/transport

Ny totrins-gearkasse optimerer rækkevidden for elbiler

Getrag præsenterede på årets bilmesse i Frankfurt verdens første totrins-dobbeltkoblingsgearkasse til elbiler. Den kan forøge rækkevidden for elbiler med op til 10 pct.

Klik for at se billedet i stort

Getrags nyudviklede dobbeltkoblingsgearkasse til elbiler. De to bronzefarvede plader, der ‘rammer’ gearene ind, er koblingerne. Det er vådkoblinger, som altid er badet i olie for at aflede varme. Mellem dem kan man ane tandhjulene til de to gear. Til venstre for selve gearet sidder elmotoren. Tørvægten er 42 kg. (Foto: Getrag)


Læs også

Læs mere om

Af Andreas Lang Hedegaard, lørdag 22. okt 2011 kl. 16:00

Dobbelt så mange gear er lig med 10 procent længere rækkevidde - i hvert fald hos den tyske producent af gearkasser Getrag. Som de første i verden har virksomheden udviklet en totrins-dobbeltkoblingsgearkasse til elbiler.

Det skulle give en optimering af rækkevidden på op til 10 pct. Samtidig skulle de to trin give bedre præstationer ved lyskrydset og højere topfart.

Men hurtigere acceleration og topfart kan også betyde noget andet. Ved at udnytte effekten af elmotoren bedre, har man mulighed for i stedet at bruge en mindre motor til at drive samme størrelse bil.

På den måde kan man få en bil med endnu længere rækkevidde. Det forklarer Frederik Holten-Tingleff, kandidat i Bæredygtig Energi fra DTU Mekanik.

»Jeg tror, at gearkassen giver mulighed for, at du vil kunne klare dig med en mindre motor, fordi de flere udvekslinger giver en bedre acceleration og tophastighed. Og en mindre motor giver mindre vægt og varmetab - og sænker samtidig prisen,« siger han.

Hidtil har det været den almindelige opfattelse, at gearkasser til elbiler ikke var nødvendige på grund af elmotorens brede arbejdsområde. En Renault Fluence Z.E. leverer eksempelvis sin maksimale effekt på 70 kW ved 11.000 omdrejninger, men sit maksimale drejningsmoment på 226 Nm allerede fra 0 omdrejninger. Det giver en meget fleksibel motor, men Getrag mener alligevel, at der er plads til optimeringer.

»Med 2eDCT600 kan vi prioritere første gear til drejningsmoment og en god start og andet gear til en højere tophastighed. Forbedringen kan sammenlignes med effekten af en større elmotor,« fortæller presseansvarlig for Getrag Vera Muench.

Dobbeltkobling giver blødt skifte

Som sagt er den nye gearkasse med det mundrette navn 2eDCT600 den første dobbeltkoblingsgearkasse til elbiler.

En dobbeltkoblingsgearkasse bygger på et princip, der - som man måske kan udlede af navnet - arbejder med to koblinger.

Der findes overordnet tre måder, de to koblinger kan fungere på. Den ene kobling har ansvaret for gearene med de lige numre, mens den anden har ansvaret for de ulige gear. På den måde er det næste gear altid parat, og gearkassen kan dermed levere meget hurtige og bløde gearskift.

De bløde og hurtige skift er netop grunden til, at man har valgt et dobbeltkoblingssystem i 2eDCT600 frem for en almindelig automatgearkasse. Det skyldes, at elmotoren har så stort et arbejdsområde, at almindelige gearskift ville føles meget abrupt.

»Fordi elmotorer trækker så lineært, vil et almindeligt gearskift føles meget markant. Med dobbeltkoblingskonceptet sker gearskiftet fra en kobling til den anden så blødt, at det stort set ikke opdages,« forklarer Vera Muench.

Getrag fortæller, at gearskiftene kan kalibreres mod bløde langsommere skift eller hurtige sportslige skift, tilsvarende andre lignende dobbeltkoblingsgearkasser.

Hvor hurtigt skiftene kan overstås, vil selskabet dog ikke sige, men skiftetiden er sammenlignelig med Getrags andre gearkasser. En af dem er den syvtrins dobbeltkoblingsgearkasse til BMW's gaderacer M3, som har en skiftetid på mellem 30 og 200 millisekunder.



22. okt 2011 kl 20:10

Benny Olsen

Hvad med holdbarheden?

