Aerodynamik Tuning des Model S - mehr Reichweite

Hallo,

interessante Ansätze…zumindest technisch gesehen. Optisch gefällt es mir leider nicht so gut. Mich würde es daher auch mal interessieren, wenn es wirklich in Wagenfarbe lackiert ist oder wenn da ein nette Design drauf ist. Das Beispiel mit den blau-schwarzen Felgen auf dem blauen Audi finde ich da schon ganz nett.

Wie hier schon angesprochen wären leichtere Felgen (10-11kg) in Kombination mit Rädern, die kaum Luftwirbel verursachen natürlich das Ideal. Oder gleich „intelligente“ Felgen. Zum Beispiel Felgen, die bis 20-30 km/h ganz normal (offen) aussehen und erst bei höheren Geschwindigkeiten das Rad ganz von außen wie eine Radkappe verschließen oder Mechanismen, die den hinteren Radkasten ganz verschließen. Ich glaube auch das der verschlossene hintere Radkasten am meisten bringt. Sieht man ja auch oft bei futuristischen Designentwürfen…

Dann brauchen wir nur noch Außenspiegel, die durch kleine Kameras ersetzt werden, eine strukturierte Außenhaut wie beim Golfball um nochmal den Luftwiederstand zu senken und eine Frontnase, die bei höheren Geschwindigkeiten nach ca. 50cm vorne wächst (wie bei Pinoccio) um eine noch aerodynamisch bessere, länglicher Form zu bekommen. So nun aber Schluss mit der Spinnerei…

finde die idee und ausführung hochinteressant :open_mouth:

das thema bremse erachte ich eher unkritisch - das einzige sind wirklich passfahrten, da die reku nach einiger zeit deutlich abbaut, d.h. nicht mehr mit voller leistung bremst (gelbe linie erscheint) - hatte ich recht häufig in den dolomiten
aber als standfest genug sehe ich die 4 graugussscheiben schon

leider falle ich als referenzfahrer weg, da ich einen 85er von 2013 habe und noch dazu mit 18" felgen fahre, behaupte aber, mit den 18"er deutlich sparsamer unterwegs zu sein (die letzten 1300km - ma-berlin-ma lagen bei knapp 15kw/100km)

nicht ganz unwichtig finde ich einen zugang zum reifenventil, ev. über eine abnehmbare gummikappe zu lösen - hin und wieder fülle ich schonmal luft nach
:sunglasses:

Nun, ich konnte Verbrauchstechnisch nichts Messbares feststellen. Dazu sollte erwähnt werden das wir hier
über Größenordnungen von unter 0,1 Liter reden, was bei meinem Verbrauch von 3,0-3.7
(bei 90 und 110 kmH und auch zur Arbeit bei Kurzstrecke von 14 km)
Liter schon relativ schwer festzustellen ist.
Anderseits hier der Bericht über das Abdecken des Radkastens.
a2-freun.de/forum/showpost.php? … tcount=897
aus dem schon erwähnten Link a2-freun.de/forum/showthread.ph … on&page=18
Ein Paar Bilder habe ich hier noch mal eingestellt, da Besucher keine Bilder angezeigt bekommen.

Mir ist schon klar das so etwas keiner an seinem Model S machen wird, aber es soll nur zeigen was möglich ist.
Bei mir habe ich die schmäleren Radverbreiterungen vom 3 Liter A2 montiert, somit ist ein abdecken leider (oder Gott sei dank)
nicht mehr möglich, weil die Räder hinten zu weit raus ragen. Dafür habe ich keinen Windfang.
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Hallo liebe Tesla Freunde!

Habe am Pfingstmontag mit den tapferen Mitstreitern AliQuelle und Flo (also insgesamt drei Model S) einen simultanen Vergleichstest unter absolut identischen Bedingungen durchgeführt. An dieser Stelle nochmals Herzlichen Dank an euch beide!!

Das Testszenario:

2x P85D mit nahezu identischer Ausstattung, 19" Standard Felgen, identische Sommerreifen (Michelin Pilot Sport 3 245/45 R19 102Y). Jedoch (m)einer mit den Carbon Radkappen, der andere „nackt“.
1x 85D mit 21" Turbine Felgen.

