Bachelorarbeit_Hybridumbau_Range-Extender

E-Bike, Pedelec, Elektrofahrrad
Antworten
Elektrofreak

Bachelorarbeit_Hybridumbau_Range-Extender

Beitrag von Elektrofreak »

Hallo Freunde des Elektrorollers,

mein Kommilitone und ich starten demnächst unsere Bachelorarbeit. Wir haben einen Elektroroller den wir auf Hybrid umbauen wollen. Der Elektroroller ist ein „China-Roller“ mit der Bezeichnung Jinlun 50QT-4. Um die Reichweite des Rollers zu erhöhen wird ein Range-Extender eingebaut, der auf einem zweitakt/viertakt Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem Generator basiert. Dieser Range-Extender soll somit die bereits vorhandene Batterie(en) oder sogar zusätzliche mit Energie versorgen.

Da in einem Roller wenig Platz zur Verfügung steht, kam uns die Idee den Range-Extender, also den Verbrennungsmotor mit Generator und Tank, in einen „Fake-Auspuff“ zu integrieren. Ein solches Set liese sich eventuell auch an andere übliche Elektroroller anbauen. Die Alternative wäre, das ganze System direkt in den Roller zu bauen. Somit würde aber Platz wie beispielsweise das Helmfach verloren gehen.
Wir haben uns verschiedene Versionen überlegt, wie man so etwas in/an einem Roller anordnen könnte. Es wäre sehr interessant und nützlich wenn ihr eure Meinungen und Anforderungen an ein solches System abgeben könntet.

Ab wann macht ein solches System Sinn, gemessen an der Reichweite mit und ohne einem Range-Extender. (z.B. Reichweite ohne: 60km ; Reichweite mit: 100km?) Selbstverständlich ist dies Abhängig vom Tankinhalt. Was habt Ihr für Anforderungen an die Lautstärke. Soll das System ab einem bestimmten Ladezustand vollautomatisch einschalten. Soll vor Abfahrt die Fahrtdistanz abgefragt werden, um den zu erwartenden Treibstoffverbrauch genau kalkulieren zu können. Ist eine Rekuperation erwünscht etc.

Wir haben Bilder der verschiedenen Versionen angehängt. Falls etwas unklar ist dürft Ihr selbstverständlich Fragen stellen.

Wir freuen uns auf zahlreichen Ideen und Meinungen.

Grüße Florian und Magnus
Dateianhänge
Variante 1-5.jpg
Benutzeravatar
Sporti
Site Admin
Beiträge: 4787
Registriert: Dienstag 14. Oktober 2008, 23:30
Wohnort: 42477 Radevormwald
Kontaktdaten:

Re: Bachelorarbeit_Hybridumbau_Range-Extender

Beitrag von Sporti »

Also ich stelle mir einen kleinen Einzylindermotor vor, der direkt mit einem Generator gekoppelt ist vor. Der soll bei einer Restreichweite des Rollers von 20 Km anspringen und die Batterie laden bis wieder 2/3 der Reichweite erreicht sind, falls eine Steckdose nicht schon vorher erreichbar ist. Der Einzylindermotor sollte sehr klein sein und wenig Kubick haben. 200 Watt Dauerleistung dürften reichen. Es kommen nur Viertakter oder ein Diesel in Betracht.
Ich halte nichts von Tarnung in Form eines Fake-Auspuffes. Sauber zur Schau zeigen wäre besser, daß die Leute sehen können, was drin steckt. Nicht immer so tuen als ob usw. besswer zu der Sache stehen. Der Motor sollte auch anspringen dürfen, wenn der Roller parkt.
Rekuputation könnt Ihr vergessen: Zu hoher Aufwand, kaum Nutzen. Udn wer will schon langsam einen Berg herunterschleichen um die Batterie zu laden, nur weil er für den nächsten genug Saft hat. Da lieber in eine größere Batterie invesieren.
Als Ladequelle bietet sich eigentlich eine Brennstoffzelle an, da geräuschlos und praktisch ist.

Sporti
Webseite: http://fambalser.wix.com/balser
3D-Saxonetten Druckteile: https://www.thingiverse.com/sportidesign/designs
Sporti's Garage Filme:https://www.youtube.com/channel/UCa9fKgCiEQWCgFEA7RKaXxg?view_as=subscriber
Lutz G.

Re: Bachelorarbeit_Hybridumbau_Range-Extender

Beitrag von Lutz G. »

Meine Gedanken dazu...

