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e-motor:nenndauerleistung

1. Maximale Nenndauerleistung

1.1. Definition

Die bei Pedelecs maßgebliche „maximale Nenndauerleistung“ ist in Artikel 3 Nr. 35 der Europäischen Verordnung Nr. 168/2013 über die Genehmigung und Marktüberwachung für zweirädrige, dreirädrige und vierrädrige Fahrzeuge vom 15.01.2013, gültig ab 01.01.2016, wie folgt definiert:

  • Im Sinne dieser Verordnung […] bezeichnet der Ausdruck […] „maximale Nenndauerleistung“ die maximale Leistung über 30 Minuten an der Abtriebswelle eines Elektromotors gemäß der UN-ECE-Regelung Nr. 85; …

1.2. Messung

UN-ECE-Regelung Nr. 85 soweit für Pedelec maßgebend:

- Tz. 2.3. (zu messen ist die mechanische Leistung):

  • „Nutzleistung“ ist die Leistung, die bei entsprechender Motordrehzahl auf einem Prüfstand an der Kurbelwelle oder einem entsprechenden Bauteil .. bestimmt wird

- Tz. 2.4. (die Nenndauerleistung wird definiert):

  • „Höchste 30-Minuten-Leistung“ ist die höchste Nutzleistung eines elektrischen Antriebssystems bei Gleichspannung nach Absatz 5.3.1., die ein Antriebssystem über einen Zeitraum von 30 Minuten im Durchschnitt abgeben kann.

- Tz. 5.3. Beschreibung der Prüfungen zur Messung der Nutzleistung und der höchsten 30-Minuten-Leistung elektrischer Antriebssysteme

  • Das elektrische Antriebssystem muss gemäß Anhang 6 ausgerüstet sein. …

- Tz. 5.3.2. Bestimmung der höchsten 30-Minuten-Leistung

  • 5.3.2.1. Der Motor und seine gesamte Ausrüstung sind mindestens vier Stunden lang bei einer Temperatur von 25 °C ± 5 °C zu konditionieren.
  • 5.3.2.2. Das elektrische Antriebssystem muss auf dem Prüfstand mit einer Leistung betrieben werden, die nach den Angaben des Herstellers am ehesten der höchsten 30-Minuten-Leistung gleichkommt. Die Drehzahl muss in einem Bereich liegen, in dem die Nutzleistung mehr als 90 % der nach Absatz 5.3.1 gemessenen Höchstleistung beträgt. Diese Drehzahl muss vom Hersteller empfohlen worden sein.
  • 5.3.2.3. Leistung und Drehzahl sind aufzuzeichnen. Die Leistung muss in einem Bereich von ± 5 % des Leistungswerts zu Prüfbeginn liegen. Die höchste 30-Minuten-Leistung ist der Mittelwert der Leistung innerhalb des Zeitraums von 30 Minuten.

- ANHANG 6 VERFAHREN ZUR MESSUNG DER NUTZLEISTUNG UND DER HÖCHSTEN 30-MINUTEN-LEISTUNG ELEKTRISCHER ANTRIEBSSYSTEME (hier wird nun die entscheidende thermische Komponente definiert):

  • 2.5.4. … Bei luftgekühlten Antriebssystemen muss die Temperatur an einem vom Hersteller angegebenen Punkt auf + 0/– 20 K genau auf dem vom Hersteller genannten Höchstwert gehalten werden. …
  • 2.5.6. Wenn nötig, kann ein Hilfskühlsystem verwendet werden, um die Temperatur innerhalb der Grenzwerte nach den Absätzen 2.5.4 und 2.5.5 zu halten.

Erklärung:

Der entscheidende (begrenzende) Parameter für die hier definierte maximale Nenndauerleistung ist die thermische Komponente.

Die Temperatur, ausgehend von den 25°C der 4-Std-Vortemperierung, darf während der Messung um maximal 20 K (1K = 1°C) ansteigen. Bei Messbeginn (ohne Hilfskühlsystem) hat der Motor 25°C, der Hersteller kann als Höchstwert also nur 45° zur Ausschöpfung des Spielraums angeben. Bei Messbeginn liegt er -20 unter den 45, d.h. bei 25°, in den folgenden 30 Min. darf der Motor dann max. die 45° erreichen. Mit Hilfskühlsystem gem. 2.5.6 (das muss dann wohl bei Beginn der Messung gestartet werden) dürfte die Motortemperatur ggf. erst fallen, darf dann aber vom tiefsten erreichten Punkt auch nicht über 20K ansteigen.

