Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

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Reisschüssel
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Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#1 Beitrag von Reisschüssel » 18.05.2014, 00:39

Hallo Leute,

ich habe von E-Technik leider nicht so viel Ahnung und würde mich daher freuen, wenn mir jemand mal die folgende Frage beantworten kann:
Warum verursacht eigentlich das Laden der Hybridbatterie via ICE (also dem Benzinmotor) während der Fahrt einen signifikant höheren Verbrauch?
Ich meine, wenn der Benziner sowieso gerade läuft, um das Auto vorwärts zubewegen, sollte doch ohne eine nennenswerte Zusatzlast der E-Motor als Generator mitlaufen und Strom generieren können, oder? Genauso, wie beim Fahrrad: Stichwort Naben-Dynamo. Der erzeugt ja auch ganz nebenbei Strom, ohne das der Fahrradfahrer während der Fahrt zusätzlich Kraft aufwenden muss.

Hintergrund meiner Frage:
Auf dem Rückweg von der Arbeit nach Hause sind die letzten 600 bis 700m bei mir Zone 30 (Wohngebiet), wo mein Auris natürlich immer automatisch in den EV-Modus wechselt. Sehr oft habe ich aber auf diesem Weg nur noch eine Batteriekapazität von 3 oder 2 Balken übrig. So passiert es dann öfters, dass der Auris den EV-Models wegen zu schwacher Batterie abbricht und den Benziner anwirft. Dabei kann ich dann einen konstanten Momentan-Verbrauch von 9 bis 10l beobachten, was ich ganz schön viel finde, nur um eine Geschwindigkeit von 30 km/h zu halten. Daher meine Annahme, dass das Laden der Hybridbatterie eine signifikante Last verursacht, gegen die der Benziner arbeiten muss.
Bei 50 und 60 Km/h konnte ich den erhöhten Verbrauch ebenfalls feststellen: Wenn Batterie gut gefüllt ist, braucht der Benziner nur so 3 bis 4l um die Geschwindigkeit zu halten. Ist die Batterie aber leer, dann zeigt die Anzeige bei mir 7 bis 9l an.

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#2 Beitrag von medi0815 » 18.05.2014, 07:21

Reisschüssel hat geschrieben:Genauso, wie beim Fahrrad: Stichwort Naben-Dynamo. Der erzeugt ja auch ganz nebenbei Strom, ohne das der Fahrradfahrer während der Fahrt zusätzlich Kraft aufwenden muss.
Sorry aber das ist falsch und kommt dir nur so vor. Fahre mal mit nem normalen Dynamo. Einmal an der Felge und einmal nicht an der Felge. Du wirst einen Mehraufwand beim Kraftbedarf spüren.
Ist ja auch logisch. Energie kann nicht aus dem Nichts erzeugt werden und geht auch nicht verloren sondern wird immer nur umgewandelt (Energieerhaltungssatz). Bei der Rekuperation wird die Bewegungsenergie wieder in elektrische Energie umgewandelt. Andernfalls wird halt der Kraftstoff umgewandelt was bei gleicher abgerufener Leistung entweder die Umwandlung in Bewegungsenergie verringern würde oder halt den Kraftstoffverbrauch erhöhen muss.
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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#3 Beitrag von Hybrid_Sunny » 18.05.2014, 07:27

Laden bedeutet Kraft, für die der Benziner Sprit benötigt. Da gibt es nichts umsonst.

Springt der Motor im EV-Modus an, um zu laden, dann kann es sein, dass der Motor sehr stark beansprucht wird, also viel Sprit benötigt, weil er stark lädt. Dies ist sinnvoll, weil es (edit: in der Situation*)effizient (bester Wirkungsgrad) ist. Wenn dabei langsam gefahren wird, dann ist der Verbrauch (l/km) hoch.

* = wenn der Benziner läuft, nur um die Batterie zu laden, dann ist das nicht die beste Situation
Zuletzt geändert von Hybrid_Sunny am 18.05.2014, 10:37, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#4 Beitrag von Shar » 18.05.2014, 09:00

Servus.

