Frage zu Effizienz : Doppelte Spannung = 1/2 Stromverbrauch?

  • Guten Tag,


    ich bräuchte mal einen kleinen Denkanstoß, denn hierbei bin ich mir wirklich unsicher. nicht das ich da Mist baue..


    Es geht um folgende Situation:


    Ein Brushless Motor Sowas hier, läuft momentan bei 7.4 Volt (2s Lipo). Dieser Motor wird von einem ESC gesteuert, bis jetzt ist alles klar. Aber wenn ich jetzt die Spannung verdoppele, also auf 14.8 Volt, dann müsste doch die Stromaufnahme halbiert werden (ungefähr) oder?

    Es geht mir darum, dass ich mit einem Akku möglichst lange Fahren kann ohne wieder aufladen zu müssen.


    Bitte um eure Einschätzung.


    :danke_ATDE:

    Wenn's brennt 112 hilft weiter!

  • Damit Du bei gleicher Leistungsaufnahme des Motors länger fahren kannst gibt es nur 1 Möglichkeit: Den Akku größer zu machen (oder einen mit mehr Energiedichte).

    Wenn Du also 4S statt 2S verbaust ist Dein Akku doppelt so groß. Folglich hat er doppelt so viel Energie womit Du doppelt so lange fahren kannst...

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

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  • VeryPrivat


    Danke für deinen Beitrag, dann habe ich doch keinen Denkfehler. Die Frage die sich mir jetzt stellt, dass wenn ich einen Akku bei 2s mit 4000 mAH habe und ich jetzt diesen gegen einen 4s und 2000Mah tausche kann ich dann genauso lange Fahren wie mit dem 2s Akku?


    Es geht mir nämlich darum, dass ich möglichst wenig Energie verbrauchen möchte, um die selbe Strecke zu fahren.

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  • Also grob gesagt kannst Du gleich lange fahren. Nur mit Effizienzsteigerung (Z.B. Optimale Geschwindigkeit) oder Größerem Akku lassen sich Streckengewinne erzielen...

    Bei Elektroautos (also echten) ist die Spannung vor allem wegen der sonst hohen Ströme so hoch...

    Edit: Die höhere Spannung gibt Dir die Möglichkeit einer höheren Drehzahl des Motors. Wenn Du die nicht brauchst muss der Regler diese intern verringern (Zeischenkreisspannung). Dies dürfte sich negativ auf die Effizienz auswirken...

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    Edited once, last by VeryPrivat ().

  • Stromaufnahme direkt am Akku (bei gleicher Spannung und Strecke) ermitteln hätte ich gesagt. Sollte halt wenn möglich ein true RMS Messgerät sein...

    Edit: Ich denke Du solltest nicht mehr Akkus in Serie nehmen als Du Geschwindigkeit benötigst...

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  • Hi,

    am einfachsten ist es, Du gehst immer über die gespeicherte Energie ... also die Wh ...

    Mit Akkus, gerade liIon, musst Du aber aufpassen.

    Da wird, leider auch in Deutschland und auch von deutschen Händlern, gerne Schrott vertickt.

    Bei 18650 Zellen ist bei ca. 2600 mAh Schluss ... (Näheres siehe -> Fake Akkus).

    Falls Du da was selber basteln willst, lieber hier dreimal zu oft als einmal zu wenig nachfragen.


    cu,

    -ds-

  • Hi ihr beiden,


    Ich habe eure Beiträge gelesen und kann euch zunächst sagen, dass ich keine Akkus selber bauen möchte. Ich nehme vorkonfektionierte LiPo packs von dem Blauen c. Da habe ich was die Kapazität anbelangt immer gute Erfahrungen gemacht, außer ein montagsmodell..

    Wenn's brennt 112 hilft weiter!

  • Nö, 3600 mAh ist das Limit.

    Ich weiss ;)

    Ich hatte sogar vorher schon in Klammern "Ausnahmen bis 3600 mAh sind aber durchaus möglich" dazu geschrieben.

    Das ging mir aber dann zu weit ... sollte ja nur ein allgemeiner Anhaltspunkt sein :)

    cu,

    -ds-

  • Edit: Ich denke Du solltest nicht mehr Akkus in Serie nehmen als Du Geschwindigkeit benötigst...

    Geschwindigkeit ist egal, es geht nur um Laufleistung und Effizienz. Deshalb verstehe ich deinen Satz nicht ganz.

