Effektiv erreichbare Geschwindigkeit ....

Hallo zusammen,
habe mir kürzlich mal die Mühe gemacht, die effektive Geschwindigkeit des Tesla inclusive Laden auf Langstrecke zu bestimmen und daraus nach Möglichkeit einige Folgerungen zu ziehen.

Dazu habe ich dieses Verbrauchsprofil durch ein Polynom approximiert und damit eine Berechnung unter den folgenden Voraussetzungen ausgeführt:

1.) Der Akku sei jeweils immer zunächst 100 % geladen und wird während der Fahrt bis auf 0 % entladen,
2.) Der Akku habe 60 kWh, 75 kWh oder 100 kWh nutzbare Kapazität (je nach Modell)
3.) Die Ladezeit von 0% nach 100 % beträgt immer konstant eine Stunde (Supercharger - stark idealisiert).
4.) Es gibt immer eine Lademöglichkeit genau am Ende der Strecke.
5.) Die Gesamtstrecke ist „unendlich“ lang, sprich, es wird sehr lange gefahren, ohne dass andere Pausen als die 1 h Ladepause bei „leerem“ Akku gemacht werden.

Das kann so natürlich normalerweise nicht angesetzt werden, weder hat der S60 exakt 60 kWh noch findet man genau am Ende (also bei Restreichweite „0 km“) eine Lademöglichkeit. Auch die Ladedauer 1 h von 0 % auf 100 % hat Willkür. Dennoch bin ich der Meinung, dass das Ergebnis ganz aufschlußreich ist - auch wenn es im Nachgang einiger Interpretation bedarf.

„Mein“ Geschwindigkeitsprofil nochmals hier - da die Daten dem oben genannten Link entnommen sind, prinzipiell erstmal der selbe Datensatz:

Was habe ich berechnet? Anhand des Verbrauchs für eine gegebene Geschwindigkeit (beispielsweise v=120 km/h) wird die Fahrzeit und die Fahrstrecke bis „Akku leer“ bestimmt. Zu der Fahrzeit wird pauschal 1 h hinzuaddiert (angenommene, pauschalierte Ladezeit) und damit eine neue mittlere Geschwindigkeit veff (Fahrstrecke / (Fahrzeit + 1 h) berechnet.

Das Ergebnis zeigt die folgende Grafik:

Es lassen sich folgende Schlüsse daraus ziehen:

1.) in allen Fällen ist veff aufgrund der Ladepausen kleiner als die Fahrgeschwindigkeit v.
2.) in allen Fällen ist die mittlere Geschwindigkeit veff zunächst etwa proportional zur tatsächlichen Geschwindigkeit v, ab etwa 80 km/h fängt dann eine deutlichere Krümmung hin zu signifikant kleineren Werten an.
3.) veff steigt mit der Akkukapazität, weil seltener Ladepausen erforderlich sind.
4.) die Kurven zeigen alle ein Sättigungsmaximum, dieses liegt bei etwa v=140 km/h für den gedachten S60, bei etwa v=155 km/h für den gedachten S75 und bei etwa v=170 km/h für den gedachten S100.
5.) als maximale mittlere Geschwindigkeit veff werden für den S100 dabei ca. 105 km/h (!) erreicht.

Die Grafik von Tesla ist sicherlich bei konstanten Geschwindigkeiten (140 km/h, 160 km/h usw.) „erfahren“ worden. Realistisch kann davon ausgegangen werden, dass das nicht erreichbar ist, dass auf der Autobahn vielmehr aufgrund von mit steigender Geschwindigkeit häufiger wiederkehrender Brems- und Beschleunigungsvorgängen der Verbrauch nochmals größer ist, als dies für die vorliegende Berechnung zugrunde gelegt wurde. Weiterhin dürfe ein Mittelwert von v=150 km/h aufgrund der Verkehrsbelastung der Autobahnen ohnehin nicht realistisch sein.

Fazit? Auf „kurzen“ Strecken bringt es etwas, richtig schnell zu fahren - unter „kurz“ will ich so bis etwa 200 km ein Weg verstanden wissen, wenn man am Ziel laden kann.

Auf „mittellangen“ Strecken ist im Unterschied dazu eine höhere Geschwindigkeit von zweifelhaftem Nutzen - weil man bei ein wenig langsamerer Fahrt ggf. erst am Ziel laden muss und man sich so die Zwangspause sparen kann (und damit wegen Wegfall der Ladepause veff und v übereinstimmen.

