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Stichworte: Geschwindigkeit, Reichweite, Fahrzeit, Strom, Luftwiderstand, Reibung Rad und Rollen


Oft wird die Frage gestellt, was für ein Akku benötige ich, wie Weit komme ich damit und welche Geschwindigkeit ist maximal möglich. Diese Fragen beantwortet der Luftwiderstandsrechner.

Die errechneten Werte passen bei Chrizz, Sonni und Barney ganz gut.


Anbei ein kleiner Verwendungshinweis:
* Im ersten Abschnitt können die Werte für den Motor, das Rad und die Ritzel angegeben werden.
* Der Abschnitt Vorgaben sollte bis auf Oberfläche des Menschen nicht verändert werden. Da die meisten von euch nicht mit ausgebreiteten Armen senkrecht zur Fahrtrichtung stehen kann der Wert von 1,75qm zu hoch angesetzt sein. Derzeit wurde der Wert auf 1,0qm umgestellt.
* Der Antriebsrechner berücksichtigt keine dynamischen Prozesse oder Verluste der Zuleitungen, Motor oder Elektronik. Auch das Zusammenbrechen der Akkuspannung unter Starklast findet keine Berücksichtigung.
* Wer wie ein Hornochse beschleunigt, benötigt mehr Energie, dies verkürzt auch die Fahrzeit.
 

Die Spannung anheben und sehen wann unten sich die Leistung und der Strom rot einfärben. Die Geschwindigkeit vor dem Überstrom ist die maximale Geschwindigkeit.

 
Parameter Wert Einheit Bemerkung
Antriebsberechnung
Antriebskennwerte      
Reifendurchmesser mm Durchmesser des Antriebrades (hier Kryptonics 85mm)
Ritzel Rad Zähne Anzahl der der Zähne an der Antriebsrolle
Ritzel Motor Zähne Anzahl der der Zähne am Motor
Motorkennwert KV Motorkennwert (hier C6354 KV180)
       
IAh Ah Akkukapazität in Ah
IMax A Maximaler Strom wird begrenzt durch: Akku C, Balancer, Reglergrenze, Motor
UMax V Nennspannung Spannung des Akkus unbelastet!
UFahr V Fahrspannung
IGrund A Grundstromverbrauch für die Elektronik
n % Wirkungsgrad des elektr. Systems inkl. Motor
Brushless 0,9 bis 0,95
Brush 0,8 bis 0,85
       
Widrigkeiten      
Gewicht kg Gewicht von Fahrer + Board
Steigung % Steigung des Fahrweges
       
Vorgaben Luftwiderstand      
p kg/m3 Dichte Luft bei 20°C
cw   Luftwiderstand Mensch stehend in 45° zur Fahrrichtung
Fläche Oberfläche eines Menschen
       
Rollwiderstand      
cr  
Rollwiderstand (Rad auf Beton).
0.01 scheint für Beton angemessen. Sand bis 0.5
       
Berechnungen      
FStröm N Strömungswiderstand Luft
FSchräg N Kraft durch Steigung
FRollwiderstand N Kraft durch Rollwiderstand
FGesamt N Summe aller Kräfte
P W Motorleistung die benötigt wird ohne Verluste
       
UMotor U/min Drehzahl des Motors
URad U/min Drehzahl des Antriebrades
       
Ergebnisse      
Geschwindigkeit Km/h Durch die Übersetzung, und KV-Zahl
errechnete Geschwindigkeit
Leistung W Momentanleistung aus Akku
Strom A Momentan Strom (Akku) durch Imax begrenzt!
Zeit Minuten Fahrzeit
Distanz Km Fahrstrecke
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Barneys Anwender-Tipp:

Der Rechner soll bei einer Abschätzung helfen. Man kann sich das so vorstellen: Du fährst gemütliche 15Km/h einen Berg mit einer Steigung von xx% hoch. Jetzt muss du dich fragen, wie lang ist die Bergstrecke? Sind das nur 10 Sekunden? Es ist nicht sinnvoll ein System unbedacht auf Peakwerte auszulegen. Die Kabel, die Sicherung und der ESC müssen dimensionierte werden, aber der Motor und die Akkus können kurzzeitig auch höhere Werte vertragen. Im Rechner befindet sich einen Graphen einer Ausfahrt von mir im Flachland. Es sind Spitzen zu sehen, wo die Motortemperatur (ESC dito) kurzzeitig hochgeht, aber nach wenigen Sekunden wieder abfällt. Sowas ist o.k.

Wenn man die Anforderung hat, einen Berg mit sportlichen 35 bis 40 Km/h hochzubraten und dabei noch zu beschleunigen, so lege noch einige Ampere oben drauf. Ich messe meine Ströme und sehe sehr deutlich, daß eine kleine Steigung leicht mal 35 bis 40A benötigen. Die Kräfte werden nun mal umgesetzt.

