Priusfreunde.de

Na bitte, 248% sind halt Faktor 2,5 statt 2,0. Ein kleiner Aufschlag für Reifen, Wirkungsgrad, Sonstiges und Modellfehler.

OK ich glaube du verstehst mich nicht.

400% mehr Luftwiderstand heißt nicht 400% mehr Verbrauch, da auch das Auto Kraft braucht um sich zu bewegen.

Wir rechnen jetzt einfach mit einfachen Zahlen um es zu verdeutlichen.

Der Prius braucht bei 80kmh 3,5l

2l für das Fahrzeug um die Masse in Schwung zu halten etc und 1.5l für den Luftwiderstand.

Jetzt fährt der Prius 160kmh. Verbraucht weiterhin 2l um das Fahrzeug in Schwung zu halten, während sich die Energie für die Überwindung des Luftwiderstand vervierfacht von 1,5l auf 6l.

Das bedeutet dann bei 80 kmh 3,5l und bei 160 kmh 8l. (Die Zahlen dienen rein der Erklärung)

Du meinst also auf dem Mond kann man doppelte Geschwindigkleit fahren, z.B. mit dem tollen Toyota FC Mondmobil, mit dem gleichen Verbrauch?

Knuddel1987 schrieb:
(...)
400% sind es nicht, weil der Haftwert sinkt und der Wirkungsgrad des (...)

Knuddel1987 schrieb:
OK ich glaube du verstehst mich nicht.

(...)

2l für das Fahrzeug um die Masse in Schwung zu halten etc und 1.5l für den Luftwiderstand.
(...)

Bloß mal um das ein bisschen fachlich geradezubiegen:

• Einen "Haftwert" gibt es so in der Fahrzeugtechnik im Bezug auf die Fahrtwiderstände nicht. Du meinst sicherlich den Rollwiderstand. Der Rollwiderstand ist eine Kraft und ist näherungsweise konstant und unabhängig von der Geschwindigkeit. Der Anteil an der benötigten Energie um eine Strecke zurückzulegen, ist entsprechend genau so konstant und unabhängig von der Geschwindigkeit.
  D.h.: Egal wie schnell oder langsam man fährt, in den Reifen geht die gleiche Energie verloren. Hier kann man also nichts durch das Fahrverhalten einsparen.


• "Masse in Schwung halten" gibt es so ebenfalls nicht. (Vergleiche Erstes newtonsches Gesetz).
  Es gibt den besagten Rollwiderstand und es kommen noch mechanische Rieibungsverluste dazu (Getriebe, Lager usw.). Diese kann man grob gesagt auch als eine konstante Kraft ansehen.


• Abgesehen von den Unsauberkeiten bei den Begriffen stimmt aber deine Schlussfolgerung. Diesen "Grundumsatz" an Rollwiderstand, mechanischer Reibung bleibt ungefähr konstant und der Luftwiderstand kommt (mit seiner quadratischen Abhängigkeit von der Geschwindigkeit) dazu. Die benötigte Energie um den Luftwiderstand auf einer bestimmten Strecke zu überwinden, steigt mit der Geschwindigkeit im Quadrat


• Hinzu kommen noch Verbraucher mit einer konstanten Leistung. Bremskraft-verstärker, Lüftung, Klimaanlage, Radio, Licht. Diese Leistung dominiert bei niedrigen Geschwindigkeiten, wodurch selbst optimalstem Pulse&Glide keine Verbesserung des Verbrauchs mehr bringt (beim Prius 4 ist das bei unter ca. 35km/h (GPS) der Fall)

cirr_s schrieb:
(...)
Gibt es eigentlich eine Leistung/Wirkungsgrad Kurve für den ICE eines Prius? Ich würde gern wissen, ob es wirklich so grottenschlecht ist bei 5-10kW.