Einfach übersetzt darf der Motor, mit 250 W betrieben, nur so viel Abwärme produzieren, dass die Motortemperatur innerhalb von 30 Min nicht mehr als 20°C ansteigt. Entscheidender Faktor ist neben der produzierten Abwärme die „Kühlleistung“ des Gehäuses.

Mit zusätzlichen Kühlrippen auf dem Gehäuse eines „250-W-Dauerleistungs-Motors“ könnte man die Wärmeabgabe z.B. deutlich erhöhen, ihn damit über 250 W betreiben und trotzdem die 20K einhalten → über 250W Nenndauerleistung → kein Pedelec mehr.

Diese Methode nach UN/ECE Nr. 85 entspricht in etwa dem früher gültigen „S1-Dauerbetrieb“, vgl. unten Tz 2.2

(Manfred, 23.04.2017)

1.3. Fazit

Die maximale Spitzenleistung ist bei EU-Pedelecs rechtlich unbegrenzt. Da die rechtlich allein maßgebende maximale Nenndauerleistung unter Laborbedingungen bei 25 °C ± 5 °C ermittelt wird, können im Fahrbetrieb bei niedrigeren Temperaturen und mit stärkerem Fahrtwind auch deutlich höhere maximale Fahrdauerleistungen als die maximale Nenndauerleistung erzielt werden.

Bei der Ermittlung der maximalen Nenndauerleistung von 250W wird den Herstellern ein großer Ermessensspielraum eingeräumt. So muss nach UN-ECE-Regelung Nr. 85 Ziffer 5.3.1.3. unmittelbar vor Beginn der Prüfung der Motor drei Minuten lang auf dem Prüfstand laufen, wobei die abgegebene Leistung 80 % der Höchstleistung bei der vom Hersteller empfohlenen Drehzahl beträgt. Bei der Bestimmung der höchsten 30-Minuten-Leistung gemäß Ziffer 5.3.2.2. muss das elektrische Antriebssystem auf dem Prüfstand mit einer Leistung betrieben werden, die nach den Angaben des Herstellers am ehesten der höchsten 30-Minuten-Leistung gleichkommt. Die Drehzahl muss in einem Bereich liegen, in dem die Nutzleistung mehr als 90 % der nach Absatz 5.3.1 gemessenen Höchstleistung beträgt. Diese Drehzahl muss vom Hersteller empfohlen worden sein. Im Übrigen ist eine alternative Ermittlung der maximalen Nenndauerleistung nach DIN EN 15194:2009-06 Anhang D möglich überholte Fassung, neuere leider nicht öffentlich zugänglich.

Diese Rechtslage ermöglicht Pedelec-Antriebe mit einer vom Hersteller benannten Nenndauerleistung von 250 W, deren Maximalleistung bei mehr als dem Doppelten liegt: Thema Motorkennlinien und Maximalleistung; Forumsbeitrag zum BionX; weiterer Forumsbeitrag zum BionX;

Thread zum Thema: 250 W Nenndauerleistung des Pedelecs - Gesetzesgrundlage und Messung


2. Betriebsarten im Allgemeinen

2.1 Grundsätzliches

Die internationale Regelung IEC 60034-1 (entspricht der europäischen EN 60034-1) wurde bis zur Einführung der oben genannten speziellen Regelungen auf die Bestimmung der maximalen Nenndauerleistung angewandt.

Es gibt für jeden Motor bestimmte Betriebsarten d.h. Wechsel zwischen Belastungs- und Ruhezeiten. Bei der Ermittlung der Belastungsgrenzen wird von 40 Grad Umgebungstemperatur ohne zusätzliche aktive Kühlung ausgegangen. Im Übrigen siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Nennbetriebsart

2.2. S1 Dauerbetrieb

Betrieb mit konstantem Belastungszustand, dessen Dauer ausreicht, den thermischen Beharrungszustand zu erreichen. Siehe im Übrigen IEC 60034-1 Tz. 4.2.1 und: Forumsbeitrag

2.3. S2 Kurzzeitbetrieb

Betrieb mit konstantem Belastungszustand, der aber nicht so lange dauert, dass der thermische Beharrungszustand erreicht wird und einer nachfolgenden Pause, die so lange besteht, bis die Motortemperatur nicht mehr als 2K von der Temperatur des Kühlmittels abweicht.

2.4. S3 Aussetzbetrieb

Betrieb, der sich aus einer Folge gleichartiger Betriebszeiten zusammensetzt, von denen jedes eine Zeit mit konstanter Belastung und eine Pause umfasst, wobei der Anlaufstrom die Erwärmung nicht merklich beeinflusst.


e-motor/nenndauerleistung.txt · Zuletzt geändert: 2019/05/02 18:36 (Externe Bearbeitung)