Da die Geräuschemission nicht hoch sein soll und wenig Leistung gefragt ist, käme man mit einem Viertakt-Modellmotor aus.
Die japanische Firma Saito hat da als Einziger recht hübsche Motörchen, die es auch für Benzin-Gemischschmierung gibt.
Die üblichen Viertakt-Modellmotoren werden üblicherweise mit Methanol als Hauptbestandteil des Sprits betrieben und benötigen statt einer Funkenzündung eine Glühzündung, die beim Start "vorgeglüht" werden muss. Der Kraftstoff ist nur in Modellbaufachgeschäften erhältlich und viel teurer als Tankstellensprit und Roller-Öl.
Der Motor kann ruhig "etwas" überdimensioniert sein, er muss ja nicht mit 8.000 1/min rumkrähen. Viertakter sind außerdem noch mit wenig Aufwand effektiv gut zu dämpfen, wenns um Auspuffgeräusche geht.

Die Modellmotoren, die NICHT mit einer Glühzündung arbeiten, werden, wenn nicht eh schon damit ausgerüstet angeboten, mit einer erstaunlich kleinen Funkenzündung einfach kombiniert. Diese braucht zwar auch bissel Strom, aber bei 6 Volt sind das bei max. Drehzahl auch in der Regel unter 1,5 Ampere.

Zum Generator: Auch da bietet der Modellbau sogenannte "büstenlose" Drehstrom-Motore in vielen Drehzahl- und Leistungsbereichen an. Hier wäre zusammen mit dem Triebwerk eine passende Kombination sicher zu finden. Er könnte sogar, kräftig genug dimensioniert, als Starter fungieren.
In aller Regel werden die bürstenlosen Motore drehzahlmäßig mit Umdrehungen X Volt angegeben. Also 1000 U*V wären 12.000 1/min bei 12 Volt, Leerlaufdrehzahl.
Da sie einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, ist die Generatorspannung auch recht hoch.

Der Drehstrom kann relativ einfach gleichgerichtet werden, entweder auf einen entsprechenden Gleichrichter-Laderegler aus dem Roller- oder Motorradbereich, wenn die Batteriespannung 12 Volt beträgt oder alternativ eine ausreichend dimensionierte Drehstrombrücke mit separater Ladereglung für die Fahrbatterie, nach gleichem Muster.

Das alleine ist aber auch schon alles ein ziemlicher Rechen- und Bauaufwand, sodaß eine Vorberechnung oder Automatik die ganze Sache doch noch komplexer machen würde.
Aber so ne Bachelor-Arbeit muß einem das schon noch abverlangen dürfen....

So, erstmal fertiggedacht... ;)

Gruß, Lutz
doran

Re: Bachelorarbeit_Hybridumbau_Range-Extender

Beitrag von doran »

Gedanken zum Hybrid-Roller,

Meine Vorstellungen wie folgt:

Immer , so möglich - Serienteile nehmen auf die zuverlässig zugegriffen
werden kann. Keine exotischen Teile von "Kleinfirmen" nehmen, das
gibt hinterher Ersatzteilprobleme.

Grundsätzlich würde ich der "Brennstoffzellen-Lösung" den Vorzug
geben. Auch dann wenn die Lösung momentan nicht wirtschaftlich
zu realisieren ist, das kann sich ändern. Wenn Ihr zeigt,daß es so
geht, können Andere darauf aufbauen & Schwächen eliminieren.
Das reicht im Extremfall für eine erneute "Bachelor-Arbeit" die
Weiterentwicklung eines Hybridrollers ( Prototyp ) zur Serienreife.

Die Benzinmotor-Lösung erscheint mir etwas "rückwärtsgerichtet".
Zu viele bewegliche Teile - wartungsintensiv - verlangt technisches
Verständnis des Benutzers ( oft nicht vorhanden ) Bevor so ein
Roller die Serienreife erreicht haben wird, vermute ich, daß er bereits
technisch überholt sein wird. Eine Rekuperation ist theoretisch sinn-
voll, oft aber nicht ökonomisch. Ich bremse bei meinem" Koga-Rad"
mit Bion-X Antrieb zu 90 Prozent mit der Rekuperation. Das bringt
eine Reichweiten-Verlängerung von ~ 10% - gemittelt. Die Rekuperation
ist elektronisch anspruchsvoll & verteuert die Sache erheblich. Man
muß da abwägen.

Die Brennstoffzelle müßte auf Alkohol ( Spiritus ) laufen & ein Serien-
produkt sein - sonst steht der Preis in keinem Verhältnis zum Nutzen.

Der Roller muß mind. 24 V haben - sonst werden die Ströme zu hoch.
Sinnvoll wäre eine 48 V Version. Bei 48V wird es aber problematisch
mit der Brennzelle, weil sehr viele Zellen in Reihe geschaltet werden
müssen.