Godt nok vil en mindre motor være billigere og lettere, men denne oliekølede gearskifteanordning må da både veje og koste penge, og tilføje overflødige mekaniske komponenter som går i stykker længe før den større motor viser de første træthedstegn.

Kan en lille motor optage lige så store mængder regenerativ energi på kort tid som en stor motor?

Taler vi kun om gaderacere hvor økonomien er underordnet, eller er markedet almindelige gadebiler?


22. okt 2011 kl 20:36

Anders Jakobsen

Re: Hvad med holdbarheden?

Og hvad med motorer i hjulene (som jeg egentlig troede var det endelige mål på elbiler, når problemerne engang er strøget ud)?


22. okt 2011 kl 21:10

Benny Amorsen

Re: Hvad med holdbarheden?

Og hvad med motorer i hjulene (som jeg egentlig troede var det endelige mål på elbiler, når problemerne engang er strøget ud)?

Forhåbentlig ikke, med mindre motorer bliver meget lettere. Hjul skal være lette, for deres eneste affjedring er det lidt som dækket kan give. Tunge hjul er ikke i stand til at følge underlaget og det giver elendige køreegenskaber.

Motorer ved hjulene er derimod en god idé og en relativt billig måde at få firehjulstræk.


22. okt 2011 kl 21:52

Niels-Søren Bøgh

Økonomi og vægt...

Skal man tro Bilmagasinet, som i forbindelse med Opel Ampera, har været i kontakt med div. batterieksperter, så forventer ingen af dem store kvantespring inden for batteriteknologien indenfor de næste 15 år.

Det giver luft til nye tanker for at presse rækkevidden. Der er også økonomisk plads til kreativiteter. Løsningen herover spare vægt i forhold til flere batterier og 10% af batteriprisen er en del penge til at finansiere løsningen med. Så mon ikke der i den kommende tid kommer mange opfindsomme løsninger som kan betale sig?

Men, det går ud over den fine tanke om et virkelig simpelt system uden mange bevægelige dele...


23. okt 2011 kl 00:07

Fin artikel, tror ikke det kan svare sig

jeg tror næppe de mindre motore vil veje betydelig mindre end vægt forøgelsen af gear/kobling giver - f.eks. Tesla roadster har en motor som vejer ca. 35 kg og kan afgive 288 Hk - lad os forestille os at denne motor kunne nedbringes til en på 200 Hk, hvilket nok ikke ville bringe vægten ned med mere end 5-10 kg. Alt i alt vil vægten sikkert havne på omtrendt det samme, og om ikke andet vil denne vægt forskel ikke betyde det store set i forhold til bilens samlede vægt med batterier...
Om motoren så kan arbejde mere effektivt pga. omdrejninger m.m. ved jeg ikke meget om.
Mit bedste bud er at hvis man ønsker 10% mere rækkevide så sæt 15% flere batterier i bilen - det vil sikkert koste det samme som et dobelt gear og ikke øge komplexiteten i bilens mekanik.
Større batteri kapacitet giver potentiale for hurtigere acceleration, vs. mindre motor/gear som vil give nedsat top hastighed.


23. okt 2011 kl 00:43

Lars Tørnes Hansen

Teknologier

Jeg kunne godt tænke mig at se:

* den nyligt omtalte super kondensator her i Ingeniøren med stærkt forøget kapacitet
* motorer ved alle 4 hjul
* motorerne bruger ikke sjældne metaller - japaner arbejder vist på noget
* væsentligt bedre isoleret mod kulde end dagens dinofuel biler
* til el-biler i vores klima er det sikkert praktisk at have en dinofuel brænder, der kan sættes til at starte per automatik, så man kan sætte sig ind i en varm bil.

Hvis super kondensatoren er væsentligt billigere at fremstille og kan oplades lynhurtigt begynder det at se rigtig interessant ud med en el-bil til en sikkert betydeligt billigere pris.


23. okt 2011 kl 01:30

Baldur Norddahl

Er prøvet, duede ikke

Tesla lærde på den hårde måde at gearkasse til elbil er en dårlig ide. Det var nær gået galt for dem, da de efter flere forsøg måtte konstatere at ingen kunne levere en holdbar løsning. Da var de første Tesla Roadstere produceret. Nogle få kunder nåede tilmed at få leveret biler med gear, dog med andetgear låst så det ikke kunne benyttes.