Setup bei allen: Klimaautomatik AUS, Luftfederung auf low (ab 85km/h), Sport Modus, Range mode AN, Tempomat und ggf. Autopilot. Höhenunterschiede können vernachlässigt werden, denn auf dieser „Teststrecke“ liegt der gesamte Höhenunterschied über eine Distanz von 60km bei lediglich 12 Metern.

Das Wetter am Pfingstmontag war recht kühl, durchwachsen und regnerisch, daher war die Autobahn nass, es hat abschnittsweise geregnet und die Scheibenwischer mussten arbeiten, das Licht war an ect…trotzdem waren die Bedingungen für alle Model S gleich.

Wir trafen uns am SuC Hirschberg, jeder hat auf 90% geladen und dann gings früh morgens auf die relativ leere Autobahn.

Wir sind im Pulk zu dritt hintereinander gefahren. Abstand zwischen den Fahrzeugen ca. 100m, sodass kein Windschatten entsteht, mein P85D mit den Radkappen führte den Pulk an, in der Mitte Alis P85D mit 19" Standard Felgen, und hinten Flo im 85D auf 21" Turbine. Während der gesamten Fahrt hatten wir permanente Funkverbindung.

Es wurde zunächst die Geschwindigkeit im Tempomat eingestellt, der Autopilot aktiviert und dann immer an einem bestimmten Referenzpunkt (direkt unter der Autobahnbrücke, an einem blauen Autobahnschild ect…) der „current trip“ auf null gesetzt, und dann nach einer Distanz von ca. 9 bis 12 Kilometern an einem weiteren markanten Referenzpunkt der Energieverbrauch abgelesen, worauf ich die über Funk durchgegebenen Messwerte sofort in meine Tabelle eingetragen habe.

Dieses Messverfahren haben wir mit jeder gewünschten Geschwindigkeit wiederholt, bis wir eine Umfassende Messreihe „erfahren“ hatten. Der Tempomat und Autopilot geht beim MS leider nur bis 150 km/h, wir wollten aber gerne auch Geschwindigkeiten oberhalb von 150 km/h messen. Neben einer gelungenen Messung mit 160 km/h haben wir zwei Hochgeschwindigkeitsmessungen durchgeführt, eine bei 180, eine bei 200km/h - jedoch wiesen diese gegenüber den anderen Messungen große unplausible Abweichungen auf. Ein Grund könnte sein, dass der Current Trip bei diesen beiden Messungen schon vor dem Beschleunigen auf die hohe Geschwindigkeit zurückgesetzt wurde, da es einfach zu gefährlich ist bei 200km/h den Blick zu senken und am Touchscreen rumzufummeln. Dagegen wurde bei allen anderen Messungen zuerst die Geschwindigkeit eingestellt, und dann der Trip zurückgesetzt, d.h. die Geschwindigkeit war über den gesamten Messbereich bis zum Ablesen konstant. Allerdings gab es auch bei den absoluten Konstantfahrten zwei Ausreißer, die ich mir nicht erklären kann. (Bei Geschwindigkeit 125km/h und bei der zweiten 120km/h Messung). Dennoch ist die Datenbasis absolut aussagekräftig. Nach Ende der Messungen haben wir, zurück am SuC, die Radkappen am P85D entfernt und sind dann nochmal drei Vergleichsmessungen gefahren, und erstaunlicherweise hatten Ali und ich absolut exakt dieselben Werte!! Damit war klar dass unsere beiden P85D abgesehen von den Radkappen eine identische Effizienz aufweisen.

Die Ergebnisse sämtlicher Messreihen seht ihr in der folgenden Tabelle:

Im Ergebnis ergibt sich in Etwa diese Kennlinie:
(Das 85er Heckmotor Modell habe ich zur besseren Unterscheidbarkeit rausgenommen. Die Kennlinie ist lediglich ein Näherungswert und erhebt keinen Anspruch auf 100%ige Exaktheit, wer ein gutes Grafikprogramm hat und sich verkünsteln will um mir anhand der Datentabelle oben eine bessere Version zuzuschicken - immer her damit :wink: )

Fazit:

