommen, selbst wenn das so steil war, dass das Vorderrad schon sehr leicht wurde. Mit einem Single-Speed Rad mit Nabenmotor müssen auch gesunde Leute dann schonmal schieben, weil sie mit so einer Übersetzung weder genug Leistung treten können noch der Motor genug Leistung bringt.

Und von wegen "geeignetes Rad": Ob die Rahmengröße oder Lenkerform dann perfekt passt oder nicht, macht da auch keinen großen Unterschied mehr, das ist eher eine Komfort- und Ergonomiefrage für längere Touren, auch wenn du das nicht gerne hören wirst. Auf dem perfekt richtigen Rad kann man vor allem länger schmerzfrei sitzen, den Berg rauf bringt es einen nur sehr wenig besser.

(Ist aber fast schon OT zu diesem Thema, von daher sorry dafür.)
 
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Hochsitzcola

Hochsitzcola

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denn bei 4 km/h zieht der keinen Hering mehr vom Teller
Das ist nicht korrekt, er bringt in diesem Drehzahlbereich sein volles Drehmoment, aber bei einer schlechten Effizienz und überhitzt entsprechend schnell. Das Drehmoment am Hinterrad ist eben höher wenn ich einen entsprechend potenten Mittelmotor (250W?:ROFLMAO:) in Verbindung mit einer kurzen Übersetzung betreibe....
Komisch, dass diese Diskussion immer wieder geführt wird, ohne konkrete Beispiele bei welcher Steigung mit wie viel Gewicht und Eigenleistung für wie viel Dauer der Nabenmotor XY abgeraucht ist, bzw. der Controller den Strom runterregelt um den Motor zu retten....

Gruß
hochsitzcola
 
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hochsitzcola, das hängt einerseits vom nabenmotorwirkungsgrad bei niedriger drehzahl (typisch 25% bei langsamfahrt), dem maximalstrom, den der controller zuläßt und wie der controller temperaturabhängig den strom zurückregelt, ab.

angenommen, der motor hat bei nenndrehzahl 90% wirkungsgrad, dann wird bei 250W die dauerstromaufnahme ca. 275 W sein. läßt der controller z.b dann nur 275 W strombezug zu, dann hast bei niedriger drehzahl und 25% wirkungsgrad bei 4 kmh nur 275W x 25% = 70W mechanische leistung, also nichtmal das nenndrehmoment (während der mit 70upm rotierende mittelmotor 85NM und 250W auch bei niedriger geschwindigkeit auf dauer hat).

läßt der controller einen vielfach höheren strom solange zu, bis der temperatursensor sich meldet, dann ists was anderes.

hängt also immer ab vom jeweiligen produkt.

ich bin oft mit einem 20" nabenmotor rad mit 10 kmh ca. 3km eine 15% kontinuierlich steigende bergstraße hochgefahren ... meist kam ich ohne pause oben gut an ... denke , daß der motor die 20 min nahezu 500W vom akku bei ca. 55% wirkungsgrad zog.
2x aber, vielleicht fuhr ich da zu langsam und mit zu geringer beinleistung und daher zu geringer wirkungsgrad? mußte ich eine zwangspause einlegen, weil die mortorleistung ganz stark zurückging.

also 10 kmh bei 20" und 14 Kmh bei 28" sollten über mindestens 20min eine 15% steigung mit 120kg systemgewicht schaffen - zumindest mit meinem nabenmotor und controller.
mit meinem mittelmotor-ross mache ich mir da allerdings keine gedanken.
 
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Das ist nicht korrekt, er bringt in diesem Drehzahlbereich sein volles Drehmoment, aber bei einer schlechten Effizienz und überhitzt entsprechend schnell. Das Drehmoment am Hinterrad ist eben höher wenn ich einen entsprechend potenten Mittelmotor (250W?:ROFLMAO:) in Verbindung mit einer kurzen Übersetzung betreibe....
Komisch, dass diese Diskussion immer wieder geführt wird, ohne konkrete Beispiele bei welcher Steigung mit wie viel Gewicht und Eigenleistung für wie viel Dauer der Nabenmotor XY abgeraucht ist, bzw. der Controller den Strom runterregelt um den Motor zu retten....