Løsningen blev en opgradering af power elektronikken som overflødiggjorde to gear. Allerede leverede biler blev tilbagekaldt og fik fjernet gearet og installeret nyt power modul.

Biler har generelt ikke brug for en tophastighed på 200+ km/t. Noget tyder på at man fint kan bygge elbiler uden gear med tophastighed på f.eks. 150 km/t. Man får et meget simplere og mere robust design. Som formodentligt også er nemmere at optimere.

Jeg tror ikke at 10% optimering er nok til at man dropper det simple og robuste. Man kan jo også købe 10% større batteri. Det er måske dyrere lige nu, men batterierne skal nok komme ned i pris.


23. okt 2011 kl 07:22

Karl Lohse

Re: Teknologier

Jeg kunne godt tænke mig at se:

* den nyligt omtalte super kondensator her i Ingeniøren med stærkt forøget kapacitet
* motorer ved alle 4 hjul
* motorerne bruger ikke sjældne metaller - japaner arbejder vist på noget
* væsentligt bedre isoleret mod kulde end dagens dinofuel biler
* til el-biler i vores klima er det sikkert praktisk at have en dinofuel brænder, der kan sættes til at starte per automatik, så man kan sætte sig ind i en varm bil.

Hvis super kondensatoren er væsentligt billigere at fremstille og kan oplades lynhurtigt begynder det at se rigtig interessant ud med en el-bil til en sikkert betydeligt billigere pris.

Lige præcis mine tanker!

Og så håber jeg, at det patent som Ford regerer over - varmetråde indbygget i ruderne - kan benyttes af dem der laver elbiler uden det skal koste en formue til Ford. Da der ikke er tilnærmelsesvis så meget spildvarme fra en elmotor som en fossilbrænder, kan det være svært at holde dug og is væk, uden en varmeblæser eller endda en fossil generator som også kan levere varm luft.

I stedet for at have et varmelegeme og en blæser, var det meget bedre at afsætte energien direkte i ruder og spejle - og evt også som varme i sædet. Hvis det er minus 20 grader udenfor, sidder vi alligevel ikke og kører bil i T-shirt. Men hvis ruderne dugger eller iser til, så duer det ikke.

Afisning af ruder, og evt opvarmning af en elbil, kan gerne ske via timer eller fjernbetjening, sådan så dette kan ske mens laderen stadig er tilsluttet. Derefter skal der kun bruges strøm på at holde dug og is væk.

HVIS man skal have en range extender, kunne den evt dublere som varmeapparat om vinteren. Jeg kunne forestille mig en lille turbine som generator, som f.eks. en APU man bruger i fly. Ved at komprimere luften, kan man levere varm, tør luft stort set med det samme - man behøver ikke vente, som f.eks. når man skal have en benzin- eller dieselmotor til at blive driftsvarm. For en tur på 5 til 10 km, er en konventionel bil typisk varm ... når man når frem. Med mindre man har haft motoren i tomgang mens man skraber is af ... eller har et fyr installeret til at forvarme med.

Permanent 4-hjulstræk med "spær" - tænk engang, hvis der var en elmotor ved hvert hjul, hvor fordeling af kraften styres elektronisk. Ingen mekaniske differentialer, men ægte, 100% træk på alle hjul. Ved almindelig kørsel kan inerti-sensorer og ratudslag, sammenholdt med hastigheden, yderligere styre kraften så der trækkes på de hjul hvor det giver mest mening. Typisk de yderste hjul i et sving.

Ved kraftig acceleration bruges alle fire motorer, det samme for regenerativ energi ved opbremsning. Ved konstant landevejskørsel er det muligvis bedre at nøjes med 1 eller to motorer ad gangen. Med en "superkondensator" kan man muligvis opfange en stor del af alle opbremsninger - og til dels ved bjergkørsel (med mindre man starter fra toppen af bjerget, med fuldt opladet batteri). Der er også mulighed for, at bilens batteri er delt i fire - så hvert hjul både har egen motor, og egen batteripakke. Det kan evt spare plads, og fordele vægten bedre, alt imens tabet minimeres når batteri og motor er ved siden af hinanden.