  • Die CFK Radkappen machen den P85D im Mittel gute 5-6% effizienter als einen „gewöhnlichen“ P85D. Während der CFK bewehrte Tesla am SuC nur 53kWh brauchte, musste der „nackte“ P85D 56kWh nachladen. Bei trockener Fahrbahn müsste die Verbesserung sogar noch etwas größer sein, da der Anteiil des Rollwiderstandes am Gesamtwiderstand bei nasser Fahrbahn höher ist als bei trockener.
  • Die Reichweite des Model S bei 65mph steigt mit CFK Radkappen um 15 miles von 265 miles auf 280 miles bzw. um 25km von ca. 426 auf 451km.
  • Der P85D mit den Radkappen ist sogar noch effizienter als ein 85D mit 21" Rädern.
  • Die Effizienzsteigerung durch die Radkappen ist auch bei einem bestehenden Model S nachrüstbar, ohne am Fahrzeug selbst Veränderungen vorzunehmen, oder ein sünd-teures Akku Upgrade (27.000,- EUR).
  • Für 6% mehr Reichweite bei Bestellung eines neuen Model S will Tesla 3300,- EUR mehr sehen. Die Radkappen werden günstiger zu haben sein und lassen sich bei jedem 19" Standard bereiften MS montieren.
  • Gerade z.B. ein 70D oder 75D könnte damit einem gewöhnlichen 85er gefährlich nahe kommen.
  • Wer sein Model S mit diesen Tuning teilen ausstattet, kann etwa konstant 5km/h schneller fahren, und gleichlang laden, oder gleichschnell fahren, und nach einem kürzeren Ladestop früher wieder weiterfahren.
  • Eine Sachkundige Montage (guter Drehmomentschlüssel, 7-8Nm!!!) ist zwingend erforderlich.
  • Ich strebe einen Verkaufspreis für ein komplettes Set incl. Befestigungsteile von 1999,- EUR (zzgl. MwSt) an. Vorbestellungen sind ab sofort per PN möglich.
  • Eine Folierung bei einem qualitativ erstklassigen Folierer ist möglich, das exakte Treffen der Wagenfarbe dürfte aber speziell bei z.B. Rot-Mehrschichtlack schwierig sein. Der Preis dafür beträgt 299,- EUR (zzgl. MwSt), kann jedoch auch jederzeit später bei einem Folierer in der Nähe des MS Owners erfolgen.

P.S.: bin ab Freitag für ne Woche in den Pfingstferien, also nicht wundern wenn ich nicht sofort antworten kann :wink:

Anhang: Bilder der Bordcomputer Daten

Über Geschmack lässt sich ja bekanntlich nicht streiten.
Ich finde die Radkappen abgrundtief häßlich. Da liebe ich doch meine 21" Turbinen und lade dann halt zwei Minuten länger.

Gruß Andreas

Hallo ChrisHN,

Vielen Dank für den tollen Test :exclamation:

Uli

Sehr interessant! Hätte nicht gedacht, dass die Radkappen schon bei 80km/h so deutliche Einsparungen bringen.

Viel Erfolg mit Deinem Projekt!

Gruß Mathie

@ChrisHN: Schöner Test, aber leider nicht aussagekräftig. Warum? Weil ein weiterer Test nötig gewesen wäre, und zwar die Installation der CFK-Radkappen auf dem anderen P85D. Ja, die beiden P85D mögen gleich eingestellt gewesen sein, aber das ist kein Beleg dafür, dass sie auch exakt den gleichen Verbrauch haben:

  • Wie waren die Reifendrücke?
  • Wie schwer waren die Autos? Hatte einer 50 kg Kabel dabei und einen schweren Fahrer und der andere nicht?
  • Hatte der eine einen längeren Anfahrtsweg und deshalb eine andere Batterietemperatur und somit einen anderen Innenwiderstand und Verbrauch?
  • Hatte der eine mehr Kilometer auf dem Tacho und war daher die DU schon besser eingelaufen?
  • Unterscheiden sich die beiden deutlich in der VIN, was darauf hindeuten könnte, dass Dutzende von kleinen Änderungen vorgenommen wurden?

Und so weiter. All diese Effekte habt ihr nicht berücksichtigt, aber ihr hättet sie kompensieren können, indem ihr die gleichen Fahrten nochmals mit vertauschten Radkappen gemacht hättet.

Eure Resultate sind ausserdem höchst suspekt: Warum sollte eine rein aerodynamische Massnahme bei niedrigen Geschwindigkeiten (zwischen 80 und 115 km/h) einen grösseren Effekt haben als bei hohen Geschwindigkeiten (130 - 160 km/h)? Das macht keinen Sinn. Die Vermutung liegt nahe, dass hier nicht nur die Radkappen einen Einfluss hatten (siehe oben).

