Ist der Asynchronmotor alternativlos?

Allgemeine Informationen zur mobilen Zukunft...

Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von PatrickK14 » 4. Feb 2018, 13:34

Hallo zusammen,

im Rahmen einer Projektarbeit versuchen wir die Fragestellung "Ist der Asynchronmotor als Antrieb für Elektroautos alternativlos?", unter Berücksichtigung der technischen, ökonomischen und ökologischen Aspekte, zu klären. Hierzu möchten wir hier gerne eine Diskussion anregen, um eure Meinung zu dem Thema mit in die Arbeit einzubeziehen.

Im Verlauf unserer Recherchen, fiel uns auf, dass sich die Automobilindustrie allgemein nicht auf einen bestimmten Elektromotor festgelegt hat. Aktuell verbaut Tesla in ihrem Tesla Roadster und Model X und S Asynchronmotoren, im Model 3 hingegen Synchronmotoren. Hersteller wie VW, Ford und Hyundai setzen auf den Synchronmotor, andere Hersteller wie Smart, Nissan, Renault und Kia verbauen allerdings in ihren neuen Modellen Asynchronmaschinen. Welche Gründe könnten für diese Uneinigkeiten sprechen?

Aus einem Artikel, auf den wir während unseren Recherchen gestoßen sind, entnehmen wir, dass die chinesische Firma "Beijing Zhong Ke San Huan Hi-Tech Company" einen Vertrag mit Tesla unterzeichnet hat, in dem sie eine Abmachung über die Lieferung von Neodym-Eisen-Bor treffen. Dies ist eine Legierung die zur Herstellung von Festmagneten verwendet wird. Der Vertag soll 3 Jahre (ab September 2016) gelten. Ist dies also ein Zeichen dafür, dass Tesla in Zukunft komplett auf permanenterregte Synchronmotoren umsteigen will?

Einer der Gründe für die Entwicklung in Richtung des permanenterregten Synchronmotors könnte der Vorteil sein, das er sein Magnetfeld, nicht so wie der Asynchronmotor, nicht durch den induzierten Strom im Rotor erregen muss. Da das Magnetfeld von fest eingebauten Festmagneten im Rotor stammt, weißen die Synchronmotoren einen Wirkungsgrad auf und verbauen somit weniger Energie. Aus ökologischer und ökonomischer Sichtweiße ist diese Entwicklung allerdings kritisch zu betrachten. Die seltene Erden, die für die Herstellung der Festmagnete benötigt werden, stammen Hauptsächlich aus China. Dort werden die Metalle, ohne großen Wert auf die Umwelt zu setzen, abgebaut und nur zum Teil exportiert. Wenn China also den Export weiter begrenzen würde, würde dieser Rohstoff für Automobilhersteller eine große Herausforderung darstellen. Wie haben die Elektroautomobilentwickler also in Zukunft vor mit diesem Problem umzugehen? Stellt daher der Asynchronmotor die einzige Alternative dar oder lohnt es sich, dieses Risiko einzugehen?

Eine Ausnahme stellt aktuell der Hersteller BMW, mit seinen Modellen i3 und i8, dar. Als Antriebsmaschine für diese beiden Fahrzeugtypen setzt er einen selbst entwickelten Hybridsynchronmotor ein, der eine Mischung aus einem permaneterregten Synchronmotor und einer geschalteten Reluktanzmaschine darstellt und sich die magnetische Reluktanzkraft zu Nutze macht. Welche Vor- und Nachteile besitzt diese besondere Bauweise und wäre sie vielleicht eine gute Alternative?

Auf der IAA hat BMW im September 2017 eine Konzept für eine neue Generation von Elektrofahrzeugen vorgesellt, die bis 2021 auf den Markt kommen sollen. In einem Video (https://youtu.be/IJwmjL8Qm8A?t=1m33s), aus einem Beitrag im bmwblog, über dieses neue Konzept, ist die Rede von einem neuen innovativen Elektromotor, ohne die Verwendung von seltenen Erden. Gibt es hierzu genauere Informationen?

Über eure Meinung zu diesem Thema bin ich sehr gespannt!