23. okt 2011 kl 08:15

avatar

Rune Eilertsen

Re: Teknologier

gode ideer, men motor ved hvert hjul giver ikke 100% træk.. det giver højst 25% træk :-) Men dog.. godt nok for de fleste situationer.
Alt som heer elektrisk opvarming suger hurtige tom et batteri. Man skal mindst bruge 2kW opvarming en kold vinterdag. Forvarming fra el-nettet er helt udmærket, men kræver jo så man altid har stik tilgængelige.
En diesel brænder og timer er tingen. Koble denne med en termisk generator, og den koster ingen batteri kapacitet for at holdes i drift. under 1 kroner om dagen for at forvarme bilen... Den skal nok holde vinduet is og dug fritt.
Superkondensator er en god ide både for accelertion og at høste bremseenergi.

Note: Dobbelclutch 2 trinds gear er jo så faktisk et "ikke gear", som udskiftes med et gear med fast udvæksling via 2 clutcher. Det er derfor ret ukompliceret at lave.


23. okt 2011 kl 20:11

avatar

Martin Zacho

Re: Teknologier

Superkondensator er en god ide både for accelertion og at høste bremseenergi.

Energitætheden er for lille i EDLC'er - vægt og volumen er bedre brugt til flere batterier
10kg EDLC'er med dagens teknologi giver omtrent 100kJ (27Wh) lager. Samme vægt og ca. samme volumen kan give omkring 1kWh.

Martin.


24. okt 2011 kl 00:46

jens nielsen

Re: Er prøvet, duede ikke

"Tesla lærde på den hårde måde at gearkasse til elbil er en dårlig ide."

Njaa, den rigtige sætning må vel være gearkasser med flere trin er en dårlig ide.

Jeg lader mig gerne overbevise om andet, men de elbiler jeg har hørt om er alle med et-trins fast reduktionsgear mellem elmotor-rotor og hjul. Findes der nogen kommercielt tilgængeligt med direkte drev? (altså også uden intern gear i selve motorunit'en) Det må blive en ordentligt moppedreng af en elmotor, hvis det skal benyttes i en personbil.


24. okt 2011 kl 08:42

avatar

Martin Zacho

Re: Teknologier

10kg EDLC'er med dagens teknologi giver omtrent 100kJ (27Wh) lager. Samme vægt og ca. samme volumen kan give omkring 1kWh.

...hvis pladsen bruges til batterier.

Martin.


24. okt 2011 kl 09:24

Lars Tørnes Hansen

Re: Teknologier

10kg EDLC'er med dagens teknologi giver omtrent 100kJ (27Wh) lager. Samme vægt og ca. samme volumen kan give omkring 1kWh.

...hvis pladsen bruges til batterier.

Martin.

Den superkodensator jeg refererede til vejer 50 Kg og holder på en energimængde på 15 KWh, hvilket i forhold til den 10 Kg ting du skriver om er ca 111x mere energi pr. masse.

Så hvis jeg bruger den her superkodensator får jeg 3x mere energi end dine batterier (3 KWh).

Det er den her superkodensator jeg refererer til:
http://ing.dk/artikel/119197-n...exas


24. okt 2011 kl 12:59

avatar

Martin Zacho

Re: Teknologier

Den superkodensator jeg refererede til vejer 50 Kg og holder på en energimængde på 15 KWh, hvilket i forhold til den 10 Kg ting du skriver om er ca 111x mere energi pr. masse.

De tal kan jeg ikke genkende - og hvis du tænker på den EESTOR der er nævnt i debatten, så er det en ikke eksisterende teknologi.
Der findes uhyggelige mange patenteransøgninger på ting, der ikke findes, men kommer om lige om lidt... ;-) Jeg forholder mig til hvad der findes og hvad der evt. ligger i næste generation.
Har arbejdet med nogle 68F/120V EDLC moduler. (baseret på 44 seriekoblede 3000F/2.7V). Dette modul har et teoretisk energiindhold på 491kJ, men i praksis er der kun 309kJ, der kan anvendes i praksis. Dette er pga. levetidsbetragtninger og design den efterfølgende DC/DC konverter. Modulet vejer små 30kg.

Det er kommercielt tilgængelige teknologier og mig bekendt er der ikke nogen, der mener der på den korte tidshorisont (<5år) er noget der bliver bedere end en faktor 2 (F/l).
Men der er mange der gerne vil sige at de forsker i det :)

Martin.