Mit das schlechteste, was hinsichtlich Verbrauch passieren kann ist, daß das HSD-System den Motor zum Laden extra dazu nimmt.
Daher finde ich die Füllstandsanzeige für die Batterie auch sehr wichtig, da man so etwas Einfluss nehmen kann, damit dies eben nicht passiert, sofern es das Streckenprofil und der Verkehr zulässt.

Wenn man zum Beschleunigen und (je nach Situation) zum Halten der Geschwindigkeit den Verbrenner benützt, wird m.W. immer auch zugleich etwas Strom "produziert" (hat mit der Funktionsweise des PSD zu tun), was sich aber deutlich weniger im Verbrauch dann nieder schlägt.
Will das HSD-System allerdings den HV-Akku auf Grund von einem zu niedrigem SOC (Ladezustand) über den Verbrenner "absichtlich" laden, erhöht sich die Last auf den Motor merklich (im Stand merkt man im Motorlauf sofort, wenn die Last des Ladens weg fällt und einige Sekunden später der Motor dann letztendlich abgestellt wird), was zu einem deutlich erhöhten Verbrauch führt.


Grüße ~Shar~
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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#5 Beitrag von Cillian » 18.05.2014, 09:04

Eigentlich ist der EV Modus ineffizient. Im Normal- oder Ecomodus sucht sich der Wagen schon den optimalen Arbeitspunkt. Beim Laden der Batterie entstehen nämlich Verluste.
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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#6 Beitrag von Shar » 18.05.2014, 09:09

Servus.

EV-Fahrmodus selber wählen sollte man daher auch eher nicht, außer man kann abschätzen, daß der HV-Akku kurz darauf eh geladen wird (z.B. aus Tiefgarage raus und anschließend den Hang herunter o.ä.) respektive man absichtlich den HV-Akku leeren möchte (weil es dann ein Berg runter geht o.ä.).

Reisschüssel meinte allerdings den vom HSD-System selbst hervor gerufenen Wechsel in den elektrischen Betrieb (also aus den Normal-/ECO-/PWR-Fahrmodus heraus).


Grüße ~Shar~
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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#7 Beitrag von Sparkstar » 18.05.2014, 09:55

Ja, da "pfuscht" einem der HSD rein.
Hin und wieder ist auch bei mir die Batterie auf 2 oder 3 Balken weil Ich die letzten km unter 40 fahren musste.
Ich probierte mit einer etwas aggressiveren Fahrweise vorher den ICE zum laden zu bringen, war aber vergebens.....
Leider kann man den ICE nicht "zwingen" die Batterie auf 60%SoC zu laden, leider.
Grundproblem: Der HSD lässt sich manuell nicht steuern/belehren.
Ist das gleiche wie den Berg rauf MG1&2 stärker zu belasten weils nachher beim bergab viel zu rekuperieren gibt.
Otto Normalverbraucher wäre damit "vielleicht" ja überfordert, obwohl zwei Knöpfe reichen würden: Vorrang Batterie entladen, Vorrang Batterie laden.

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#8 Beitrag von Hybrid_Sunny » 18.05.2014, 10:33

Nur zwei Knöpfe ...
In der Automobilindustrie werden Systeme entwickelt, die in verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden. Wenn es so etwas noch nicht gab, dann muss es neu entwickelt werden. Mit anschließender Erprobung und (man möge es mir entschuldigen) idiotensicher. Das kostet Millionen.

Die Knöpfe könnte man sogar sparen, weil man die im Display abbilden kann.

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#9 Beitrag von alupo » 18.05.2014, 21:00

@ Reisschüssel
aus den bisherigen, teils physikalisch mit dem Energieerhaltungssatz begründeten Antworten kannst Du ja schon erkennen dass Dein Vorschlag leider prinzipiell nicht realisierbar ist (Stichwort: perpetuum mobile).

Ich will Dir ein praktisches Beispiel geben:

Du fährst mit dem Fahrrad einen z.B. 5% steilen Berg hinauf. Je nach Kondition klappt das ja ganz gut.