Viele Grüße

Patrick
 
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von einstern » 4. Feb 2018, 13:52

Oh, schon die 5. Generation von Drive Trains. :!:
Habe ich was verpasst?
2014 PV 50 kWp
2015 S85D
2016 WB 22kW und Boden-PV
2019 WP 13kW Erdwärme (statt Heizöl)
-- Elektrisch - So läuft das hier !
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von SLAM » 4. Feb 2018, 14:00

PatrickK14 hat geschrieben:Hallo zusammen,

im Rahmen einer Projektarbeit versuchen wir die Fragestellung "Ist der Asynchronmotor als Antrieb für Elektroautos alternativlos?", unter Berücksichtigung der technischen, ökonomischen und ökologischen Aspekte, zu klären. Hierzu möchten wir hier gerne eine Diskussion anregen, um eure Meinung zu dem Thema mit in die Arbeit einzubeziehen.

Im Verlauf unserer Recherchen, fiel uns auf, dass sich die Automobilindustrie allgemein nicht auf einen bestimmten Elektromotor festgelegt hat. Aktuell verbaut Tesla in ihrem Tesla Roadster und Model X und S Asynchronmotoren, im Model 3 hingegen Synchronmotoren. Hersteller wie VW, Ford und Hyundai setzen auf den Synchronmotor, andere Hersteller wie Smart, Nissan, Renault und Kia verbauen allerdings in ihren neuen Modellen Asynchronmaschinen. Welche Gründe könnten für diese Uneinigkeiten sprechen?

Aus einem Artikel, auf den wir während unseren Recherchen gestoßen sind, entnehmen wir, dass die chinesische Firma "Beijing Zhong Ke San Huan Hi-Tech Company" einen Vertrag mit Tesla unterzeichnet hat, in dem sie eine Abmachung über die Lieferung von Neodym-Eisen-Bor treffen. Dies ist eine Legierung die zur Herstellung von Festmagneten verwendet wird. Der Vertag soll 3 Jahre (ab September 2016) gelten. Ist dies also ein Zeichen dafür, dass Tesla in Zukunft komplett auf permanenterregte Synchronmotoren umsteigen will?

Einer der Gründe für die Entwicklung in Richtung des permanenterregten Synchronmotors könnte der Vorteil sein, das er sein Magnetfeld, nicht so wie der Asynchronmotor, nicht durch den induzierten Strom im Rotor erregen muss. Da das Magnetfeld von fest eingebauten Festmagneten im Rotor stammt, weißen die Synchronmotoren einen Wirkungsgrad auf und verbauen somit weniger Energie. Aus ökologischer und ökonomischer Sichtweiße ist diese Entwicklung allerdings kritisch zu betrachten. Die seltene Erden, die für die Herstellung der Festmagnete benötigt werden, stammen Hauptsächlich aus China. Dort werden die Metalle, ohne großen Wert auf die Umwelt zu setzen, abgebaut und nur zum Teil exportiert. Wenn China also den Export weiter begrenzen würde, würde dieser Rohstoff für Automobilhersteller eine große Herausforderung darstellen. Wie haben die Elektroautomobilentwickler also in Zukunft vor mit diesem Problem umzugehen? Stellt daher der Asynchronmotor die einzige Alternative dar oder lohnt es sich, dieses Risiko einzugehen?

Eine Ausnahme stellt aktuell der Hersteller BMW, mit seinen Modellen i3 und i8, dar. Als Antriebsmaschine für diese beiden Fahrzeugtypen setzt er einen selbst entwickelten Hybridsynchronmotor ein, der eine Mischung aus einem permaneterregten Synchronmotor und einer geschalteten Reluktanzmaschine darstellt und sich die magnetische Reluktanzkraft zu Nutze macht. Welche Vor- und Nachteile besitzt diese besondere Bauweise und wäre sie vielleicht eine gute Alternative?

Auf der IAA hat BMW im September 2017 eine Konzept für eine neue Generation von Elektrofahrzeugen vorgesellt, die bis 2021 auf den Markt kommen sollen. In einem Video (https://youtu.be/IJwmjL8Qm8A?t=1m33s), aus einem Beitrag im bmwblog, über dieses neue Konzept, ist die Rede von einem neuen innovativen Elektromotor, ohne die Verwendung von seltenen Erden. Gibt es hierzu genauere Informationen?