24. okt 2011 kl 13:02

kurt christensen

Knallert 45 gear

kunne et sådan ikke bruges med fordel ved mindre køretøjer med el-motor?


24. okt 2011 kl 14:31

Lars Tørnes Hansen

Re: Teknologier

Den superkodensator jeg refererede til vejer 50 Kg og holder på en energimængde på 15 KWh, hvilket i forhold til den 10 Kg ting du skriver om er ca 111x mere energi pr. masse.

De tal kan jeg ikke genkende - og hvis du tænker på den EESTOR der er nævnt i debatten, så er det en ikke eksisterende teknologi.
Der findes uhyggelige mange patenteransøgninger på ting, der ikke findes, men kommer om lige om lidt... ;-) Jeg forholder mig til hvad der findes og hvad der evt. ligger i næste generation.
Har arbejdet med nogle 68F/120V EDLC moduler. (baseret på 44 seriekoblede 3000F/2.7V). Dette modul har et teoretisk energiindhold på 491kJ, men i praksis er der kun 309kJ, der kan anvendes i praksis. Dette er pga. levetidsbetragtninger og design den efterfølgende DC/DC konverter. Modulet vejer små 30kg.

Det er kommercielt tilgængelige teknologier og mig bekendt er der ikke nogen, der mener der på den korte tidshorisont (<5år) er noget der bliver bedere end en faktor 2 (F/l).
Men der er mange der gerne vil sige at de forsker i det :)

Martin.

Fra den artiekel jeg linker til står der bla.

Men det, der måske er den allervigtigste nyhed: Fremstillingsprocessen er billig og allerede klar til opskalering i industrien, og det giver løfter om en hurtig produktudvikling.

Det er fint med skepsis, men når nu fremstillingsprocessen er kendt må det tage kortere tid at få et færdigt produkt klart, i forhold til at man først skal finde frem til den bedste fremstillingsproces.

At den også er billig sænker også den økonomiske barriere for at få lavet en eller flere prototyper på de nævnte 50 Kg med 15 KWh kapacitet, hvor man så nemt kan måle dem igennem i tests.


24. okt 2011 kl 14:40

Lars Tørnes Hansen

Re: Knallert 45 gear

kunne et sådan ikke bruges med fordel ved mindre køretøjer med el-motor?

Der har jeg også tænkt over, en el-knallert f.eks.: 6 kg superkondensator ville have 1,8 KWh energi i sig (jeg skalerer ned fra de 50 Kg, 15 Kwh, men vægten er nok lidt større ved små enheder - tænk nødvendig indpakning).
Den er ikke et batteri så der skal lige noget effekt elektronik til at PWM klippe i den faldende spænding fra superkondensatoren.


24. okt 2011 kl 14:42

kurt christensen

Re: Knallert 45 gear

Du misforstod mig, jeg tænkte på vario-gearet sådanne er udstyret med.


24. okt 2011 kl 14:51

avatar

Martin Zacho

EESTOR er fis i en hornlygte!

Lars: De 50kWh og 50kg er ikke et reelt produkt, men en bristet drøm fra folk, der søgte funding af deres vaporware. Så det er ligemeget hvor meget du gentager dem - de var kun en drøm og som sagt, så ligger de mig bekendt meget langt ude i fremtiden. Find reelle tal for den omtalte teknologi og så kan vi snakke :)

Martin.


14. nov 2011 kl 00:14

Richard Tøpholm

Stor elmotor = Højere effektivitet!

»Jeg tror, at gearkassen giver mulighed for, at du vil kunne klare dig med en mindre motor, fordi de flere udvekslinger giver en bedre acceleration og tophastighed. Og en mindre motor giver mindre vægt og varmetab - og sænker samtidig prisen,« siger han

Varmetab?
En gearkasse giver naturligvis mulighed for større acceleration og topfart, med samme motor. Eller alternativt en mindre motor til samme specs. Og en mindre motor vejer mindre, og er billigere. Så vidt så godt.
Men hvorfor skulle en mindre motor dog give mindre varmetab? Det er jo ikke en brændselsmotor!
Man opvarmer jo ikke en elmotor med vilje, kun ufrivilligt via I^2R-tab (ledningstab), og dermed vil en større motor give lavere tab ved blandet kørsel, og dermed mindre opvarmning af motoren og varmetab.


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.