Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotoren?

Diskutiere Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotoren? im E-Motoren Forum im Bereich Diskussionen; Es wird oft behauptet, dass Tretlagermotoren (Bosch, Panasonic) eine deutlich höhere Effizienz/einen viel besseren Wirkungsgrad und damit eine...
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benat

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Es wird oft behauptet, dass Tretlagermotoren (Bosch, Panasonic) eine deutlich höhere Effizienz/einen viel besseren Wirkungsgrad und damit eine höhere Reichweite aufwiesen als HR-Nabenmotoren wie etwa BionX oder Grennmover, da sie wegen der Kombination mit der vorgeschalteten Schaltung fast immer im idealen Drehzahlbereich liefen, anders als HR-Nabenmotoren, die oft in einem ungünstigen Bereich liefen.
Die Bosch-Ingenieure argumentieren gerne mit dem Verlauf der Kennlinien der Drehzahl und des Wirkungsgrades.
Andererseits hatte das neue Greenmover-Rad von 2012 im aktuellen Test von ElektroRad 1/2012 eine sehr hohe Reichweite, gerade auch im Berg und unter
höher Belastung sofern man die Testergebnisse für korrekt hält.
Ist der neue GM-Motor besonders effizient in einem großen Drehzahl- und Lastbereich?
Welche Faktoren sind noch entscheidend?
Wie sehen dies die "Experten"
 
didi28

didi28

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Der Green Mover- / GO SwissDrive-Motor ist meinem Eindruck nach ein sehr guter Direktmotor, aber auch dieser kann die Physik nicht außer Kraft setzen.

Grundsätzlich kann man sagen, je langsamer man mit einem Nabenmotor bei Volllast fährt, desto ineffizienter ist er. Wenn es die vereinten Kräfte von Mensch und Motor bei Vollstrom am Berg nicht schaffen, mindestens etwa 12km/h (Nabenmotoren in 26" u. 28" Laufrädern, bei kleineren Laufrädern geht es noch etwas langsamer) zu fahren, dann wird es mit Nabenmotoren generell unterirdisch schlecht, was die Effizienz anbelangt.
 
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Christian

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Es gibt vermutlich keine einfache und allgemeingültige Antwort auf Deine Frage, allerdings sehr wohl ein paar isolierbare Teilaspekte.

Mit dem Blick auf so manche Werbestrategie entsteht bei mir der Eindruck, als wolle dem Kunden suggeriert werden, dass sich ein Motor nur anhand eines einzelnen isolierten Teilaspekts ausreichend bewerten ließe - was natürlich nicht zutreffend ist.

Im Hinblick auf einen guten Motorwirkungsgrad für Pedelecantriebe gilt (im Sinne dieser Teilaspekte):

  1. Motordrehzahl hilft
  2. Getriebe an sich schadet, kann aber in Verbindung mit (1.) trotzdem sinnvoll sein
  3. Motorgröße hilft (physikalische Wachstumsgesetze)
  4. Saubere und verlustarme Motorauslegung hilft
  5. Vernünftige Ansteuerung (Controller) hilft

Du siehst, dass hier die jeweiligen Konzepte mal gut und mal weniger gut abschneiden, viele Aspekte jedoch auch konzeptunabhängig sind. Es ist daher nicht ausgeschlossen, dass ein guter Nabenmotor einem Tretlagerantrieb hinsichtlich des Wirkungsgrades überlegen ist. Im "Spaziergang" lässt sich das freilich nicht erreichen.

Für mich persönlich stünde der Wirkungsgrad ohnehin nicht im Vordergrund, solange nur über wenige Prozente Unterschied diskutiert wird. Da zählen andere Aspekte (wie Fahrverhalten und Akkukapazität) deutlich mehr.

Gruß,

Christian
 
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Michael.HH

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Es wird oft behauptet, dass Tretlagermotoren (Bosch, Panasonic) eine deutlich höhere Effizienz/einen viel besseren Wirkungsgrad und damit eine höhere Reichweite aufwiesen als HR-Nabenmotoren wie etwa BionX oder Grennmover, da sie wegen der Kombination mit der vorgeschalteten Schaltung fast immer im idealen Drehzahlbereich liefen, anders als HR-Nabenmotoren, die oft in einem ungünstigen Bereich liefen.
Die Bosch-Ingenieure argumentieren gerne mit dem Verlauf der Kennlinien der Drehzahl und des Wirkungsgrades.
Andererseits hatte das neue Greenmover-Rad von 2012 im aktuellen Test von ElektroRad 1/2012 eine sehr hohe Reichweite, gerade auch im Berg und unter
höher Belastung sofern man die Testergebnisse für korrekt hält.
Ist der neue GM-Motor besonders effizient in einem großen Drehzahl- und Lastbereich?
Welche Faktoren sind noch entscheidend?
Wie sehen dies die "Experten"
Ich nehme an, das dich das nur theoretisch interessiert (?).
Praxisbezogene Antwort : solltest Du dir da Sorgen machen - nimm den nächstgrößeren Akku.
 