Das ist so das klassiche Bild von P2 und P3, wobei P3 und P4 sehr ähnlich sind, weil der Verbrenner im Wesentlichen identisch ist.
www.priusfreunde.de/portal/images/fbfiles/images/bsfc_010.jpg

Als Faustregel kann man sich merken:

• bei 22kW ist das Optimum


• von 12kW bis 32kW ist ein breiter Bereich mit hoher Effizienz, wo immernoch über 90% der Effizienz des optimalen Betriebspunkt erreicht wird.


• weiter an den Rändern fällt die Effizienz deutlicher ab.

Als Funfact: Wenn der P4 den Akku im Stand läd, dann passiert es bei ca. 10kW. Ca. 10kW ist auch die Mittellinie im ECO-Bereich, bei welchem standardmäßig der Verbrenner anspringt.

Die unsauberheiten sind von mir mit Absicht gewählt um es auch für Laien verständlich zu machen ohne auf die einzelnen Kräfte einzugehen wie Reibungsverluste etc.

Deswegen einfach "die Masse in Schwung zu halten"

Die Haftkraft treibt ein Auto voran

Der Antrieb auf ein Auto kommt folgendermaßen zustande:
Der Motor bewirkt, dass die angetriebenen Räder eine nach hinten gerichtete Kraft auf die Fahrbahn ausüben. Diese Kraft nennen wir Antriebskraft. Dass sie nach hinten wirkt erkennt man, wenn Steinchen auf der Straße liegen; sie werden nach hinten weggeschleudert.
Der Antriebskraft entgegen wirkt die Haftkraft. Sie wird von der Fahrbahn auf das Rad und damit das Fahrzeug ausgeübt. Es ist also genaugenommen nicht die Antriebskraft, sondern die Haftkraft, welche das Fahrzeug vorantreibt.

Bei günstigen Straßenverhältnissen, geeigneten Reifen und vernünftiger Fahrweise hat die Haftkraft den gleichen Betrag wie die Antriebskraft. Ungünstige Straßenverhältnisse liegen z.B. vor, wenn die Straße nass oder gar vereist ist; dann ist die maximale Haftkraft klein. Ist die Antriebskraft größer als die maximale Haftkraft, rutschen die Räder durch, sie gleiten also über die Fahrbahn. In diesem Fall treibt nicht mehr die Haftkraft sondern die Gleitreibungskraft das Fahrzeug voran. Die Gleitreibungskraft ist meist kleiner als die maximale Haftkraft. Auch bei günstigen Straßenverhältnissen kann man die Antriebskraft größer machen als die maximale Haftkraft, wenn man zu stark Gas gibt (unvernünftige Fahrweise).
Die maximale Haftkraft hängt u.a. von der Beschaffenheit der in Kontakt stehenden Materialien (Oberflächenbelag der Straße und Reifenmaterial) und der Normalkraft ab und beschränkt die Antriebskraft jedes radgetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Normalkraft ist die senkrecht zur Straße auf dem Rad lastende Kraft. Meist ist dies ein Teil der Gewichtskraft.

www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-...ndskraefte-beim-auto

Für harte Oberflächen gilt das Reibungsgesetz in guter Näherung.
Dies bedeutet, dass ein Körper sich einer seitlich schiebenden Kraft solange ohne Rutschen entgegensetzt, bis die maximale Haftkraft überschritten ist, in der darauf folgenden Rutschphase widersetzt er sich der Bewegung mit einer von der Schubgeschwindigkeit nahezu unabhängigen Gleitreibungskraft.
Bei Gummi, der bekanntlich weich ist und der bevorzugt zur Erzeugung großer Haftung bei Fahrzeugen und Schuhsohlen verwendet wird, kann eine solch scharfe Trennung zwischen Haftwiderstand und Gleitreibung nicht gezogen werden. Der Gummi weicht bei einer seitlichen Kraft geringfügig aus und erzeugt dabei eine anfangs immer stärker wachsende Gegenkraft. Ab einer gewissen Geschwindigkeit sinkt diese Gegenkraft dann. Reifenhersteller haben dieses Verhalten genau untersucht.

