Porsche 997 GT3 R Hybrid Intelligenter Rennsport

[JanC]

Hallo,

heute ist die Pressemitteilung zum Porsche 997 GT3 R Hybrid veröffentlicht worden und im CPzine wurde auch schon ein Artikel dazu verfasst.

Es sind auch schon zwei sehr interessante Kommentare bis eben unter dem Artikel im CPzine geschrieben worden. Es geht um den sogenannten Schwungradspeicher. Da mich diese Technik sehr interessiert und ich scheinbar nicht der einzige bin, habe ich mich dazu entschlossen, einen Thread zu eröffnen, speziell zu diesem Fahrzeug und besonders zu der Technik die in dem Fahrzeug zum Einsatz kommt.

Wo liegen die Vor- und Nachteile bei der Schwungradspeicherung? Lohnt sich die nur für kurze Zeit abrufbare Mehrleistung verglichen mit dem Zusätzlichem Gewicht? Wie verhält es sich mit den von FutureBreeze erwähnten Kreiselkräften?

Hier der Link zu Wikipedia zur Schwungradspeicherung: http://de.wikipedia.org/wiki/Schwungradspeicherung

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Hallo JanC,

 

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Also das Gewicht könnte schon eine Rolle spielen, allerdings ist ja die kinetische Energie neben dem Gewicht auch von der Geschwindigkeit, bzw Drehzahl abhängig. Wenn das Schwungrad sich also mit 50.000 oder mehr Umdrehungen pro Minute dreht dass muss es ansich garnicht mal so schwer sein.

Gegen die Kreiselkräfte könnte man auch einfach 2 Schwungräder verbauen die sich entgegengesetzt drehen.

Der GT3 wird wohl um die 1,3 Tonnen wiegen, da macht ein System von den Kräften eher wenig aus.

[FutureBreeze]

gewichtsmässig dürfte der unterschied schon ordentlich sein!

Man bedenke folgende zusatzkomponenten:

2 Elektromotoren

1 Kreisel

1 Elektromotor für den Kreisel

1 mal Wasserkühlung für den Kreisel

Steuerung des ganzen

[TPO VIP]

1 Kreisel

1 Elektromotor für den Kreisel

Der Kreisel wir keinen zusätzlichen Elektromotor oder Dynamo benötigen da das Schwungrad ansich schon die Welle vom E-Motor ist.

1 mal Wasserkühlung für den Kreisel

Steuerung des ganzen

Wie Wasserkühlung wird vermutlich einfach nur ein Schlach zum Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors sein, denke nicht dass die da extra nochmal einen Kühlkreislauf allein für den Speicher verbauen.

Die Steuerelektronik wird von Gewicht her kaum auffallen.

[FutureBreeze]

doch - es ist ein extra kühlkreislauf - siehe aufrisszeichnung

und ich meinte nicht die rotationsmomente sondern die kreiselkräfte - kennst du diese Gyrotwister mit denen man die Hand trainieren kann? diese kräfte kann man leider nicht so einfach neutralisieren!

Stimmt - das mit dem emotor ist einleuchtend ;-)

[Andy962]

Das Flywheel mit Kasten wiegt 40 kg, das gesamte Hybridsystem 120 Kg.

Interassanter Link zum Thema:

http://www.sportauto-online.de/motorsport/porsche-911-gt3-hybrid-rennwagen-premiere-2010-1736078.html

Gruss Andreas

[FutureBreeze]

danke :-)

Leider wird dort nicht auf die Kreiselkräfte eingegangen ;-)

[skr CO]

Im Anhang die offizielle Werbung zum Hybrid GT3 R. Man beachte mal das Fahrzeug rechts im Hintergrund...

[Marc W. CO]

Ob das eine Anspielung auf die Hybrid-Option des kommenden Cayennes sein soll? Wobei ich mir nicht vorstellen kann, das Porsche auf die Idee kommt die Flywheel-Lösung in ein Serien-Straßenauto einzubauen.

[FutureBreeze]

Warum nicht? gerade im Stadverkehr mit dem ständigen Anfahren und Bremsen dürfte das system mit die höchsten wirkungsgrade haben!

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Hallo JanC,

 

schau doch mal hier zum Thema Porsche 996 / 997 (Anzeige)? Eventuell gibt es dort etwas Passendes.