Jaa, und schließlich auf der Langstrecke (also richtig „lang“, sagen wir mal 1000 km für einen Weg …) bringt mehr tatsächlich mehr - mit den genannten Bedenken, dass die hier für die Bestimmung von veff zugrundegelegte Verbrauchskurve nur in Grenzen die Wirklichkeit auf der Straße wiederspiegelt.

Super Sache, toll gemacht!
Bedeutet das, dass die optimale Geschwindigkeit auf Langstrecke 140 km/h für den gedachten S60, 155 km/h für den gedachten S75 und bei 170 km/h für den S100 liegt, wenn 0-100% nur eine Stunde dauern würde. Was ja nicht realistisch ist. 0-80% dauern 45 Mins, die restlichen 20% nochmal 45 Mins. Kannst du die optimale Geschwindigkeit auf Langstrecke berechnen, unter Annahme von: - SuCs im Abstand von durchschnittlich 150 km. Verweildauer am SuC nur so lange, um zum nächsten SuC zu kommen. (30 Mins?)

Das Thema wurde schon früher mal ausführlich untersucht.

Eine einigermaßen passende Abschätzung kann man für verschiedene Fahrzeuge auch mit dem abetterrouteplaner machen, in dem man eine lange Strecke wie Garmisch - Kiel eingibt und dann mit verschiedenen Fahrzeugen mit unterschiedlichen Höchstgeschwindigkeiten rechnet.

Die optimale Geschwindigkeit liegt dann etwa 20 km/h niedriger als aus den Kurven zu entnehmen.

Hallo univ,
ja, soweit die (graue …) Theorie. Praktisch sehe ich das allerdings anders:

  • Du kannst kein Tempo 140 km/h (oder gar noch mehr …) konstant fahren. Vielleicht mal in der Nacht um 2 Uhr oder so …
  • die stetigen Brems- / Beschleunigungsvorgänge im „realen“ Leben zehren, trotz Rekuperation - es kann nur ein Teil genutzt werden und häufig wird man mit der nicht rekuperierenden Bremse tätig werden müssen. Einmal Abbremsen von 180 km/h auf 110 km/h ohne Rekuperation und anschließendes wieder Beschleunigen auf 180 km/h kostet etwa 0.5 kWh (0.555 von 180 auf 108), wenn ich mich nicht verrechnet habe … bei Tempo 180 passiert Dir das leicht 10 x je Stunde, das kostet also schonmal 5 kWh, ohne den Wirkungsgrad einzukalkulieren …
  • Rechnen kann ich das - mal sehen, am Wochenende, aber versprich Dir nicht allzu viel davon. Für 150 km brauchst Du zwischen 24 kWh (Tempo 100) und vermutlich an die 60 kWh (Tempo 180). Wenn man jetzt den Verbrauch nicht in Ladezeit ummünzt, d. h. nach wie vor beispielsweise von einer halben Stunde ausgeht, „lügt“ man sich massiv in die Tasche, weil der Unterschied von mehr als einem Faktor 2 nachgeladen werden muss. Gehe ich von einer Ladeleistung von 100 kW aus, so brauche ich im ersten Fall 15 Minuten, im zweiten Fall aber 36 Minuten. Die reine Fahrzeit beträgt im ersten Fall 1h30, Ladezeit 15 Minuten, im zweiten Fall reine Fahrzeit 50 Minuten, Ladezeit 36 Minuten.
    Es stehen also (genervte!) 1h 26 Minuten gegen (entspannte!) 1h 45 Minuten. Wobei die 50 Minuten IMHO zu „normalen“ Zeiten auf real existierenden Autobahnen nicht erzielbar sind - die 1h30 Minuten dagegen ganz locker - jedenfalls am Wochenende, wenn nicht gerade Schulferienbeginn / - ende ist - habe das schon mehrfach getestet.
    Wenn ich dazu komme, sehe ich es mir noch genauer an,
    Grüße

Dieter

@egn, der Thread in Deinem Verweis hatte seinen Ursprung 3 Jahre, bevor ich mich mit der Thematik auseinanderzusetzen begonnen habe. Ist sehr schön gemacht - wobei ich die Verbrauchswerte von Tesla verwendet habe, die zu dem Zeitpunkt (2014) ggf. noch nicht verfügbar waren. Auch sind die Abstände zwischen Superchargern signifikant kürzer geworden seither - das von mir verwendete 0-100 Modell passt nicht wirklich, das Modell alle 150 km kann inzwischen aber genauso in Frage gestellt werden. Wichtig vor allem ist auch, was an Verbrauch real erreichbar ist und was an mittlerer (!) Geschwindigkeit erreichbar ist (also nicht ladebedingt, sondern schlicht verkehrsbedingt). Da ist IMHO alles über 140 km/h reines Wunschdenken.