    Im Endefekt müsstest Du selbst Messungen machen. In meinem technischen Verständnis ist es halt besser du hast weniger Spannung, wenn Geschwindigkeit nicht wichtig ist. Wenn Du nicht "volle Drehzahl" fährst, muss der Zwischenkreis die Spannung verringern was sich vermutlich nicht gut auf die Effizienz auswirkt...
    Ich schätze auch, dass ein langsam fahrendes Auto effizienter ist als ein schnell fahrendes - wegen Reibungswiderständen und vielleicht Luftwiderstand...

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  • Danke dir. Jetzt habe ich deine Anregungen verstanden.


    Ich habe eine interessante Seite Gefunden, mit der man die Wattstunden berechnen kann.


    - > https://jumk.de/formeln/kapazitaet.shtml


    Damit habe ich eben überprüft, dass meine Schlussfolgerung richtig ist, dass wenn ich die Spannung verdoppel, ich nur die 1/2 der Kapazität benötige.

    Das Ziel soll nämlich sein, bei einer Strecke den geringsten Verbrauch von Wattstunden zu haben. Ich mache bei einem Versuch mit und deshalb war dies meine Idee. Dort werden nämlich die Wattstunden gemessen.

    Wenn ich jetzt richtig überlegt habe, bräuchten meine Mitschüler mit 2s doppelt soviele Wattstunden wie Mittschüler mit 4s.


    Ist meine Schlussfolgerung soweit richtig? Oder gibt es Dinge, welche ich nicht berücksichtig habe?


    Danke.

    Wenn's brennt 112 hilft weiter!

    Edited once, last by raspbastler ().

  • OK, ich probiere es mal anders: Eine Strecke zu bewältigen benötigt eine gewisse Menge Energie - ob schnell oder langsam ist hier nicht wesentlich entscheidend. Wenn man davon ausgeht, dass Deine zwei Systeme ähnlich effizient ist, dann kommst Du mit der selben Energie (also in Wh) ähnlich weit. Die Energie die vergeudet wird, geht irgendwo in Wärme verloren...
    Wenn Deine Annahme stimmen würde, müssten Elektroautos mit möglichst viel Spannung betrieben werden - 30KV oder so...

    Ich glaube aber auch, dass die Autos mit weniger Spannung etwas weiter kommen - Gründe dafür habe ich oben angeführt. Aber doppelt so weit - das glaube ich nicht...

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  • Okay, das werde ich berücksichtigen. Doppelt soweit sollte es nicht sein, es geht nur um den Messbaren Verbrauch und hier brauche ich eine Lösung die VIEL Energie spart.


    Ich werde nächste Woche, mal einen Datenlogger anschließen und werde messen, wie sich die Spannungen (2s vs 4s) im Verhältnis zum Stromverbrauch.

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  • Damit habe ich eben überprüft, dass meine Schlussfolgerung richtig ist, dass wenn ich die Spannung verdoppel, ich nur die 1/2 der Kapazität benötige.

    Dieser Satz ist soweit richtig. Im einfachsten Fall verbrätst Du die Energie aus Deinem Akku und erhältst daraus eine bestimmte Leistung: P=U*I über die Zeit. Das bedeutet, dass Du natürlich mit den Faktoren spielen kannst: bei niedrigerer Spannung fließt höherer Strom für die gleiche Leistung und vice versa. Bei höheren Spannungen sind z.B. die Verluste durch den ohmschen Widerstand der Leitungen geringer.


    Wichtigster Teil des Satzes: "bei gleicher Übertragungsleistung"

    Um die Übertragungswirkverluste gering zu halten, wird die Betriebsspannung möglichst hoch gewählt, um bei gleicher Übertragungsleistung die dominanten ohmschen Verluste zu reduzieren. Beispielsweise wird in Kanada in Teilen des Dreiphasennetzes der Hydro-Québec mit Spannungen von 735 kV gearbeitet.


    Das Ziel soll nämlich sein, bei einer Strecke den geringsten Verbrauch von Wattstunden zu haben. Ich mache bei einem Versuch mit und deshalb war dies meine Idee. Dort werden nämlich die Wattstunden gemessen.