www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-...rtes-reibungsproblem

Der Anteil des Rollwiderstands am Gesamt-Fahrwiderstand liegt zwischen 30 Prozent in der Stadt und etwa 20 Prozent auf der Autobahn. Die Überwindung der Fahrwiderstände kostet Energie, die im Tank als Kraftstoff gespeichert ist. Entsprechend kann man den Anteil des Rollwiderstands auch als Spritverbrauch berechnen. Ein Beipiel: Bei einem Fahrzeug, das im gemischten ECE-Fahrzyklus 6,71/100 km verbraucht, bewegt sich der Verbrauchsanteil der Reifen im Schnitt zwischen 1,4 Liter (Autobahn) und 2,6 Liter auf 100 km (Stadt). Warum so viel? Nehmen wir an, wir hätten einen blanken Metallreifen: Der Rollwiderstand wäre gleich null. Doch würde so ein Rad gut bremsen, mit Grip um die Kurve fahren oder Federungskomfort bieten? Nein, das kann nur ein Gummireifen mit einer breiten Aufstandsfläche, Profil gegen Auquaplaning und federnder Luftfüllung.

www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-...ndskraefte-beim-auto

Also jetzt zurück zum Thema. Soll ja hier um den Prius Plus und deren Wirkungsgrad und Geschwindigkeit gehen.

@Knuddel1987
Ach ok, verstehe. Das es den Haftwert gibt, ist soweit unbestritten, aber in welchem Zusammenhang steht er mit dem Fahrtwiderstand? Irgendwie werde ich werde trotz der Erklärung aus dem von mir letztens zitierten nicht schlau. Was hat die Haftgrenze bzw. der Schlupf mit dem Widerstand bei einer normalen PKW-Fahrt zu tun? Im Wesentlichen geht es doch um die Walkarbeit?. Bei 130km/h in der Ebene reicht dem P4 eine Reibungszahl von ca. 0,05 um die Fahrtwiderstände zu überwinden.
Dass der Reifen die Antriebskraft vollständig über die Reibkraft abgibt und auch abgeben kann (beim nicht-Rennauto Toyota-Prius), ist ja klar.

"Masse in Schwung halten" ist natürlich eine fiese Vereinfachung, weil sie vor allem dem unbedarftem Laien ein falsches Gefühl gibt. Ansonsten meinen wir ja das gleiche.

Ob Luftwiderstand, Reibungskräfte alles ok aber was ist mit dem Gewicht? Das ist nach meiner Meinung eines der wichtigsten Punkte. Schließlich ist der P+ als 7Sitzer gebaut worden und bei uns wird er zu 50- 60% als 6Sitzer benutzt und da schlägt dieser Personenkraftwagen sich als wahrer Spritsparer, denn schließlich muss man ihn messen gegen Touran und co. Mein Bruder fährt einen Sharan TDI 140PS, der genehmigt sich locker 6,5- 7 Liter bei Landstraßenfahrt, so sagt er zumindest, und Autobahn 2 Liter mehr.

LG Reiner

Mein Bestverbrauch in der Stadt, Motor lange an, viel pulse und glide, liegt bei deutlich unter 4 Litern real (ca. 3,5).
Mein Maximal-Streckenverbrauch bei Gaspedalstellung relativ gleichbleibend, in der Ebene entsprechend ca. 150 km/h Real, mit Dachkoffer,vollgepackt bis Oberkante Unterlippe, liegt bei ca. 7,5 Liter, wobei jede Baustelle den gesamt-schnitt deutlich senkt.
In diesen motor-Drehzahl-bereichen kommt der Plus mit Bergen sogar besser klar als bei langsamerer Fährt.
Nur mit Tempomat-fahren geht sinnvoll nur in der Ebene, ist aber auf der Autobahn immer mit Mehrverbrauch verbunden. Im Stadt oder Vorortverkehr ist der Tempomat zum halten dagegen durchaus ok.
Tempomat auf 60 km/h, längere Strecke bringt Dauerverbräuche von unter 4 Litern, wird um leichtes pulse und glide nochmals um 0,5 Liter sinken.