 

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[skr CO]

Ob das eine Anspielung auf die Hybrid-Option des kommenden Cayennes sein soll? Wobei ich mir nicht vorstellen kann, das Porsche auf die Idee kommt die Flywheel-Lösung in ein Serien-Straßenauto einzubauen.

Ich denke auch, das hier der neue Cayenne Hybrid fährt, bzw. will und das Porsche Marketing dies weiß machen.

[Marc W. CO]

Warum nicht? gerade im Stadverkehr mit dem ständigen Anfahren und Bremsen dürfte das system mit die höchsten wirkungsgrade haben!

Die Effizienz dieses Systems ist mir durchaus bekannt. In der Konfiguration wie in dem GT3 R wurde dafür aber der Beifahrersitz geopfert. Für das Flywheel muß dann auf jeden Fall noch ein besserer Platz gefunden werden, wenn es die Ersartzradwanne noch gäbe wäre das z.B. eine Idee, die Lage wäre auf Grund der Kreisekräfte und des Gewichts aber wieder suboptimal. Eigentlich gehört das Flywheel genau in die Fahrzeugmitte, doppelter Fahrzeugboden = A-Klasse

[Roaddog]

Je nachdem wie Breit so ein System baut, könnte man bei einem Cayenne evtl. den mittleren Platz im Fond nutzen. Viel zentraler kann man ohne den von Dir angesprochenen doppelten Boden wohl nicht kommen.

Beim GT3 hat die Position auf dem Beifahrersitz den Vorteil, dass das Gewicht nicht einseitig platziert ist, da ja ein Fahrer mit Normgewicht auf der gegenüberliegenden Seite platziert ist. Kreiselkräfte etc. mal ausgenommen.

Auf Spiegel Online (link) ist momentan ein Bericht geschaltet bezüglich der unterschiedlichen Elektromotoren der Hybridvarianten.

[CP]

Für Busse hat vor längerer Zeit die Firma Magnetmotor einen Schwungradspeicher entwickelt:

http://www.magnet-motor.de/startseite/produkte-services/schwungradspeicher/

Für Pkws ist das wohl eher nicht so geeignet.

[matelko CO]

Für Pkws ist das wohl eher nicht so geeignet.

"vor längerer Zeit" - das war vor über 20 Jahren. Vor etwa 40 Jahren hat man es auch für nicht möglich gehalten, daß eine einst für Diesel-LKWs entwickelte Turbo-Technik plötzlich in (Renn-)Sportwagen mit Benzin-Motoren ihren erfolgreichen Dienst versieht...

Übrigens, der 991 bekommt einen deutlich größeren Radstand verpasst. Ich möchte bezweifeln, daß dieser ausschließlich aufgrund nörgelnder "Hinterbänkler" spendiert wird.

Warten wir's also ab.

[paulc.]

Eine spannende Angelegenheit, das Hybrid-System mit Schwungrad-Speicher im Rennauto.

"Gefühlt" ohne Wissen denke ich, das müssen zwei gegenläufige Schwungräder und Motore/Generatoren verbaut sein. Dafür spricht auch, daß lt. Skizze vier Hochspannungskabel "in den Sepicher" geführt werden. Bei nur einem Schwungrad und "vollem Speicher" ergäbe sich eine ungeheuer große träge (kinetische) Masse, welche sicher in der Kurve gefühlt wie mehrere 100 Kilopond Zusatzgewicht verhielte.

Zu bezweifeln ist aber, ob dies alles etwas in Sachen Performance bringt. Dagegen spricht der Energieerhaltungssatz. Die Bewegung einer Masse, welche verzögert und beschleunigt wird und dabei die aufzuwendende Energie - ohne Wärmeverlust - gespeichert und abgerufen werden könnte, stellte ein Perpetuum Mobile dar . Von daher müsste das Hybrid-Rennauto mit dem Zusatzgewicht der Hybrid-Technik dem baugleichen Rennauto ohne Hybridtechnik unterlegen sein.

Setzt Weissach das Hybridauto tatsächlich bei 24h Rennen Nordschleife ein, kann man davon ausgehen, dass der Motor dieses Autos ähnlich gut (bzw. besser) gehen wird, wie es Mamerow Cup S auf der VLN in der zurückliegenden Saison vorgemacht hat.

In jedem Falle gilt: eine Super-PR Aktion.