Dann wiederholst Du die Fahrt und schiebst einen schwächeren Mitfahrer an ( = Auris-Akku wird durch Generator leicht geladen. Generator läuft dadurch schwerer weil er aus der Drehbewegung die ektrische Energie erzeugt und er dadurch abgebremst wird). Du kommst dann vermutlich leicht ins Schwitzen, d.h. Du benötigst mehr Energie und Deine Abwärme muß nach außen abgeführt werden (wie im Auto auch).

Wenn Du weil es Dir wenig ausmachst jetzt 3 weiteren Personen den Berg hoch hilfst kommst auch Du dann vermutlich stark ins schwitzen. Das ist dann der Fall wenn der Akku stark geladen wird. Auch der Verbrenner wird dann stark gefordert.

Ein Verbrenner wandelt nur die in chemischer Form im Benzin gespeicherte Energie durch Umwandlung in chemische Stoffe niedrigerer Energie (CO2 und H2O) in Bewegung :-) und Wärme :-( um. Je mehr Drehbewegung für den Generator unter stromerzeugungslast abgegriffen wird, desto mehr muß der Verbrenner Benzin umwandeln. Und dafür braucht er mehr Benzin.

Beim Auto ist es dann meist so: Du bietest ihm mit dem Gasbpedal mehr Benzin an und er nutzt es und erhöht seine Drehzahl, d.h. pro Minute "schaufelt" er mehr Benzin durch den Zylinder und geht damit aus dem bisherigen Gleichgewicht in ein neues über, d.h. er beschleunigt so lange bis der höhere Luftwiderstand zu einem neuen Gleichgewicht führt, bei dann höherer Geschwindigkeit.

Jetzt ist es doch etwas schieriger geworden, aber ich lasses es mal so....

Das Toyota-Hybridsystem funktioniert so gut (relativ zu nur Verbrennern), weil Abfallenergie (bremsen, bergab) genutzt wird, der Verbrenner in einem in weiten Bereichen in einem frei wählbaren Arbeitspunkt laufen kann unabhängig wie Du real fährts indem er den Akku lädt oder entlädt (Lastpunktverschiebung, stufenloses Getriebe) und weil alle Verbrennerungsmaschienen einen so schlechten Wirkungsgrad :cry: :shouting: haben dass es eigentlich peinlich ist. Aber wir haben uns daran gewöhnt.

Gruß alupo

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#10 Beitrag von nightsta1k3r » 19.05.2014, 12:44

Sparkstar hat geschrieben:Leider kann man den ICE nicht "zwingen" die Batterie auf 60%SoC zu laden, leider..
Das wäre dann die Kumulierung aller denkbar möglichen Wirkungsgradverluste.

Die Rangeextender sind das beste Negativbeispiel und leben nur deswegen halbwegs, weil der ICE nur in seinem optimalen Drehzahl/Lastbereich betrieben wird.

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#11 Beitrag von Hybrid_Sunny » 19.05.2014, 19:05

alupo hat geschrieben: Das Toyota-Hybridsystem funktioniert so gut (relativ zu nur Verbrennern), weil Abfallenergie (bremsen, bergab) genutzt wird, der Verbrenner in einem in weiten Bereichen frei wählbaren Arbeitspunkt laufen kann unabhängig wie Du real fährst indem er den Akku lädt oder entlädt (Lastpunktverschiebung, stufenloses Getriebe) und weil alle Verbrennungsmaschinen einen so schlechten Wirkungsgrad :cry: :shouting: haben, dass es eigentlich peinlich ist. Aber wir haben uns daran gewöhnt.

Gruß alupo
Das Zitat oben ist das Beste, was ich seit langem zu dem Thema gelesen habe. Danke!

Ja, daran gewöhnt, dass andere Verbrenner einen schlechten Wirkungsgrad haben und der Hybrid eine andere Dimension darstellt.