Interessant, nur warum wird die Ladung am Ziel mit eingerechnet? Das entspricht nicht der gängigen Praxis oder wartet Ihr am Ziel Auto beim bis es voll ist?

Interessant dürfte auch der Weltrekord von Horst Lüning sein. Ziel war es in 24 Stunden eine möglichst lange Strecke zu fahren. Als Fazit hat Herr Lüning - wenn ich es noch recht im Kopf habe - eine Geschwindigkeit von 150 km/h in den Raum gestellt, bei denen in der vorgegebenen Zeit das Maximum an gefahrenen Kilometern erreicht wurde.

Ich meine, mich erinnern zu können, dass er als optimale Geschwindigkeit 140 km/h berechnet hatte.
So kam er dann in den 24 Stunden auf 2424 km, was einer Durchschnittsgeschwindigkeit (inkl. Ladepausen) von 101 km/h entsprach.
Theoretisch wäre sogar noch mehr möglich gewesen, da er aus Sicherheitsgründen nicht mit 0% am SuC ankommen wollte.
Ebenso hat er natürlich nicht bis auf 100% geladen, da das zuviel Zeit kosten würde. (70%? 80%? Ich weiß es nicht mehr.)

[Edit]Tipp- bzw. Rechenfehler korrigiert[/Edit]

Auch Ultrasone hat im Juni 2015 solch einen Test (Weltrekord) gemacht. Die kamen, soweit ich mich erinnere, auch auf rund 140 km/h. Ist. Dies wurde hier ausführlich dokumentiert. Damals waren es 85er.
Hier:

LGH

Hallo zusammen,
dies ist ein Grund, warum ich die von mir aufgestellte Grafik mit der „effektiven“ Geschwindigkeit ganz praktisch finde:

  • wenn ich nur 10 % bis 90 % (also beispielsweise einen Hub von 80 %) nutze, so bedeutet dies nichts anderes als eine reduzierte Akkukapazität in meiner Grafik, die Kuven werden bezüglich der mittleren Geschwindigkeit nach unten und bezüglich des erreichbaren Maximums für veff nach links hin zu geringeren Werten verschoben. Aus einem 100’er wird dann halt ein 80’er, schon sind wir im Tempo für das Maximum signifikant gefallen.
  • ob die Ladedauer mit 1 h angenommen nun passt oder nicht, spielt letztlich auch keine große Rolle, weil das (flache!) Maximum dadurch ein wenig nach links bzw. rechts wandert, der Kurvenverlauf ändert sich dem Grundsatz nach in keiner Weise.

Das (für mich …) wirkliche Fazit ist eigentlich, dass mehr nur sehr begrenzt viel mehr bringt auf langen Strecken … und ob ich mir nun einen Schnitt von 90 erfahre oder einen von 100 zu erzwingen suche, nun ja.
Der Verbrauch steigt massiv, der Stress steigt massiv und der Verschleiss steigt auch signifikant - ohne einen realen Benefit in meinen Augen. My 2 cent,
Grüße

Dieter

Ich stimme dir, was den Verbrauch betrifft zu, was den Stress betrifft nur bedingt. Es gibt halt verschiedene Arten auf der Deutschen Autobahn schnell zu fahren. Es muss nicht immer mit 10 Meter Abstand am Vordermann geklebt werden, es bringt auch überhaupt nichts zwischen zwei „Elelefantenrennen“ auf 200 km/h zu beschleunigen und wieder abzubremsen. So kommt man im Schnitt auch nicht viel schneller vorwärts (auch ohne zu Laden). Diesen Typ Drängler lasse ich gerne mal nach vorne und sehe ihn dann bei der nächsten Baustelle etwa 3 oder 4 Autos weiter vorne wieder. Sowas bringt nichts da bin ich auch einverstanden.
Allerdings kann man sehr wohl, auch im Verkehrsfluss zügig fahren. Ich erreiche dann auch gut mal über längere Strecken 160 km/h. Muss aber dabei selten bis nie bremsen und auch nur wenig bis selten stark rekuperieren. Dazu benötigt man hauptsächlich eines, viel Abstand zum Vordermann. Zweitens vorausschauendes Fahren.
Dafür mach ich dann etwas öfters oder etwas länger Pause. Was mir lieber ist, als sehr lange am Stück fahren.