Versteh mich nicht falsch, ich glaube dir sehr wohl, dass die Radkappen einen Effekt haben, aber mit diesem Test belegst bzw. quantifizierst du das leider mitnichten. Dazu wäre wie gesagt ein Radkappentausch nötig.

EDIT: Sorry, habe den Text nicht genau gelesen. Ihr habt eine Vergleichsfahrt der beiden P85D ohne Radkappen und mit identischem Verbrauch gemacht, das hatte ich beim ersten Lesen übesehen! Das erklärt allerdings noch immer nicht, warum der Effekt bei niedrigen Geschwindigkeiten grösser ist…

Toller Test - ich denke die Ergebnisse sind plausibel. Interessant ist auch der Verbrauchsunterschied zwischen den Geschwindigkeiten. Über 130 km/h nimmt der Verbrauch doch sehr extrem zu. Bei höheren Geschwindigkeiten könnten andere Verwirbelungen an den Felgen und der Seitenflanke anliegen.
Wenn es gut läuft, könnte man auch einen Verleih für Urlaubsfahrten und auch für die 21 Zoll-Felgen anbieten.

Wieso, ChrisHN und Ali haben doch auch drei Vergleichsfahrten ohne Kappen durchgeführt:

Es gibt tatsächlich einige Auffälligkeiten in den Ergebnissen und die Bedingungen wechselten zwischen den Testfahrten sicherlich, aber die beiden P85D scheinen unter gleichen Bedingungen den gleichen Verbrauch zu haben. Das würde lt. Bericht überprüft.

Gruß Mathie

Oh, danke, das habe ich überlesen - werde meinen Post editieren!

Super Test. :smiley: So systematisch und diszipliniert hat man das selten. Also erstmal Glückwunsch dazu!

Jetzt würde mich noch interessieren, wie sich die OEM Aero-Felgen im Vergleich dazu darstellen. Vielleicht hat es ja sogar einen aerodynamischen Grund, dass die Felgen von Tesla eben nicht ganz geschlossen, sondern am Rand etwas offen sind?

Das könnte auch sein - BMW hat ja zum Beispiel mal eine Zeitlang ihre Radhausentlüftung beworben, dass sie aerodynamisch viel bringen soll.

@ChrisHN:

Schöne Ergebnisse und ich würde mich auch für ein Set interessieren ABER: Hast Du denn schon mal mit einem TÜV Sachverständigen gesprochen ob so ein Umbau nicht zum Erlöschen der Betriebserlaubnis führt, Sichwort: Veränderung der Bremsbelüftung?

Das könnte, sollte einmal ein Unfall anstehen wo ein Sachverständiger einen Zusammenhang mit den Radabdeckungen und einem möglicherweise deshalb verängerten Bremsweg zu erkennen glaubt, ein Problem werden!

LG

Model S bremst aus 100km/h in 34m runter. Wenn es mit Abdeckungen 38m sind, ist das zwar verlängert, aber immer noch 4,9m (= eine Model S Länge) kürzer als bei der Zoe.

Ja eben. Deshalb haben wir keinen absoluten sondern einen relativen Vergleich gemacht. Da die Fahrzeuge bei identischen Bedingungen identische Verbräuche haben, ist die Differenz auf die Radkappen zurückzuführen. Gerne hätte ich auch einen 85D mit 19" dabei gehabt, aber in einer perfekten Welt…

Aerodynamik ist ein sehr komplexes Geschehen, um das sicher zu verstehen müsste man in den Windkanal gehen. Ich gehe davon aus, dass die Wirbel bei höheren Geschwindigkeiten anders aussehen, das ganze sowieso schon turbulent ist und dadurch die Strömung weniger zäh, oder dass bei niedrigen Geschwindigkeiten die Strömung an den Kappen noch optimal laminar anliegt, bei größeren Geschwindigkeiten auch hier eine leichte Ablösung stattfindet…ist aber Spekulation.