Gruß
Sunny

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#12 Beitrag von epaf » 20.05.2014, 16:54

Reisschüssel hat geschrieben:Ich meine, wenn der Benziner sowieso gerade läuft, um das Auto vorwärts zubewegen, sollte doch ohne eine nennenswerte Zusatzlast der E-Motor als Generator mitlaufen und Strom generieren können, oder?
Last ist Last, es gibt wie schon gesagt nichts geschenkt.
Ein Motor kann ja auch nicht so nebenbei den Strom erzeugen, den die Fahrzeugbeleuchtung braucht. Deshalb steigt auch der Spritverbrauch messbar an, wenn man mit Licht fährt, bzw. um genau diesen Mehrverbrauch tagsüber nicht zu haben, wurden die Tagfahrlichter eingeführt. Und bei der Fahrzeugbeleuchtung reden wir über < 200W (wenn man von den Leuten absieht, die für ihr persönliches Ego immer den ganzen Christbaum inkl. Nebler brauchen), eine geradezu lächerliche Leistung im Vergleich zur HSD-Akku-Ladeleistung.

Es gilt ganz einfach die Regel:
Jede Energie, die erzeugt wird, musst du aus dem Tank "bezahlen". Auch die rekuperierte Energie hat man zuvor schon bezahlt, außer das Auto wurde auf einem anderen Fahrzeug huckepack den Berg hochgetragen oder es wurde zum Beschleunigen von hinten angeschoben. :wink:

Der HSD hat nicht deshalb einen günstigeren Verbrauch, weil er zeitweise als Perpetuum Mobile auftritt, sondern weil der Gesamtwirkungsgrad höher ist als bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren.

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#13 Beitrag von schwarzvogel » 25.05.2014, 11:09

Schaut Euch mal die Funktion des PSD an:
http://www.priuswiki.de/index.php?title ... nerationen
speziell: Abschnitt "Wirkungsweise", vor allem Punkt 5.1 !
Das Planetengetriebe selbst funktioniert in allen beschriebenen Betriebszuständen prinzipiell auf der Basis Drehmoment-Gleichgewicht zwischen Hohlrad-Planetenträger-Sonnenrad.
"Normalfall" (Punkt 5.1): Am Hohlrad (=Antriebsräder) entsteht nur dann Vortrieb, wenn sich der Planetenträger (=ICE) am Sonnenrad (=MG1="Generator") abstützen kann.
Normalerweise wird also der HV-Akku während der Fahrt immer nachgeladen und der Verbrenner (automatisch) weitgehend in einem für den Energie-/Kraftstoff-Verbrauch günstigen Lastfenster betrieben.
Den "Rest" richtet der zugeordnete "Bord-Computer" so gut er kann passend aus ... :wink:
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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#14 Beitrag von alupo » 25.05.2014, 17:05

@schwarzvogel
Einverstanden,
aber den Satz "Normalerweise wird also der HV-Akku während der Fahrt immer nachgeladen" würde ich ergänzen oder so formulieren dass zwar der MG1 immer (wenn er nicht gerade als Alnasser arbeitet) Strom erzeugt wenn der Verbrenner läuft, dieser Strom aber nicht "ewig" in den Akku geht. Vielmehr kommt es auf den Gasfuß des Fahrers und der Optimierung durch den Computer an, ob Teile des MG1-Stromes in den Akku wandern oder sogar zusätzlicher Strom aus dem Akku entnommen wird um den Verbrenner zu boosten.

Gruß alupo
Zuletzt geändert von Shar am 25.05.2014, 18:37, insgesamt 1-mal geändert.
Grund: Unnötiges Zitat entfernt

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Re: Laden der Hybridbatterie via ICE - Verbrauch?

#15 Beitrag von nightsta1k3r » 25.05.2014, 19:59

alupo hat geschrieben:Optimierung durch den Computer an, ob Teile des MG1-Stromes in den Akku wandern oder sogar zusätzlicher Strom aus dem Akku entnommen wird um den Verbrenner zu boosten.
Was man ja an der Anzeige des Energieflusses sehen kann. Das ist dann der Fall wenn roter und grüner Pfeil im Display gleichzeitig aktiv sind.
Der Motorgenerator der Übersetzungsanpassung (MG1) liefert dann Strom der direkt in den Booster (MG2) gespeist wird, wenn der SOC ~3/4 erreicht oder überschritten hat.

Übergreifend zum Thema B-Modus ist schwarzvogels Link Pflichtlektüre, insbesondere Pkt.7.2 darin und der weiterführende Link im Prius-Wiki.

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