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Isartaler

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Praxisbezogene Antwort : solltest Du dir da Sorgen machen - nimm den nächstgrößeren Akku.
Oder erbringe mehr Eigenleistung - ist immer noch und vor allem ein Fahrrad! Und da zählen dann noch mehr Komponenten, die Zusammenspielen müssen, damit Du es auch gerne tust. Deshalb können 'Testsieger' für mich immer nur ein Hinweis zu meiner Orientierung sein, aber nie ein hinreichendes Kaufkriterium. Probefahren auf 'meiner' Strecke muss ich selber. Da wären wir wieder beim ollen Goethe, weiser als das 'ElektroRad', "Grau, teurer Freund, ist alle Theorie, und grün des Lebens goldner Baum".
 
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labella-baron

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Es wird oft behauptet, dass Tretlagermotoren (Bosch, Panasonic) eine deutlich höhere Effizienz/einen viel besseren Wirkungsgrad und damit eine höhere Reichweite aufwiesen als HR-Nabenmotoren wie etwa BionX oder Grennmover, da sie wegen der Kombination mit der vorgeschalteten Schaltung fast immer im idealen Drehzahlbereich liefen, anders als HR-Nabenmotoren, die oft in einem ungünstigen Bereich liefen.
Ist der neue GM-Motor besonders effizient in einem großen Drehzahl- und Lastbereich?
Welche Faktoren sind noch entscheidend?
Wenn die Belastung in Verbindung mit der Eigenleistung ideal ist (also z.B. die richtigen Steigungsprozente) ist der Nabenmotor (besonders wenn er kein Getriebe hat) schneller oben und hat dabei auch noch weniger Energie verbraucht.
Wenn jedoch die Steigung größer wird, ist der Motor welcher die Gangschaltung mit benutzen kann im Vorteil, da er trotz Getriebe- und Kettenverluste wesentlich weniger Wärmeverluste in der Motorwicklung hat.
Wenn der Motor im flachen Gelände mit möglichst wenig Windwiderstand (Liegerad?) gefahren wird, ist wieder der (bezüglich Drehzahl) gut abgestimmte) Motor ohne zusätzliche mechanische Verluste im Vorteil.

Nun darfst du dir aussuchen, welches Pedelec du für welche Strecke aus der Garage holst :p
 
torcman

torcman

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

hier meine Meinung zu Effizienz: Tretlagermotor wird durch Bosch und Hinterradnabenmotor durch BionX repraesentiert:

Zitat:

Noch kurz zu Bosch, das ich sehr interessantes Konzept nenne, aber niemals dem BionX 250HT 37V überlegen.

Warum?

Der Bosch unterstützt laut Bosch Diagram bis Kadenz 160. Bei dieser Kadenz durfte er bei 0.9 seiner Leerlaufdrehzahl liegen, oder niedriger was noch schlimmer wäre. Die Motorleerlaufdrehzahl wäre somit um die Kadenz 180.

Wenn ich nur 60 upm pedaliere läuft der Motor mit 30% seiner Leerlaufdrehzahl. Keinem Motorkenner muß ich erklären, daß das nicht effizient ist. Und das egal ob in der ebene oder am Berg.

Die Bionx-Leerlaufdrehzahl liegt bei 37kmh (28"rad, halbleere akku 37V). Bei 25kmh läuft er mit 25/37=67% des Leerlaufs, ein beinahe optimale motorkennlinienwert.

Verglichen mit 30% bei Bosch ein um Faktoren besserer wert (67%)

Zusätzlich der BionX Motor greift direkt auf die Straße, dagegen Bosch geht über internes Getriebe (5% Verlust) und Kette (3%).

Praktische Messung an glechem Parkour mit vielen Steigungen von mehrer hundret hm und 52km, der Bosch-Akku 8Ah komplett leer, blinkend rest-km 2, bei BioX 250HT verbrauchte energie 6.2Ah.

Somit steht ausser Frage, gleiche Strecke, gleiche Berge, gleiche Zeit.

Bosch verbrauchte 8Ah
BionX verbrauchte 6.2Ah

An allen Steigungen mit höchsten Stufen fuhren beide Räder oberhalb 18kmh und der BionX war immer um 5-10s früher oben, bei gleichen Fahrer (ich).