Ich hab ja auch Tests bei meinem P85D mit und ohne gemacht, allerdings mit etwas Zeitversatz. Problem ist dass das Testen nacheinander nicht möglich ist weil der Verkehr dann sehr zunimmt, und die Konstantfahrten nicht mehr zulässt. Wer die Radkappen kauft und bei seinem Model S in Relation zu nackten 19" Standard Felgen in keinem Geschwindigkeitsbereich 5% Effizienzsteigerung erreichen kann soll mir das demonstrieren (ich fahr mit) und wenns stimmt kriegt er sein Geld zurück :wink:

Wegen TÜV: siehe Posting auf Seite 3, habe es in den Haupt-Post auf Seite 1 eingefügt. Der Tüv hat das gesehen und gesagt ich soll sie einfach dran machen und gut ist, argumentativ ist der Einwand der Bremsenkühlung abgesehen von extremst-dummen Situationen haltlos. Das MS ist konstruiert, um mit den beiden E-Motoren regenerativ zu bremsen, nicht mit der mechanischen Bremse. Energie die mechanisch „verbremst“ wird, ist verschwendet, was der Reichweite sehr abträglich ist. Energie die mit den E-Motoren rekuperiert wird, bekomme ich weitgehend wieder zurück in meine Batterie. (Worst-Case Szenario mit dem Ziel der mutwilligen Zerstörung: auf den Mount Everest hochfahren, dort irgendwo ne Ladestation finden und auf 100% voll laden, Reku auf low, und dann immer mit Voller Leistung auf die nächste Spitzkehre zurasen und ohne zu rekuperieren voll bremsen, das ganze einige male hintereinander wiederholen. Sowas darf man natürlich NICHT machen (oder vorher Kappen abnehmen). Aber wenn Du am Gipfel 80% oder weniger in der Batterie hast und Reku auf Standard ist - no Problem. (Du musstest ja irgendwie das schwere MS da hoch hieven!? Also solltest Du die Potentielle Energie die dein MS da oben hat vorher aus der Batterie entnommen haben…)

Auch relative Unterschiede müssten progressiv sein. Bei 80 km/h ist Rollwiderstand > Luftwiderstand, und bei 130 km/h is Rollwiderstand < Luftwiderstand. Der Rollwiderstands-Verbrauch ist jedoch unabhängig von der Geschwindigkeit und konstant (ca. 75 Wh/km), während der Luftwiderstands-Verbrauch quadratisch mit der Geschwindigkeit wächst. Eine proportionale Senkung des Luftwiderstands (z.B. um 5%) müsste daher bei höheren Geschwindigkeiten sowohl absolut (in Wh/km) als auch prozentual mehr ausmachen als bei niedrigen.

Natürlich liegt hierbei die Annahme zugrunde, dass die Raddeckel den Luftwiderstand geschwindigkeitsunabhängig verringern, also dass z.B. der cw-Wert von 0.24 auf 0.23 sinkt. Das ist möglicherweise nicht korrekt.

Eine zweite Fehlerquelle könnte die Annahme eines konstanten Rollwiderstandes sein. Wenn die Straße bei höheren Geschwindigkeiten nasser war, weil es angefangen hat zu regnen, wäre das ein Grund für einen erhöhten Rollwiderstand, welcher nicht durch die Radkappen beeinflusst wird.

Eine dritte mögliche Fehlerquelle ist, dass das Auto Groundspeed misst, der Luftwiderstand aber vom Airspeed abhängt. Wenn beispielsweise die die Fahrt bei 80 km/h mit einer Gegenwindkomponente von 20km/h durchgeführt wurde, die Fahrt mit 120 km/h mit einer Rückenwindkomponente von 20 km/h wäre das für beide Fahrten ein identischer Airspeed. Diese Situation könnte eintreten, wenn der Wind parallel zur Autobahn mit lediglich Windstärke 3-4 bläst, also eigentlich ein recht laues Lüftchen.

Deshalb würde ich nicht erwarten, dass die relativen Unterschiede unter den gegebenen Bedingungen mit steigender Geschwindigkeit unbedingt ansteigen müssen.

Gruß Mathie

Ist Euch beim Fahrverhalten irgendwas aufgefallen? Irgendwie anderes Fahrgefühl bei Top Speed oder so? Hörbar andere/weniger Windgeräusche?

Richtig - @ChrisHN, war es trocken oder nass?

Ebenfalls richtig. Um den Effekt genauer quantifizieren zu können, wären also weitere/genauere Tests nötig.