Grüsse

Plusx

Ein biserl bunte Bilder und Diagramme.

Für den besten Verbrauch pro km sollte man wissen, welchen Wirkungsgrad man jetzt genau meint...
* Motor
* Motor + Antriebsstrang (inkl. der beiden Elektromotoren)
* nur Verbrauch pro km


Der Motor hat seinen besten Wirkungsgrad bei ca. 22 kW Leistungsabgabe und ca. 2.200 UpM. Ähnlich gute Wirkugnsgrad gibt es auch bei 12 kW und 1.200 UpM, sowie 34 kW und 3.000 UpM.
Für den Gesamtwirkungsgrad braucht man jetzt noch die Wirkungsgrade der beiden Elektromotoren, die ja je nach Geschwindigkeit unterschiedlich schnell drehen.

--

Eckdaten Prius+ (eher geschätzt)
* Masse 1.600 kg
* Stirnfläche 2,41 m²
* cW-Wert 0,29
* Wirkungsgrad Motor zwischen 0,29 bis 0,39 (je nach Leistungsbedarf)
* Wirkungsgrad Antriebsstrang 0,8 (Alle Lager und Zahnräder inkl. E-Motoren)
* Dauerverbraucher ca. 0,3 kW (Licht, Radio, Steuergeräte, Lüftung, ...)
* Heizwert Superbenzin 8,8 kWh/ltr



Nachtrag zu den Diagrammen aufgrund berechtigten Nachfragen:

Diagramm links oben => Leitungsbedarf zur Überwindung der Fahrwiderstände
Hier sind keinerlei Verluste durch Antriebsstrang oder Motor hinterlegt.
Nur die Kurve mit der nötigen Motorleistung beinhaltet den Wirkungsgrad des kompletten Antriebsstranges.

Bild rechts oben => spezifischer Kraftstoffverbrauch vom Prius 3. Generation

Bild links unten => Verbrauch zur Überwindung der Farhwiderstände ohne Verluste des Antriebsstranges oder Motoren.

Bild rechts unten => Verbrauch inkl. aller Verluste im Antriebsstrang und Motoren. Motorwirkungsgrad variiert zwischen 0,29 und 0,39. Max. Wirkungsgrad liegt bei ca. 120km/h. Darüber und Darunter sinkt der Wirkungsgrad ab bis auf 0,29 bei 10 km/h. Die Variabilität des Motorwirkungsgrades ist an der Kurve für den Verbrauch aufgrund des Rollwiderstandes gut zu erkennen.

Ich arbeite grundsätzlich mit vereinfachten Annahmen, um einen guten Gesamtüberblick zu erhalten. Daher ist mein Fehler min. +/- 5%.
Die Details der Wirkungsgrade der beiden E-Motoren und -Generatoren sind sehr komplex, daher habe ich das ganze etwas vereinfacht berücksichtigt.
Für den mechanischen Teil vom Antriebsstrang (Zahnräder, Lager, Gelenke) habe ich einen Wirkungsgrad von ca. 0,9 angenommen. der Wirkungsgrad der E-Motoren/-Generatoren liegt in meiner Welt bei ca. 0,9.

Bartfratze fragt zum P+:

Mich interessiert, bei welchem konstanten Tempo der Plus auf ebener Straße und bei Windstille mit zum Beispiel einem Liter Benzin am weitesten kommt. Gibt es hierzu Erkenntnisse?

Meine Erkenntnisse mit einem P+ mit der 205er Bereifung, gewonnen aus viel Autobahnfahrt in der Ebene, sind:

Zuerst fuhr ich (natürlich immer nur wenn möglich und nach Tacho) 118 - 123 km/h. Damit kam ich über 1 Jahr und durch Verbrauch an der Tankstelle ermittelt so etwa auf 5,6 ltr. Ganz genau weiß ich es nicht, es sind ja auch Stau, Stadtverkehr etc. dabei.