Fazit:

in meinen Bergen mit Deltas um 200Hm nach oben und 200Hm nach unten (220mNN Stuttgart, mein Haus 440mNN, meine Gegend bis 600mNn, schaffe ich immer schneller als 10kmh, dh 30% der Leerlaufdrehzahl, also immer höherdrehend als der Bosch und somit effektiver, ist der BionX wessentlich besser.

Bei 6-8kmh ist der Bosch beffektiver, aber auch laut, was ich nicht hörren will.

wie auch hier berichtet:

https://www.pedelecforum.de/forum/showthread.php?13470-BionX-Probleme-bei-langsamer-Fahrt-an-steilem-Berg&p=175957#post175957
 
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didi28

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Den Bosch sollte man also mit eher höheren Kadenzen als 60 U/min bei Laune halten, den BionX mit eher höheren Geschwindigkeiten.

Bei Dir passt nun mal Dein Leistungsgewicht sehr gut zu Deiner Fahrweise, Deinen Strecken und zu Deinem Antrieb. Du hast Dir offensichtlich mit dem BionX das für Dich beste Antriebssystem gekauft.

Tendenziell scheint das aber sonst anders gesehen zu werden. Jedenfalls wurde in diesem Test der Berner Fachhochschule für Technik und Informatik der Bosch-Motor mit 5,8 deutlich vor dem BionX PL-250HT mit 4,9 bewertet:

http://www.kassensturz.sf.tv/Tests/E-Bikes-im-Test
 
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torcman

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

hi didi

ja sie haben so getestet, haben wir schon mal diskutiert, da ich die Bewertung nicht nachvollziehen kann, was? wie? getestet wurde, nehme ich sie halt zu Kenntniss, ich hatte gemessen, sage auch wie, kann man nachvollziehen und wuerde die Punkte anders geben.

Was die Kadenz bei Tretlagermotor betrifft -

jawohl um so schneller pedaliert wird, desto besser, was jedoch die zusaetzlichen Getriebeverluste , Kettenverschleiss und Schaltungverluste weiter stehen laesst.

Jawohl, bei BionX oder Go-Swiss soll man die Geschwindigkeit halten, was in meinem Gebiet mit angegebenen Hoehenprofil uebereinstimmt: 220mNN bis ca 900mNN der Schwaebischen Alb (gerade am Samstag auf der Kuppenalb und Kornbuehl gewesen, 134km Strecke 1320Hm, tollste Sonne).

Wenn ich auf den Rossberg bei Gomaringen, auch am Samstag (wie auch in Oktober 2011), rauffahre, bleiben die meisten stehen und schieben, ich dagegen, ziehe die 400Hm mit Leichtigkeit hoch, wobei davon ueber 200Hm mit echten 13% nur in Lev.3. Also ich kenne keinen Berg hier, den ich nicht zugig hochfahre, auch in Lev.3 also 50% von max.Unterstuezung, mit den alten BionX PL250HT. Bis jetzt bei 15.000km.
 
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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Leider finden sich in den Mittelmotorfankurve mehr technisch versierte Verfechter als in der BionX Kurve, wo einige wenige Elektrotechniker und Maschinenbauer die argumentative Stellung halten müssen. Danke Peter.
 
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Michael.HH

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Wenn ich auf den Rossberg bei Gomaringen, auch am Samstag (wie auch in Oktober 2011), rauffahre, bleiben die meisten stehen und schieben, ich dagegen, ziehe die 400Hm mit Leichtigkeit hoch, wobei davon ueber 200Hm mit echten 13% nur in Lev.3. Also ich kenne keinen Berg hier, den ich nicht zugig hochfahre,
Für den Beobachter, der sich im Markt zu orientieren versucht, setzt Du ja eine Landmarke, was Bosch und BionX betrifft.
Irgendwie ahnte ich immer schon, das mein HR-Nabenantrieb getreten werden will. Nichts für Schwachmaten, am Berg wollen nicht nur die Tretleistungen für die Überwindung der Steigung eingespeist werden, sondern zusätzlich auch noch die Leistung, die für die Aufrechterhaltung einer höheren Geschwindigkeit erforderlich ist. Da kommt was zusammen, aber
umso beeindruckender für die Schiebenden. Schließlich bleibt man nicht nur auf dem Rad, sondern man konfrontiert sie
auch noch mit einer Geschwindigkeit von über 15 kmh. Doppelte Demütigung.

Aber für mich gilt, Wirkungsgrade hin oder her, der Bosch wird mich raufbringen, und beim BionX bin ich nur schneller tot.
 