    Dieser Schluss daraus ist allerdings nur unter bestimmten Umständen richtig. Den geringsten Einsatz von Energie erreichst Du ausschließlich dadurch, dass Du den Wirkungsgrad erhöhst. Dies lässt sich ausschließlich mit der Eliminierung von Verlusten durch Reibung, Widerstände usw. erreichen. Wenn Du die Spannung eines Akkus verdoppelst, dann ist das ein anderer Akku mit anderem Aufbau. Der hat dann statt 4000mAh eben 2000mAh Kapzität, allerdings bei doppelter Spannnung und der Physik ist wieder Genüge getan.


    Es reicht nicht, die Spannung des Akkus mit einem Booster zu verdoppeln, um mehr (doppelte) Leistung zu bekommen. Im Gegenteil, es entstehen ordentliche Wandlungsverluste.


    Und falls es Dir doch gelingt, Deine Theorie zu beweisen, so schreib mir doch unbedingt eine Nachricht, bevor Du damit an die Öffentlichkeit gehst. Wir teilen uns den Gewinn aus der Vermarktung eines Perpetuum mobile.... das reicht für uns beide. ;)


    Grüße, STF

  • Es soll kein Wandler benutzt werden, sondern wirklich ein Akku mit Doppepter Spannung. Habe 8vu was verpasst?

    Da keine Energie irgendwo hergezaubert werden kann, ändert sich auch im Endeffekt nichts....

  • Das verdoppeln der Spannung mit halbierung der Kapazität/Ladung macht doch ohne genaue Abstimmung oder Gegebenheiten keinen Sinn... Vorallem spricht der Threadersteller von einer "deutlichen Steigerung", das ist damit aufjedenfall nicht zu erreichen.


    @ Threadersteller, nur kurz nochmal Zusammengefasst, ganz simple formulierte elektrotechnische Grundlagen:

    - Volt gibt die Spannung des Systems an oder in deinem Falle der Energiequelle.

    - Ampere ist die Stromstärke die zu einem bestimmten Moment benötigt wird. (Achtung: Immer nur zu einem ganz genauen Zeitpunkt, nicht konstant!)

    - Das was du zu Vergleichszwecken benötigst ist die Arbeit/Energie, angegeben in Ws oder Wh, Wattsekunden oder Wattstunden!


    Wenn du jetzt hingehst und sagst du hast einen Akku mit 7,4 Volt und z.B. 2000mAh. Dann könntest du bei einer konstanten Stromstärke, 100%iger Entladungsmöglichkeit (also nur ein Modell, nicht die Praxis) insgesamt 14,8Wh. (7,4 Volt * 2Ah = 14,8 Wh)

    Somit müsstest du diese erhöhen, entweder durch höhere Spannung oder durch höhere mAh. Wie du siehst sind es nur 2 Faktoren, also bringt verdoppeln und die andere Größe halbieren genau nichts.


    Bei Hobbybastelei ist eine Spannungserhöhung und die Verringerung von Leitungsverlusten absolut irrelevant. Die Stromstärke ist ja entscheidend wieviel Verluste du in Leitungen fährst, deshalb ergibt eine höhere Spannung einen niedrigeren Strom um auf die gleiche Energie zu kommen, aber das ist bei so geringen Sachen wirklich nicht die Rede wert.


    Was wirklich was bringen kann: Hast du viele Spannungswandler o.ä. in dem System? Beispiel: Wenn dein Motor auf 24 Volt laufen würde und du nur 5 Volt zur Verfügung hast, müsstest du die Spannung ja hochwandeln. Dadurch hast du sehr hohe Verluste. Das sinnvollste wäre natürlich eine Betriebsspannung des Systems nahe an der Akkuspannung zu haben, dann fallen Wandlungsverluste geringer aus.

    Das andere was Sinn macht einen Akku mit höherer Ladungsdichte z.B. zu besorgen. Da man da nicht speziell nach schauen kann, suchst du einfach nach dem leichteren Gewicht in gleicher Qualität der Zellen. (Also keine China Ion Zellen wo Herkunft unbekannt!!!) Wenn du also auf ein geringeres Gewicht mehr Kapazität bekommst, sparst du Gewicht ein, brauchst also weniger Leistung um die Kiste zu bewegen und hast trotzdem gleichbleibende Energie zur Verfügung. (Achtung: Die Sachen gehen NICHT linear in eine Rechnung ein. Genauso wie Windwiderstände von Gefährten oder sonstigem, das sind Sachen die sich nicht einfach mal so grob überschlagen lassen, wenn man daran optimieren will!)