Über eure Meinung zu diesem Thema bin ich sehr gespannt!

Viele Grüße

Patrick


Ist das eine Projektarbeit in Deutsch ? :roll:


Gruß SLAM
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von PatrickK14 » 4. Feb 2018, 14:10

einstern hat geschrieben:Oh, schon die 5. Generation von Drive Trains. :!:
Habe ich was verpasst?


Das wurde erst im September veröffentlicht also wäre das gut möglich. :D Hier hab ich den Blogbeitrag, falls du dir das genauer anschauen möchtest. :)

http://www.bmwblog.com/2017/11/26/video ... hitecture/
 
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von PatrickK14 » 4. Feb 2018, 14:53

SLAM hat geschrieben:
Ist das eine Projektarbeit in Deutsch ? :roll:


Gruß SLAM


Nein, die Projektarbeit wird allgemein als extra Jahresleistung gezählt, soll aber ähnlich wie eine Bachelorarbeit wissenschaftlich korrekt ausgeführt sein und soll vorallem die physikalischen und wirtschaftlichen Askpekte fachlich darstellen.

Gruß Patrick :D
 
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von jekruege » 4. Feb 2018, 16:05

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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von plock » 4. Feb 2018, 17:23

SLAM hat geschrieben:
Ist das eine Projektarbeit in Deutsch ? :roll:


Gruß SLAM

Hast du außer dem Vollzitat vielleicht auch was sinnvolles beizutragen? Ist wohl eher nicht so dein Spezialgebiet, was?
 
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von egn » 4. Feb 2018, 17:39

Der Grund für Tesla für den Umstieg scheint die Effizienz zu sein. MS/MX sind nicht gerade die effizientesten Fahrzeuge, trotzdem der Luftwiderstand gut ist. Der Asynchronmotor hat bei geringer Geschwindigkeit und geringer Leistung erhebliche Nachteile. Dies wirkt sich insbesondere beim Stadtverkehr negativ aus.

Im Vergleich dazu ist das M3 beim EPA Test im Stadtverkehr effizienter als auf dem Highway.

Letztlich ist es eine Abwägung. Momentan stehen anscheinend Magnete in ausreichender Menge zur Verfügung.

Entweder höhere Effizienz oder hohe 5-fache Spitzenleistung bei ähnlicher Baugröße und Gewicht.
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von SLAM » 4. Feb 2018, 18:24

plock hat geschrieben:Hast du außer dem Vollzitat vielleicht auch was sinnvolles beizutragen? Ist wohl eher nicht so dein Spezialgebiet, was?


Doch. Aber die Frage wurde schon 2013 in einem Artikel der KSB Frankenthal abschließend beantwortet (auch völlig ohne E-Auto-Bezug):

Wenn Frequenzumrichter sowieso notwendig sind, ist die Synchron-Reluktanz-Maschine unschlagbar.

Was jetzt nach und nach alle spitzkriegen.

Die Reihenfolge ist Asynchron --> Synchron Permanentmagnet --> Synchron Reluktanz

Warum sich Tesla den Zwischenschritt antut, obwohl die anderen e-Auto-Hersteller schon den nächsten Schritt publizieren, ist nicht so ganz verständlich.

Ich bin aber ziemlich sicher, daß der Gesetzgeber über kurz oder lang BAT bezüglich Wirkungsgrad bei Elektromotoren für E-Autos festschreiben wird.

Und dann bricht wieder das Heulen und Wehklagen aus......


Gruß SLAM
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Re: Ist der Asynchronmotor alternativlos?

von Eberhard » 4. Feb 2018, 18:34

Die Lösung wären Hybridmotoren, wie Brusa sie entwickelt hat. Für den Teillastbereich die Effiziens der Synchronmotoren, aber überlastbar wie ein Asynchronmotor für hohe Kurzzeitleistung.

http://www.brusa.biz/produkte/antrieb/motoren-400-v/hsm1-61712.html
seit 8/13 P85+ 437.000 km Range 360/441km
seit 12.2.19 smart ed3 cabrio mit 22kW Lader
seit 10/19 M3D bestellt
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