Die tatsächliche Leistung eines Elektromotors auf einem Prüfstand messen
Die auf einem Motor- oder E-Scooter-Datenblatt angegebene Leistung ist selten die tatsächliche Leistung, die man erreicht. Sie kann eine Spitzenleistung für wenige Sekunden sein, eine elektrische und nicht mechanische Leistung, oder ein Wert, der für Marketingzwecke angegeben wird. Der einzige Weg, um herauszufinden, was ein Motor tatsächlich leistet, ist, ihn zu messen. Dafür verwenden wir einen Prüfstand, mit dem wir unsere Antriebssysteme optimieren.
Das Wichtigste
- Die mechanische Leistung wird aus dem Drehmoment und der Drehzahl berechnet, die gleichzeitig gemessen werden.
- Die elektrische Leistung wird anhand der Spannung und des Stroms der Batterie berechnet.
- Das Verhältnis zwischen den beiden Werten gibt den Wirkungsgrad der Motor- und Controller-Kette an.
- Eine Messung ist nur in Verbindung mit ihrer Dauer aussagekräftig: Die Leistung, die eine Minute lang gehalten wird, ist nicht die gleiche wie die Leistung, die fünf Sekunden lang gehalten wird.
Was misst ein Prüfstand?
Ein Prüfstand bringt den Motor gegen eine einstellbare Last, eine Bremse oder einen zweiten Motor, der Widerstand leistet, und misst kontinuierlich:
- `das Drehmoment, wobei ein Sensor zwischen dem Motor und der Last platziert ist;`
- `die Drehzahl`, mit einem Drehzahlmesser;
- **Die Spannung und der Strom** am Eingang des Controllers, auf der Batterieseite;
- `die Temperaturen` des Motors und des Controllers.
Die Berechnung der Leistung
Die mechanische Leistung ist das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl, ausgedrückt in Radiant pro Sekunde. Praktisch bedeutet das: Leistung in Watt = Drehmoment in Newton-Meter × Drehzahl in Umdrehungen pro Minute × 2π ÷ 60. Ein Motor, der 10 N·m bei 3.000 Umdrehungen pro Minute liefert, entwickelt somit etwa 3.140 W.
Die elektrische Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom der Batterie. Sie ist immer höher als die mechanische Leistung: der Unterschied wird in Wärme im Motor und im Controller umgewandelt. Das Verhältnis zwischen den beiden ist der Wirkungsgrad der Antriebskette. Unser Leitfaden zum Motorüberhitzung erläutert, woher diese Verluste stammen.
Die zu berücksichtigenden Aspekte
- Die Drehmomentkurve in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit: relativ flach bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit, danach abnehmend, wenn die Batteriespannung nicht mehr ausreicht. Das Feldabschwächung ermöglicht es, diese Grenze zu verschieben.
- `Die daraus resultierende Leistungscharakteristik.`
- `Die Leistungscharakteristik, die zeigt, in welchen Bereichen von Drehmoment und Geschwindigkeit der Motor am besten arbeitet.`
- `Die Aufwärmphase bestimmt die Dauer, über die eine bestimmte Leistung gehalten werden kann.`
Die Spitzenleistung und die Dauerleistung
Ein Motor kann für einige Sekunden viel Leistung liefern, muss dann aber die Leistung reduzieren, um eine Überhitzung zu vermeiden. Eine ehrliche Angabe enthält beide Werte, zusammen mit der jeweiligen Dauer. Auf einem Prüfstand wird zunächst die maximale Leistung gemessen, anschließend wird eine konstante Last beaufschlagt, bis sich die Temperatur stabilisiert hat, um die Dauerleistung zu ermitteln.
Warum spart der Prüfstand Zeit?
Auf einem Prüfstand sind die Bedingungen reproduzierbar: gleiche Last, gleiche Ausgangstemperatur, gleiche Einstellungen. Hier kann der Controller eingestellt, zwei Motoren verglichen, die Motorparametererkennung überprüft oder die Ursache für ein Ruckeln gefunden werden, ohne die Maschine oder den Fahrer zu gefährden. Sehen Sie sich unseren Leitfaden zur Motorerkennung an.
Ce que fait Rage
Wir testen unsere Antriebssysteme sowohl im Prüfstand als auch auf der Rennstrecke und erfassen dabei die Daten. Für Hersteller, Schulen oder Labore bietet unser Ingenieurbüro diese Tests an und liefert die Steuerungen sowie die Telemetrie für einen Prüfstand. Sehen Sie sich auch unsere Seite für Ingenieurschulen und Forschungseinrichtungen an.
Werkstatt-Tipp.
Wenn Sie zwei Motoren vergleichen, fragen Sie immer, was die Leistungsangabe genau bedeutet: Bezieht sie sich auf die mechanische oder die elektrische Leistung? Ist es die Spitzenleistung oder die kontinuierliche Leistung? Bei welcher Spannung wurde sie gemessen, und über welchen Zeitraum wurde sie ermittelt? Ohne diese Details lassen sich zwei Leistungsangaben nicht sinnvoll vergleichen.
Für die allgemeine Vorgehensweise bei einem Projekt, siehe unsere Anleitung "Wie man ein Elektrofahrzeug umrüstet: Der Einstieg".
Häufig gestellte Fragen
Kann man die Leistung eines Elektrorollers ohne Prüfstand messen?
Die elektrische Leistung kann anhand der Spannung und des Stroms geschätzt werden, die vom Controller angezeigt werden, oder die Leistung an der Radnabe durch eine Beschleunigungsmessung. Diese Schätzungen sind jedoch weniger genau als eine Messung in einem Prüfstand.
Warum ist die gemessene Leistung geringer als die angegebene Leistung?
Oft liegt dies daran, dass der angegebene Wert eine Spitzenleistung oder eine elektrische Leistung darstellt, die Verluste beinhaltet. Ein teilweise entladener Akku liefert ebenfalls weniger Leistung als ein vollständig geladener Akku.
Was ist die Effizienz eines Motors?
Es ist das Verhältnis zwischen der mechanischen Leistung, die abgegeben wird, und der elektrischen Leistung, die verbraucht wird. Der Rest wird als Wärme im Motor und im Controller abgeführt.
Könnten Sie bitte einen Motor für uns testen?
Für ein professionelles oder schulisches Projekt: Bitte legen Sie Ihr Projekt unserem Entwicklungsteam vor.