Bei der Auswahl des Rollers muß man festlegen: Typ Leichtmofa
20 kmh ohne Helm - Mofa 25 kmh mit Helm Kleinkraftrad ( Moped)
45 kmh. Der große Durchbruch wäre ein "S-Pedelec" 500 W mit
Serienakku ( von der Stange ) mal auf dem US-Markt oder China-
Markt , oder Österreich schauen, - mit Brennzelle als Rangeextender.
Das hätte Zukunft - die Industrie & die Fans warten darauf. Liebhaber
würden für so ein Gerät auch einen Liebhaberpreis bezahlen.

Warum? Sie bekämen ein Fahrzeug was 45kmh läuft - zu fahren
ohne Helm - mit nur 500W Leistung ( viel weniger als vergleichbare Roller)
mit Großserien - Motore & Akku. Eine 50 W Brennzelle hätte in 8h
( Arbeitstag 400 Wh ) nachgeladen. Das reicht um ~ 30 km mit "gutem
Durchzug" nach Hause zu fahren ( für die Pendler ) Ansonsten wird die
Reichweite erhöht, je nachdem wie man Pausen einlegt.
Wenn es um einen Modellversuch geht, kann man einen verstärkten
Rahmen nehmen - einen 500W Motor mit Controller & Akku ordern,
& zu einem S-Pedelec zusammen bauen ( alles von der Stange)
Dann wird parallel eine Brennzelle ( auch von der Stange) zum
Nachladen während der Fahr & Ruhezeiten "angeflanscht" Für eine
"Bachelor-Arbeit" nicht zu anspruchsvoll. Danach kann man sich um
eine Straßenzulassung bemühen. Ich denke daß die Industrie dabei
helfen kann, weil sie ein Geschäft mit Zukunft wittert.
Das wär's für heute Gruß Doran
Benutzeravatar
Dieter-K
Beiträge: 4818
Registriert: Freitag 17. Oktober 2008, 22:26
Wohnort: Gelsenkirchen, Ruhrgebiet

Re: Bachelorarbeit_Hybridumbau_Range-Extender

Beitrag von Dieter-K »

Hallo Elektrofreak,

willkommen im Forum!
Es ist mal was ganz Neues, dass wir uns an Forschungs- und Zukunftsentwicklungen beteiligen können.

Ganz vorsichtig gehe ich nicht davon aus, dass euer Projekt am Ende der Arbeit auch wirklich fahren muss. Meines Erachtens wäre so eine Aufgabe in der zur Verfügung stehenden Zeit und von den erforderlichen Mitteln her nicht zu "stemmen".

Der Roller (ich habe gegoogled) ist von Hause aus ein 50ccm 4-Takter mit 1,7kW; 45km/h schnell. Er verbraucht 2 Liter/100km.

Wenn ich das richtig verstanden habe...
In eurem Projekt wird der Benzinmotor ausgebaut. Der neue Hauptantrieb wird ein elektischer Radnabenmotor sein.
Also wird das erstmal ein Elektroroller. Dessen Reichweite ist durch die Kapazität der Batterien abhängig von Fahrgeschwindigkeit, Beladung und Gelände begrenzt. Diese Grenze soll durch einen kleinen Verbrennungsmotor, der über Generator die Batterien nachlädt, noch oben verschoben werden. Dadurch entsteht ein Hybridfahrzeug (Elektromotor und Verbrenner in einem Fahrzeug).

Für den Einsatz im Stadtverkehr würde ich den Roller auslegen. Dann bleiben die Batterien klein. Eine Stadtrunde zum Einkaufen ist im Ruhrgebiet 20 km lang. Wohnt man in einer ausgewachsenen Großstadt, können das schonmal 40km sein. Diese Strecke sollte mit 45km/h + gesetzlicher Toleranz 4,5km/h zu absolvieren sein. Wenn man sich verkalkuliert hat, sollte man durch die niedrigere Geschwindigkeit eines Mofas bestraft werden: 25km/h. Dann bleibt der Motor klein.
Beim Scooter, seinen breiten Reifen, dem Gewicht und Luftwiderstand rechne ich mit einer erforderlichen Motorleistung von 0,6 kW netto vom E-Motor. Dann muss der Verbrenner mind. 0,7kW abgeben. Dafür einen Motor finden und anpassen, stelle ich mir doch sehr auwändig vor. Dann vielleicht doch besser gleich den originalen Motor verwenden. Der wird nur in keinen Auspuff passen und vermutlich auch nicht ins Gepäckfach. Und er benötigt Kühlluft. Deshalb könnte er bestenfalls unter einer auspuffartigen Blende versteckt werden.

Pfiffige, sehr kompakte Hilfsmotoren für viele Zwecke gibt es übrigens von Honda. Freaks strippen die und bauen sie sich in Modellflugzeuge ein. Als Gepackträgermotor an Fahrrädern verbaut, gibt's Videos bei Youtube.

Wollte mich mal etwas eindenken - Dieter
Antworten