Horst Lüning hatte das - wenn ich mich recht entsinne - mit seinem P85D gemacht und kam auf eine Durchschnittsgeschwindigkeit, die ich selbst auch erreicht habe. Berlin - FFM mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von gut 102 km/h. Einschränkend muss allerdings angemerkt werden, dass ich es nicht mit höheren Geschwindigkeiten probiert habe (wegen AP :wink: ). Die Fahrten mit höheren Geschwindigkeiten befinden sich dann schon wieder jenseits der fallenden Kurve (bestätigt!).

Insofern liegt wohl tatsächlich die beste Geschwindigkeit bei ca. 150 - 160 km/h für die 90er und 100er. Für die kleineren Akkus vermutlich so bei 140 km/h.

[klugscheiss]Herr Ries kommt sogar nur auf 101 km/h. [/klugscheiss]

Upps, du hast Recht. Hier hatte wohl die Frau Zwerg gerechnet.
[super-klugscheiss]Der Herr Ries heißt aber Herr Riese.[/super-klugscheiss]

[ultra-klugscheiss]Nö: de.wikipedia.org/wiki/Adam_Ries :ugeek: [/ultra-klugscheiss]Aber jetzt BTT.

Dies würd ich für den 100er aus eigener Erfahrung ebenso einschätzen, alles über 150 km7h spart keine Zeit mehr ein, da man dieselbe Zeit die man schneller ist beim Laden braucht.

@McCoy-Tyner: Vielen Dank für die Berechnung dieses sehr hilfreichen theoretischen Modells. Man hat perfekte Eckpunkte und kann die Werte dann sehr gut an die realen Umstände anpassen.
Aus diesen Daten kann man eigentlich auch die minimale Ladegeschwindigkeit (in kW) berechnen unter der keine Erhöhung der Effektivgeschwindigkeit veff mehr zu erwarten ist, wenn man länger mit dem Laden zuwartet (und daher schneller den folgenden Abschnitt fahren kann). Ich habe das mal grob abgeschätzt und kam auf ca. 30 kW als Richtwert.
Solange man mit höherer Leistung als 30 kW lädt, lohnt sich das zuwarten und man ist theoretisch schneller am Ziel. Unter 30 kW Ladeleistung lohnt sich das Laden nicht mehr, da man netto mehr Zeit verliert als durch schnelleres Fahren aufgeholt werden kann.

In dem „theoretischen Modell“ nehme ich an dass ich im MS100D am Supercharger lade und gerade genug Reichweite geladen habe um das Ziel mit konstant 80 km/h zu erreichen. Auch die Bedingungen auf der geraden Autobahn sind ideal (kein Verkehr/ Steigungen/ Geschwindigkeitsbegrenzungen/ Baustellen sowie warmes, trockenes Wetter, leeres Auto bei konstanter Geschwindigkeit. Die Krux ist dass ich nicht mehr genau weiss wie ich die „30 kW“ berechnet habe (aus welcher Datengrundlage), aber ich schau’s mir das noch mal an…

Mein Rekord mit einem P85D brachte eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 101km/h mit Laden. Ohne Laden waren es 137km/h. Am Ende stellt sich immer die Frage: Bekommt man in der Zeit des Ladens mehr in den Wagen an Energie rein, als man zusätzlich bei höherer Geschwindigkeit verbraucht.

Auf kürzeren Strecken gilt: Jegliches Nachladen vermeiden
Auf Strecken, bei denen man einmal Laden muss gilt: So schnell fahren, dass man gerade noch ankommt (85er Akku). Beim 90+100er Akku sollte man mit ca. 6% Rest ankommen, weil dann die Ladung maximal schnell geht.

Bei Langstreckenfahrten gilt es möglichst gleichmäßig und schnell (bis ca. 150-160km/h) zu fahren. Man darf dabei aber nicht das ‚Pumpen‘ anfangen. D.h. dreispurig 150-160km/h und bei zweispurigen Autobahnen meist 130-150km/h.

Hier ist die Berechnung im Forum: Supercharger: Optimale Fahrgeschwindigkeit