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Michael.HH

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Leider finden sich in den Mittelmotorfankurve mehr technisch versierte Verfechter als in der BionX Kurve, wo einige wenige Elektrotechniker und Maschinenbauer die argumentative Stellung halten müssen. Danke Peter.
Wobei es Bosch bisher gelungen ist, sich aus der Rentnerecke erfolgreich rauszuhalten (für mich als Asthmatiker erste Wahl). Panasonic ist da schon gefährdeter. Image ist schließlich verkaufsfördernd. Das Risiko geht BionX nicht ein - technisch das eindeutig -mehr- fordernde System.
 
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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Danke Peter!

Der Bosch wäre demnach ideal für Kräuterbutter - der will immer Kadenzen von 120 und mehr treten. :)
Mein Tonaromotor hat seine Leerlaufdrehzahl bei ca. 78 Kadenz - daher ist er bei einer Kadenz von 60 bis 75 in einem optimalen Bereich. Mit einer entsprechend übersetzten Kettenschaltung wie 3/9-fach oder Andys DualDrive ist es nicht schwer, bei jeder Geschwindigkeit oder Steigung in diesem Bereich zu bleiben....

Grüße!
 
Georg

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Resultat: BionX ist was für ganze Kerle, die sich noch gerne quälen - und Bosch für den nicht so fitten Normalpedelecer, der dennoch jeden Berg leicht hochkommen will. Dazu gehöre auch ich!
 
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Michael.HH

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Resultat: BionX ist was für ganze Kerle, die sich noch gerne quälen - und Bosch für den nicht so fitten Normalpedelecer, der dennoch jeden Berg leicht hochkommen will. Dazu gehöre auch ich!
Yep - und besonders für die fitten Kerle ist BionX wohl erfunden worden. Wenn man dann noch pro kg Körpergewicht 8,5 Wh einpackt, sprich bei 100 kg = 850 Wh, kommt man überall hin.:D
 
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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Ne,ne Michael.HH,

ich habe 2x 423 Wh dabei (eins am Rad, eins im Bike Rucksack), uns ausserdem trete ich sogar noch selber. Aus dem letztjährigen Formel 1 Fundus habe ich mir die Frontpartie von Michael Schumache gesichert, und ans Bike geschraubt, damit ich nicht immer abhebe, so wie der Herr Müller hier.
 
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Michael.HH

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Ne,ne Michael.HH,
...scheint angekommen zu sein..

Wir haben doch gerade festgestellt, das BionX was für die harten Kerle ist.:D
 
Kraeuterbutter

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

Der Bosch unterstützt laut Bosch Diagram bis Kadenz 160. Bei dieser Kadenz durfte er bei 0.9 seiner Leerlaufdrehzahl liegen, oder niedriger was noch schlimmer wäre. Die Motorleerlaufdrehzahl wäre somit um die Kadenz 180.
du beziehst dich auf diese komische Grafik von BOSCH, richtig ?
find sie grad nicht..
aber: ist auch wirklich gesichert, dass diese wirklich die technichen Daten des BOSCH repräsentiert ?
könnte das nicht eher eine schematische (vom Ersteller etwas unüberlegte) Zeichnung sein?

also die Frage: dreht der Bosch im Leerlauf inkl. der 2 Getriebestufen tatsächlich auf 180rpm hoch ?
hat das wirklich jemand bereits so gemessen?
(siehe BionX: da sind wir hier im Forum ja mittlerweile auch draufgekommen, dass die Leerlaufdrehzahl beim HT eben NICHT bei 32km/h liegt sondern deutlich höher)

Zusätzlich der BionX Motor greift direkt auf die Straße, dagegen Bosch geht über internes Getriebe (5% Verlust) und Kette (3%).

zwar nur Kinkerlitzchen, aber wegen der 3%...
die beiden Ritzel im Schaltwerk -> die laufen ja z.b. unabhängig von der Last, nicht? da gehts quasi nur um die Drehzahl..
wenn ich also Nabenmotor habe, und mit 90rpm trete -> dann muss ich alleine den Widerstand bezüglich der 2 Rädchen überwinden
indirekt geht mir also diese Kraft am Hinterrad ab und der NabenMotor muss um dieses mehr schieben
beim Mittelmotor hilft der Motor bereits im Kettenantriebsstrang mit...
somit kann man denke ich zumindest mal die Verluste durch die beiden Rädchen dem Motor eigentlich nicht draufschlagen, zumindest nicht mehr als beim Nabenmotor, oder ?
wies im Zugtrum ausschaut - andere Sache.. wenn die Kette doppelt belastet wird (ich + Motor) ändert sich diesbezüglich die Verluste...