[FutureBreeze]

@paulc: ohne dir nahetreten zu wollen, so scheinen deine Physikkenntnisse nicht ausreichend ;-)

Durch gegenläufig rotierende Massen kann man die kinetische Masse wie du sie nennst nicht ausgleichen - lediglich das Beschleunigen und Bremsen des Speichers würde dann keinerlei Kräfte auf das Fahrzeug ausüben ;-)

Des weiteren handelt es sich hier natürlich nicht um ein perpetuumobile - lediglich die Bremsenergie welche sonst wirkungslos verpufft kann zurückgewonnen werden!

Im idealfalle muss das fahrzeug also nur noch die reibungskräfte überwinden.

Dadurch entstehen natürlich vorteile im rennsport!

Auch Kers war ja nach den anfangsschwierigkeiten durchaus schneller!

[Autopista]

Nüchtern betrachtet ist dieses Projekt eine reine Marketingente.

Ganz entscheidend ist doch: Wie lange dauert es bis die volle Zusatzleistung von 163 PS abgerufen werden kann? Vermutlich mind. 1 Nordschleifenrunde.

In der Formel 1 hatten die Autos mit Kers nur deshalb eine Chance weil die Fahrzeuge ohne Kers das gleiche Gewicht hatten.

Ein normaler 911 RSR ohne jedes Zusatzgewicht fährt dem Hybrid gnadenlos um die Ohren. 120kg Zusatzgewicht. Das allein kostet dem Auto auf der Nordschleife gut 15 Sekunden.

Wobei die eigentlichen Erfinder dieses Systems das ohnehin wissen, Zitat: "Williams Power Systems is now focused on application on road vehicles".:

http://www.williamshybridpower.com/news/36/116-whp-contracts-with-porsche-ag-for-911-gt3-r-hybrid

Vielleicht sehen wir dieses System in einem Straßenauto. In einem Panamera oder Cayenne würds vielleicht Sinn machen. Im 991 kann ich es mir nur schwer vorstellen.

[paulc.]

@@FutureB. :

Deine Anmerkung zu meiner Überlegung gegenläufig drehende Schwungräder ist richtig.

Unbeantwortet bleibt aber die Frage, wie verhält sich das Rennauto mit den dynamischen „Zusatzgewicht“ der ungeheuer großen trägen Masse? Aus der Porsche-Skizze ist zu erkennen, die Achse der Schwungmasse befindet sich senkrecht, also paralell zur Hochachse des Fahrzeugs. Bedeutet das nicht eine viel größerer Massen-Trägheit bei Bodenwellen und Wankbewegungen?

Da würde mich eine slowmo Aufnahme interessieren, wie das Auto über die Bodenwelle im Schwedenkreuz geht. Uups, da dürfte sich ein brutales „ich will geradeaus“ Untersteuer-Drama abspielen.

Noch mal zur Performance: Vergleicht man vom nach dem Energieerhaltungssatz (steckt man nicht mehr `rein, kommt nicht mehr `raus) vom Grundsatze her ein Fahrzeug im Rennbetrieb mit einem identischen Fahrzeug gleichen Gewichts, welches zusätzlich mit einem Kinetischem-Energie-Rückgewinnungs- und Wiederabgabe-System (Kinetic Energy Recovery System = KERS) ausgestattet ist, könnte das KERS Fahrzeug nur für den Fall identische Performance erbringen, wenn das KERS-System mit einem Wirkungsgrad von 100% arbeitete. Das aber – wie wir wissen – ist nicht der Fall .

In der Formel 1 funktionierte KERS nur einem Grunde: Aufgrund der Mindest-Gewichts-Regel fiel das Gesamt-Gewicht des Mit-KERS-Auto im Vergleich niedriger ausfallen als das Gewicht eines Ohne-KERS-Auto, welches man auf eine Waage stellte unter Zugabe des Gewichts der KERS-Bauteile

Daher meine Vermutung, daß Weissach das 24h-Hybridauto ansonstern richtig leicht und mit einem Spitzen-Motor aussatten wird, um mit dem Hybrid-Konzept glänzen zu können .