 

FAQ

Frage:
Imax ist quasi die maximale Entladerate des Akkus?
Antwort:
Fast, der maximale Strom deines System, welcher durch mindestens einen Parameter begrenzt wird. Imax Akku oder Imax Motor oder Imax ESC oder Imax BMS oder Imax Sicherung oder ...
 
Frage:
Kann der Rechern auch für Geländeboards verwendet werden?
Antwort:
Das ganze passt nur für Streetboards und nicht für das Gelände! Dort dominieren andere Verluste als der Luftwiderstand. Theoretisch müssten nur die Reibungsverluste anders parametriert werden. Ich habe aber keine passende Werte dafür.
 
Frage:
Was ist Ufahr?
Antwort:
Ein Hilfswert, der es ermöglichen soll abzuschätzen wie schnell ein Skateboard werden kann, bei welcher Akkuspannung. Die zweite Hilfsfunktion ist darin, bei verschiedenen Fahrweisen, den Strom und die Reichweite abschätzen zu können.
 
Frage:
Igrund ist mit 0,5A angegeben - ist das ein Durchschnittswert?
Antwort:
Ja, wie dahinter aufgelistet, ist hier der Grundstromverbrauch der Elektronik eingepreist. Dein ESC und der Empfänger benötigen einen dauerhaften Betriebsstrom. Ich habe auch den Grundstrom des Motors darin eingearbeitet. Ob der Wert für alle Boards passt? Nein, das ist ein individueller Wert, der aber erst auffällig wird, wenn du nur leicht durch die Gegen schleichst und auf > 35Km Reichweite kommst.
 
Frage:
Die Werte für Geschwindigkeiten unter 10 Km/h sehen unglaubwürdig aus!
Antwort:
Ja, unter 10Km/h ist die Reichweite sehr groß. Ich habe IGrund mal auf 0,7 bis 1,0A angehoben, dann sieht die Reichweite plausibel aus. Ich bin noch am feintunen der Werte!
 
Frage:
Wird der Verlust der Zuleitung oder das dynamische Verhalten des Akkus berücksichtigt?
Antwort:
Nein, der Spannungsabfall bei hohen Lasten wird nicht berücksichtigt. Weiter muss man auch wissen, dass ein hochbelastetes Akku nicht die volle Ah zur Verfügung stellt. Ein 10Ah kann unter volllast nur 5-7Ah bereitstellen. Dies verkürzt die Reichweite erheblich. Gleichzeitig bricht auch die Akkuspannung zusammen, was ohne weiteres 10-20% der Nennspannung ausmachen kann.
 
Frage:
Ich benutze zwei oder mehr Motoren, wie ist hier der Ritzelrechner zu verwenden?
Antwort:
an der Endgeschwindigkeit oder KV-Zahl ändert sich nichts. Es steigt der Grundstromverbrauch, wie hoch habe ich aber keine Schätzung. Weiter summieren sich die Leistungen der Motoren. Dies ist wichtig für den maximalen "Motorstrom" oder IMax.
 
Frage:
Wieviel Akkuleistung wird denn nun wirklich benötigt?
Antwort:
http://www.elektro-skateboard.de/forum/showpost.php?p=18731&postcount=8
Es zeigt sich, dass für eine Berliner Skate Night ein 100-150W Motor völlig ausreicht. Die restlichen 2300W kann ich solange vermieten. Die theoretische Reichweite läge bei ca. 45km beim Crusen. Es wurde bei einer Streckenlänge von 22km ca. 100W von 240W verfahren.

Der Spitzenstrom betrug bei einem Beschleunigungsanfall ca. 30,8A. (Setup: Kyptonics 85mm, 8S Headway, 10Ah, 5C, Motor C6354, 100kg Gesamtgewicht)

 

Änderungshistorie
letzte Änderung: durch: Verlauf: Version:
01.04.2014 Barney Ersterstellung V00
31.08.2014 Banrey

Die Version 26.04.2014 mit Steigung

Die Hinweise von utpscoxx auf eine fehlerhafte Berechung konnte noch nicht vallidiert werden.

V01
02.11.2014 Barney FAQ: Diagramme V02
14.12.2014 Barney Interaktiver Rechner V01 V03
17.12.2014 Barney
Interaktiver Rechner:
* Überstrom wird jetzt angezeigt
* Rollwiderstand wird jetzt anders berechnet
(utpscoxx Hinweis nachgegangen)
* Rollwiderstandswert auf 0.01 angepasst
* Grunstrom 0.5A passt besser
 
-> Reichweite passt jetzt bei meinem Setup
-> Excelrechner wird bald gelöscht!
V04
06.04.2015 Kai Sharelink hinzugefügt.
Alle default Parameter können jetzt per Querystring überschrieben werden. Dies ermöglicht das Verlinken der Seite mit eigenen Werten. 
 
v05

 

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