Praktische Messung.....

...
FAzit:
Bei 6-8kmh ist der Bosch beffektiver, aber auch laut, was ich nicht hörren will.
weiß nicht, ob du dir die Videos die ich dir damals verlinkt habe auch angeschaut hast (von <mm>s Test)
du schreibst ja, dein Versuch, deine Berge

um jetzt nicht ein generelles "BionX = besser als Bosch" (ent)stehen zu lassen..
es gibt auch andere Erfahrungen
<mm> hat eine genau konträre Erfahrung in seinem Video gepostet.. da hat der Bosch den BionX deutlich deklassiert
UND: er ist nicht nur mit 6-8km/h bergauf gefahren sondern mit einem Schnitt von um die 15km/h
er ist schneller den Berg rauf gekommen, weiter und ohne Abschalter und das ganze trotz kleinerem Akku
also nicht nur bei "Kriechgeschwindigkeit" ist/war der Bosch überlegen
 
Kraeuterbutter

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

das mit der Kette lässt mich jetzt nicht los...

ist der Wirkungsgrad der Kette lastabhängig ?

Drehe ich den Antriebsstrang leer durch
-> dann hab ich das Gewicht der Kette zu bewegen, die Glieder müssen sich um die Zähne legen, um das Kettenblatt, die 3 Ritzel

unter Last ändert sich da nicht soviel, oder?
ein grosser teil der Kette läuft ja immernoch ohne Last

nehme ich die Verluste der Kette jetzt mit 5Watt an

200Watt will ich am Hinterrad haben
100Watt trete ich, 5 Watt bleiben in der Kette hängen
Nabenmotor muss 105Watt leisten

beim Kettenantrieb:
200Watt will ich am Hinterrad haben
100Watt trete ich, 2,5Watt bleiben in der Kette hängen
Mittelmotor muss 105Watt leisten, 2,5Watt für Kette und 102,5Watt kommen hinten an


klar was ich meine ?
wie gross ist der Anteil der Leerlaufverluste einer Kette vs. der Verluste einer Kette die mit 100Watt (ich + Nabenmotor) vs. 200Watt (ich + Mittelmotor) belastet wird ?

ich glaube eben, dass man eben NICHT sagen kann:
Nabenmotor = keine Kettenverluste
Mittelmotor = Kettenverluste

beim Nabenmotor stecken die Ketttenverluste indirekt wohl auch drinnen...

was meint ihr ?
unterschätze ich die linear mit der Leistung zunehmenden Reibungsverluste der Kette ?
 
L

labella-baron

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AW: Wirkungsgrad - sind Tretlagermotoren wirklich effizienter als Hinterradnabenmotor

was meint ihr ?
unterschätze ich die linear mit der Leistung zunehmenden Reibungsverluste der Kette ?
Ich denke schon - aber so ganz kann ich deinem Zahlenspiel nicht folgen.

Die Verluste sind linear mit der Leistung z.B. 3%. Gehen 100W über die Kette fehlen hinten 3W, gehen 200W über die Kette fehlen hinten 6W also hier sowohl drei von deinen Watts als auch von denen des Motors. Die Schaltungsrädchen kannst du übrigens vergessen: wieviel Kettenzug ist denn im Leertrumm und wieviel im Lasttrumm :eek:
Hier wird ja mit dem Bionx verglichen - also müssten wir mit einem Tretlager-Direktmotor vergleichen (den hab' ich durch dich kennengelernt ;)).

Die meisten Verluste entstehen jedoch im Getriebe - pro Stufe vermutlich 5-6%. Nun ist aber im Getriebenabenmotor nur eine Stufe, im Bosch sind es deren zwei! Also kommt von 100W nur ca. 86W auf der Fahrbahn an (1-0,06)*(1-0,06)*(1-0,03)*100W.

Zwei Getriebestufen sind nachvollziehbar, schließlich dreht die Kurbel im Mittel halb so schnell wie das Hinterrad - hoffentlich :rolleyes:
Hier wäre der Bofeili mit nur einer Getriebestufe im Tretllager im Vorteil - wenn er nicht andere Einschränkungen hätte.

Ich wundere mich auch, dass keiner der vielen Boschfahrer mal die Leerlaufgeschwindigkeit ohne Kette misst und hier reinstellt - in der Hoffnung dass deren Controller in diesem Fall auch wirklich die Vollausteuerung macht - der Bionx-Controller macht sie ja offensichtlich nicht. Hab' schon mal versucht die PWM-Störungen mittels AM-Radio zu hören - hat aber nicht geklappt.
 
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