Gruß
hochsitzcola

Das Problem ist doch nicht nur die Effizienz und die thermische Belastbarkeit des Motors.

Der (im Vergleich zu einem Mittelmotor vor der Schaltung) langsamer drehende Nabenmotor bringt völlig unabhängig von der Effizienz aufgrund der niedrigeren Drehzahl bei gleichem Drehmoment auch weniger Leistung auf das Hinterrad. Selbst wenn beide Motoren mit 100% Effizienz arbeiten würden, wäre der Mittelmotor bei niedriger Geschwindigkeit durch die dank der Schaltung mögliche Untersetzung überlegen (wenn beide dasselbe Dehmoment aufbringen).

Die niedrige Effizienz bei niedriger Drehzahl und deren Effekte (wie thermische Überlastung) stimmt zwar, ist aber davon völlig unabhängig und kommt noch dazu. Das hat nur sehr am Rand mit elektrischen Feinheiten zu tun. Der Hauptunterschied am Berg ist einfach derselbe wie bei einem rein biologischen Single-Speed Rad zu einem mit Gangschaltung.
 
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Ernstka

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die thermische belastbarkeit des nabenmotors ist bei kurzen strecken kein problem, aber bei steigungen, für die du mehr als 20 min brauchst, spielt das thermische problem schon eine dominierende rolle. da hilft dann nur schneller fahren, damit der wirkungsgrad steigt.
 
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Hochsitzcola

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Der (im Vergleich zu einem Mittelmotor vor der Schaltung) langsamer drehende Nabenmotor bringt völlig unabhängig von der Effizienz aufgrund der niedrigeren Drehzahl bei gleichem Drehmoment auch weniger Leistung auf das Hinterrad. Selbst wenn beide Motoren mit 100% Effizienz arbeiten würden, wäre der Mittelmotor bei niedriger Geschwindigkeit durch die dank der Schaltung mögliche Untersetzung überlegen.
Jetzt kann ich dir nicht mehr folgen. Die mechanische Leistung ist bei Mittelmotor und Nabenmotor bei gleicher Geschwindigkeit des Rades gleich. Sonst wären sie ja nicht gleich schnell. Der Nabenmotor ist bei langsamer Geschwindigkeit ineffienzienter und überhitzt bei zu langer Steigung. Nicht mehr und nicht weniger. 🤷‍♂️

dann hast bei niedriger drehzahl und 25% wirkungsgrad bei 4 kmh nur 275W x 25% = 70W mechanische leistung also nichtmal das nenndrehmoment
Das kannst du so nicht rechnen. Bei der niedrigen Geschwindigkeit wird der Controller in die Motorstrombegrenzung, also auf das maximale Drehmoment gehen. Zu welcher Geschwindigkeit das Drehmoment führt, hängt halt vom Gewicht der Fuhre und der Steigung ab. Wie gesagt, einfach mal mit dem Motorsimulator bei Grintech spielen....
 
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mit 5kmh bei 15% steigung und 5 kmh brauchst du eine mechanische leistung an der nabe von ca. 250W, hat aber einen unterirdischen wirkungsgrad und benötigt vom akku, falls der controller das zuläßt, 1000W (abzüglich deiner beinleistung) ... bei 10kmh brauchst 500W auf der nabe bei deutlich besserem wirkungsgrad und bei auf längere dauer "sicheren 15kmh" brauchst 750W mechanische leistung (motor plus beine).

wenn der wirkungsgrad schlecht ist ... kommt von der akkuleistung auch mechanisch an der nabe nur ein bruchteil der leistung an. ist halt die frage, wie viel vom akku über den controller zum motor kommt und damit per wirkungsgrad auf der radnabe landet (und wie lange der motor dann erträgliche temperatur hat, wenn nur ein bruchteil mechanisch genutzt werden kann und der rest in wärme umgewandelt wird).
 