Dann fuhr ich 114 km/h. Der Verbrauch war 0,3 bis 0,4 l/100km niedriger. Wie hirni schon schrieb, hier ist wohl eine magische Grenze bei 115 km/h.

Nun fahre ich ein paar Monate 106 km/h, und der Verbrauch ist wiederum ca. 0,3 bis 0,4 ltr niedriger. Im Sommer komme ich damit sicher unter 5,0 l/100 km an der Tanke.

Bei entsprechenden Tempolimits fahre ich sehr gerne 84 - 86 km/ h. Der Motor ist hier sehr leise und der Verbrauch scheint mir bei 3,8 - 4,3 l/100km zu liegen. Allerdings ist das nur geschätzt, so fahre ich nicht stundenlang.

Weitere Hinweise: Bei Baustellen und Ausfahrten lohnt es sich, mit ein wenig Gasgeben bei ca. 1,0 - 2,5 l/100km Momentanverbrauch langsamer zu werden. Das muss man natürlich rechtzeitig beginnen; dann ist es viel sparsamer, als einfach nur den Fuss vom Gas zu nehmen. Je nach Topographie und Anfangsgeschwindigkeit kann man so bis zu 1,5 km sparsam dahinrollen. Spezialisten schaffen hier vielleicht auch den perfekten Glide; so einer bin ich nicht.

Noch ein Hinweis: Bei Tempo 76 - 81 km/h bewege ich mich nur sehr ungern, weil der Motor hier brummig werden kann und es irgendwie unangenehme Resonanzen gibt. Ab 77 km/h und weniger geht der P+ u.U. in den EV Modus, aber mit Tempomat bleibt oft der Verbrenner an, während man mit dem Gasfuß den EV Modus lange halten kann (bei leichten Geschwindigkeitsverlust).

Noch ein paar Anmerkungen zu anderen Beiträgen hier...

Die Tabelle von Knuddel1987:
10kmh : 1
20kmh : 4
40kmh : 16
80kmh : 64
160kmh : 264

Hmm... 4*64 = 264? Ist irgendwie keine Informatikerzahl...

ReinerBrida schrieb:
Ob Luftwiderstand, Reibungskräfte alles ok aber was ist mit dem Gewicht?

Das Gewicht spielt vor allem beim Beschleunigen eine wesentliche Rolle, also Fahrzeug wird schneller/ langsamer, auch bergauf und bergab. Ich schätze mal, der höhere Verbrauch beim Beschleunigen kann nur schwer durch längeres Ausrollen lassen ausgeglichen werden. Aber, hier geht es um konstante Geschwindigkeit, da wirkt sich das Gewicht vor allem negativ auf den Rollwiderstand aus (kann durch erhöhten Luftdruck zum Teil kompensiert werden). Theoretisch verändert sich auch der Luftwiderstand weil das Auto tiefer eingefedert ist; ich habe keine Idee ob sich der Widerstand verbessert oder verschlechtert.

@Waldfee0815

Ich verstehe dein Diagramm mit "Verbrauch ohne Wirkungsgrade" nicht.
0% Wirkungsgrad kann ja wohl nicht gemeint sein, dann könnte sich das Auto ja nicht bewegen.
Bei 100% müsste der Verbrauch niedriger sein als mit schlechterem Wirkungsgrad. Die Kurve im Diagramm liegt aber weit darüber. Was bedeuten diese Verbrauchswerte?

edit:
ok, ich sehe jetzt, du hast von kWh auf ltr gewechselt. Das habe ich auf meinem kleinen Display übersehen.

Waldfee0815 schrieb:
Ein biserl bunte Bilder und Diagramme.

interessant und vieles deckt sich mit Beobachtungen.