[floater]

In der Formel 1 funktionierte KERS nur einem Grunde: Aufgrund der Mindest-Gewichts-Regel fiel das Gesamt-Gewicht des Mit-KERS-Auto im Vergleich niedriger ausfallen als das Gewicht eines Ohne-KERS-Auto, welches man auf eine Waage stellte unter Zugabe des Gewichts der KERS-Bauteile

Daher meine Vermutung, daß Weissach das 24h-Hybridauto ansonstern richtig leicht und mit einem Spitzen-Motor aussatten wird, um mit dem Hybrid-Konzept glänzen zu können .

Wenn ich richtig informiert bin gibt es ja auch bei VLN und 24H Rennen ein Mindestgewicht.

[double-p]

Wenn ich richtig informiert bin gibt es ja auch bei VLN und 24H Rennen ein Mindestgewicht.

Gibt es, liegt in der Klasse (SP7) zwischen 1200 und 1400kg - je

nachdem dann erstmal unterschiedliche Airrestrictors und Menge Sprit.

Das waere von der Klassifizierung in der E1-XP erstmal "spannend"

einzustufen.

Interessant ist da nur, dass nur erheblich ist, ob ueber oder unter 50kW

Zusatzleistung erbracht wird - hinsichtlich Restrictor-Verkleinerung.

Zumindest in der Ausschreibung fuer 2010.

[Cheater!]

Zur Physik:

@Energieerhaltung: Natürlich braucht man beim Beschleunigen mehr Energie auf Grund des Zusatzgewichts durch das KERS. Man bekommt aber beim Bremsen dann auch einen Großteil der Energie des restlichen Autos wieder zurück.

Einfaches Beispiel: Auto 1000kg; KERS 50kg

Beschleunigung auf 50km/h und Vollbremsung:

Energieaufwand zum Beschleunigen ohne KERS: W = 1/2*1000kg*(50km/h)²

Diese Energie wird beim Bremsen "vernichtet".

Energieaufwand zum Beschleunigen mit KERS: W = 1/2*1050kg*(50km/h)²

Selbst wenn beim Bremsen nur 10% wieder zurückgewonnen werden könnten, erhält man beim Bremsen wieder 1/2*105kg*(50km/h)² zurück.

Gesamtaufwand daher 1/2*1050kg*(50km/h)² - 1/2*105kg*(50km/h)² = 1/2*945kg*(50km/h)

Das System lohnt sich also.

@Kreiselkräfte:

Die Rotationsachse steht sinnvollerweise senkrecht auf dem Fahrzeugboden, damit das Schwungrad keine Auswirkungen bei Kurvenfahrten hat. Das einzige Problem sind dann noch Rollen und Nicken des Fahrzeugs. Da ein Sportwagen im Gegensatz zu z.B. einem Gyrobus kaum Seitenneigung hat, spielt auch das Nicken keine Rolle. Im Zweifelsfall lässt sich das Problem durch zwei entgegengesetzt rotierende Schwungräder aber sowieso neutralisieren.

[FutureBreeze]

so weit gebe ich dir recht!

nur im letzten punkt hast du leider unrecht!

du kannst kreiselkräfte nicht neutralisieren!

Denn sie wirken ja unabhängig von der drehrichtung immer von der rotationsachse weg!

Kreiselkräfte kann man durch nichts neutralisieren, ausser vielleicht einem Antimaterie-gegenkreisel oder so - aber das ist leicht utopisch ;-)

Lediglich die Drehmomentänderungen kann man neutralisieren durch einen gegenläufigen kreisel! Wie stark diese Drehmomentänderungskräfte sein können kann jeder mit einem längs eingebauten motor an der Ampel bewundern wenn er aufs gas tritt ;-)

Bei den Kreiselkräften handelt es sich aber um die Kräfte die zum beispiel ein Fahrrad stabilisieren - langsam fahren - geringe kräfte - instabil -- schnell fahren - hohe kräfte - stabil!

Da eine Rennstrecke nie eben ist, beschränkt sich unser problem nicht nur aufs nicken und rollen des Fahrzeugs, sondern eben auch auf das Fahrverhalten auf wechselnd geneigten Strecken! Jeder wächsel fällt dem Auto schwerer wenn der Kreisel aufgeladen ist als wenn der kreisel sich nicht dreht!

Das Gewichtsproblem und die einstufung sind im übrigen geklärt!

Der wagen bringt 1200 kg Leergewicht auf die Wage und ist damit genau so schwer wie ein konventionell angetriebener ;-)