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Ernstka

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Das kannst du so nicht rechnen. Bei der niedrigen Geschwindigkeit wird der Controller in die Motorstrombegrenzung, also auf das maximale Drehmoment gehen. Zu welcher Geschwindigkeit das Drehmoment führt, hängt halt vom Gewicht der Fuhre und der Steigung ab. Wie gesagt, einfach mal mit dem Motorsimulator bei Grintech spielen....
ok, kann sein. Der Wirkungsgrad betrifft die Leistung und damit das Drehmoment nur indirekt.

bafang g01 std bei 120kg, 28" und 5 kmh bei 15% steigung und null tretleistung:
wirkungsgrad 29%
motorleistung 154W (also mechanisch an der nabe)
drehmoment=nenndrehmoment=38Nm
erforderliche mechan. leistung betr. steigung und systemgewicht: 254W (dh. das rad erreicht die 5kmh nicht ... muss man zusätzlich 112 W stark strampeln)
leistung von der batterie 504W ... das läßt offensichtlich de rocntroller zu, damit die 38Nm errreicht werden, ist aber zu wenig für 5 kmh
überhitzung in 4 minuten --> nach 350m überhitzt das rad

also von 504W batterieleistung kommt nur 154W an der nabe an und wenn man nicht fast genauso stark wie der motor antreibt, selber tritt, stoppt das rad. und auch, wenn du 112 W trittst, ist die fahrt nach 350m zuende.
Motor Simulator - Tools

reudzierst du allerdings den motorstrom "throttle" auf 24% im grin simulations tool und fährst 5kmh bei 15% steigung durch kräftige tretleistung von 200W, dann hast du nur mehr 16Nm drehmoment, 67W mechanische motorleistung, 151W akkuleistung und mit dem reduzierten strom stiegt der wirkungsgrad auf 44% und damit überhitzt der motor nicht. da kannst so also die 15% steigung mit 5 kmh stundenlang raufkurbeln... kommt also auf die intelligenz des controllers an und der user muß die unterstützungsstufe ganz klein wählen (24% ... lässt sich aber, denke ich, bei keinem rad so niedrig einstellen)
 
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Ernstka

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Das Drehmoment hängt grosso modo nur vom Strom, nicht aber vom Wirkungsgrad ab.

Motor Simulator - Tools
erhöhst du die controllerleistung, der controller gibt also mehr strom an den motor weiter, dann steigt das drehmoment (65Nm statt 38 Nm) und der wirkungsgrad sinkt wegen des höheren stromes ... da brauchst dann mehr als 1000W akkuleistung für 5kmh und 15% steigung und der motor überhitzt in 1,3 minuten = 100m
 
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onemintyulep

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laut typenprüfung hat der motor 250W nenndauerleistung
Der Satz ist schon in sich Unsinn :)
Fällt dir an dem Wort Nenndauerleistung was auf? Jetzt nicht technisch, sondern mehr so sprachlich?
 
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Ernstka

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Hab ich extra für dich geschrieben. Richtig ist „Nennleistung (für s1 Betrieb)“ … könnte auch für s2 Betrieb sein bei so kleinen Motoren, die rasch die beharrungstemperatur erreichen… schau aber deshalb nich nach.

Ich streite nicht. Wenn du konkret was besser weißt, lerne ich das gerne. Echt!
 
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maspalomas

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Ich denke durch den Artikel werden die Unterschiede der Antriebe klarer.
Die Schaltung ist ja nichts anderes als ein Drehmomentwandler.
Die Frage ist, ob sich die Schaltung, wie beim Mittelmotoren im Elektroantiebsstrag befindet oder wie beim Nabenmotoren außerhalb.
 