Der Motor hat seinen besten Wirkungsgrad bei ca. 22 kW Leistungsabgabe und ca. 2.200 UpM. Ähnlich gute Wirkugnsgrad gibt es auch bei 12 kW und 1.200 UpM, sowie 34 kW und 3.000 UpM.

insbes diese ~12kW und 1200-1300 Upm ist mir auch schon aufgefallen, weil es ja doch etwas ungewöhnlich ist.
Die ~34kW - duerfte auch stimmen - Nur muss einem klar sein, dass der Verbrauch hier schon rel. hoch ist. - weil 'von nix kommt nix' - und 34kW bei 35% -> 97kW oder ~11 L/100km.


Für den Gesamtwirkungsgrad braucht man jetzt noch die Wirkungsgrade der beiden Elektromotoren, die ja je nach Geschwindigkeit unterschiedlich schnell drehen.

wobei 'die Literatur' eigentlich sagt, dass so ab 6000 Upm deren Wirkungsgrad runter geht - aber dann trotzdem nicht so dramatisch schlecht wird ...
Das Problem ist eher, dass z.B. MG1 als Generator 90% -> MG2 als Motor 90% -> 81% insgesamt - da gehen dann durchaus mal 3 kW vom ICE bei dieser Umwandlung 'verloren'
Kann Hybrid-Assistant im Nomogramm anzeigen.




Hier habe ich aber paar Bemerkungen:
* oben-links: also bei 100km/h - ~18kW ICE bei eta=0.8

...kann ich so in etwa in HA auch sehen

* unten-links: wieso soll aber hier der Energiebedarf bei 100km/h nur 14kWh sein ?
AH Moment: 14 / 0.8 (Powertrain eta) = 17.5 kWh !!!
... richtig ?

* unten-rechts:
soll da das eta-0.3-0.4 etwa der ICE Wirkungsgrad sein ?
...und mit was sind die Kurven ? mit 0.4 oder 0.3 ?

...ich komme via HA-Reports eher auf irgendwas 'unter 36%'.
Bei zahmen Autobahnfahrten sind's ~34-36% - Landstrasse etc - kann es auch mal 'nur' 32% sein ... zumindest bei den Strichproben - die ich ausgerechnet habe.
(man muss sich dies ja aus den Report-Daten selbst berechnen)

Aber ja - sehr interessante Diagramme.
Ich weiss - ist kein Hexenwerk - nur muss man es halt machen.
Danke dafuer ...

hirni schrieb:

[...]
Die ~34kW - duerfte auch stimmen - Nur muss einem klar sein, dass der Verbrauch hier schon rel. hoch ist. - weil 'von nix kommt nix' - und 34kW bei 35% -> 97kW oder ~11 L/100km.
[...]


Mit 34 kW kann der Prius+ schon min. 130 km/h fahren.
97 kW sind dann 75,6 kWh => 8,5 ltr/100km

Bei 34kW rechne ich aktuell mit Wirkungsgrad 0,39 => 34 kW / 0,39 => 87 kW => 67 kWh => ca. 7,6 ltr/100km


Heizwert 8,8 kWh/ltr für Superbenzin.

--

Ich habe unter dem Diagrammen noch ein paar Anmerkungen gemacht, so dass der Sinn und Zweck etwas klarer sein sollte.

Waldfee0815 schrieb:

Mit 34 kW kann der Prius+ schon min. 130 km/h fahren.
97 kW sind dann 75,6 kWh => 8,5 ltr/100km

AH! - da war mein Fehler 130 statt 100 km/h
(klar - pro Stunde (kWh) kommt man dann weiter als 100km)


Bei 34kW rechne ich aktuell mit Wirkungsgrad 0,39 => 34 kW / 0,39 => 87 kW => 67 kWh => ca. 7,6 ltr/100km


ja - nachvollziehbar

Heizwert 8,8 kWh/ltr für Superbenzin.

bzw. 11.66 kWh/kg - wenn man mit BSFCs rechnet.