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maspalomas

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Jetzt nicht technisch, sondern mehr so sprachlich?
Als nicht Deutscher muss ich gestehen, es ist sehr schwer die deutsche Sprache korrekt zu beherrschen.
Der Verfasser, obwohl ein Doktor, hat einen auslaendisch klingenden Namen.
 
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ChrisMartens

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jetzt schreibe ich doch noch was hierzu:

Der Artikel beleuchtet einige wichtige Aspekte, es mangelt ihm aber an der systematischen Darstellung, Dr. hin oder her.

Diese Zusammenhänge von Nutzleistung und Verlustleistung (also Stromaufnahme und was der Motor daraus macht) über der Drehzahl, fehlen.
Der Einfluss des Getriebes in einem Motor (Direktläufer oder Getriebemotor) sowie die Auswirkungen der Schaltung in Richtung des Kraftabtriebes vor (Nabenmotor) oder nach (Mittelmotor) dem Motor sollten dargestellt werden, um das Gesamtergebnis für ein Pedelec verständlich darzustellen.
Für den Motor ist diese Getriebefrage ohne Belang, für das Gesamtergebnis am Antriebsrad ist sie in verschiedenen Situationen entscheidend.

Ich kann zwar solche Texte verfassen, haben aber von dieser Thematik keine wirkliche Ahnung (komme vom Verbrennungsmotor) 😇

Wir (auch ich!) kauen dann oftmals irgendwelche angelesenen Behauptungen wieder (z.B. Nabenmotor am Berg geht nicht!) ohne dies differenziert beurteilen zu können.

bis denn,
Christian
 
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Geierlamm

Geierlamm

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Die Diskussion ist, sagen wir mal, nicht sehr praxisorientiert.
Ob jetzt Nabenmotor oder Tretlagermotor ist für nahezu 100 % der Strecken , die im Alltag mit dem Rad als Verkehrsmittel zurückgelegt werden irrelevant. Und auch im Sportbereich ist nur für die klitzekleine Nische der Trailakrobaten der drehmomentstarke Mittelmotor wirklich erforderlich.
Für die Verbreitung des Fahrrads als Nahverkehrsmittel ist eine einfache möglichst unkomplizierte und preisgünstige Lösung die bessere und das ist ganz zweifellos ein Nabenmotor.
Der Artikel beschreibt einige grundsätzliche Zusammenhänge und ist deswegen nicht schlecht, aber die Diskussion geht meiner Meinung nach in die falsche Richtung.


Gruss

Geierlamm
 
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Würde ich nicht gerne Almhütten auf höheren Bergen besuchen, hätt ich kein mittelmotor-Rad neben meinem nabenmotor-Rad mit einfacher geschwindigkeitssteuerung. Ich mag mein nabenmotorrad sehr.
 
  • Lesenswert: Leistung, Drehmoment, Energieverbrauch und mehr bei E-Bikes (Pedelecs) Beitrag #40
onemintyulep

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Hab ich extra für dich geschrieben. Richtig ist „Nennleistung (für s1 Betrieb)“ … könnte auch für s2 Betrieb sein bei so kleinen Motoren, die rasch die beharrungstemperatur erreichen… schau aber deshalb nich nach.

Ich streite nicht. Wenn du konkret was besser weißt, lerne ich das gerne. Echt!
Der Grund für meine Flapsigkeit war, dass ich das seit Jahren regelmässig "erkläre" :)
Ein Hersteller kann selbstverständlich eine beliebig geringe maximale Nenndauerleistung angeben. Dafür gibt es diverse legitime Gründe. Die wenigsten haben einen physikalisch-elektrischen Hintergrund.
ZB. bzgl. der Beharrungstemperatur - könnte ja sein dass das Getriebe weniger Leistung verträgt als die Wärmeabfuhr erlaubt, usw.
Lediglich wenn er eine höhere Dauerleistung angibt als tatsächlich erreicht werden kann, kann man das durch einen Test widerlegen, und das schlägt sich in diversen Normen nieder, weil man ja weniger kriegt als versprochen wurde.
 
Thema:

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