Quelle: YouTube Video "Eindrücke von der Maker Faire 2013 in Hannover" von Tobias Rohde

Akkuschrauberantrieb

by Paul Balzer on 15. Juni 2009

4 Comments

Inspiriert durch das Akkuschrauberrennen der Fakultät Gestaltung der HAWK Hildesheim kam die Idee zum Umbau eines Tretautos auf Elektroantrieb. Mit Hilfe eines handelsüblichen Akkuschraubers soll der manuelle Antrieb auf Elektro umgebaut werden. Der zweijährige Pilot sollte seine Freude haben…

Die Details zur Umsetzung sind in Planung und die Hardware wird gerade angeschafft!

Zur Abschätzung der Übersetzung wurde der Antrieb durchgerechnet.

Tretauto

Nach freundlicher Auskunft von Herrn Oberle (Robert Bosch GmbH, Trainer/Support) konnten folgende Eckdaten für einen Akkuschrauber in Erfahrung gebracht werden:

Eckdaten BOSCH PSR 18 Li-2

M_\text{max}=36Nm

n_\text{max}=400min^{-1}

L_\text{Akku}=1{,}3Ah

Es wird angenommen, dass das Fahrzeug samt Pilot 40kg auf die Waage bringt. Mit einem Reifenhalbmesser von 20cm und einer Übersetzung von 42/64 (ca. 0.66) ergibt sich folgende auf die Fahrzeugmasse bezogene Zugkraft:

Zugkraft

Einschätzung: Eine Höchstgeschwindigkeit von 20km/h sollte für einen 2-jährigen Piloten eine schöne Erfahrung sein. Die Zugkraft von 70% an der Hinterachse sollte für die stolzen Eltern eine Erfahrung sein (zum Vergleich: Skoda Octavia I 1.8T mit 110kW hat reichlich 60% Zugkraft bei maximaler Beschleunigung im 1. Gang!). :-)

Die Drehmomentkennlinie des Akkuschraubers wurde auf Grund einer Messung der Fachhochschule Westküste in Zusammenarbeit mit Lorenz Messtechnik als mit der Drehzahl linear abfallend angenommen (BLDC-Motor Verhalten). Aus kostengründen werden allerdings oft keine BLDC Motoren eingesetzt.

Ein wichtiger, wenn nicht sogar der wichtigste Punkt (gleich nach der Leistung) für ein Fahrzeug ist die damit erzielbare Reichweite:

P_\text{mittel}=\cfrac{\int_{0min^{-1}}^{n_\text{max}} P(n) \,\mathrm{d}n}{n_\text{max}}=251W

U_\text{Akku}=18V

t_\text{Akku}=\cfrac{U_\text{Akku}\cdot L_\text{Akku}}{P_\text{mittel}}=5{,}59min

Ziemlich repräsentativ für die Konkurrenten Elektroantrieb/Verbrennerantrieb, aber auch in diesem Fall offensichtlich: Wie für Elektromaschinen üblich, großes Drehmoment ab Drehzahl 0, dafür bescheidene Reichweite auf Grund mangelnder Energiedichte der Batterien.

Zum Vergleich die Energiedichte (in Megajoule pro Liter) für die derzeit angesagtesten Energiespeicher in Automobilen:

Energiedichte_Energiespeicher

Es bleibt abzuwarten, in wieweit die theoretischen Betrachtungen dann in der Realität am Tretauto eintreffen.

Umsetzung

Bei der Maker Fair Hannover 2013 haben geschicktere Leute die Idee in die Tat umgesetzt. Hier ein kleiner Eindruck (ab min 4:56min):

Oder man macht es gleich so:

4 Comments

  1. Hallo Paul,
    daran „arbeite“ ich auch gerade. Allerdings sollen bei uns dreirädrige Seifenkisten angetrieben werden. Der Akkuschrauber müsste eine separate Welle mit kleinenem Ritzel antreiben, um die Eingeweide des Akkuschraubers zu entlasten. Das Ritzel am Cart müsste dann möglichst groß sein. Dünne Räder laufen besser als die dicken mit hohem Reibungswiederstand. Viel Power steht ja nicht zur Verfügung.
    Ich komme mehr von der praktischen Seite und finde deine Berechnungen schon mal ermutigend. Alles was du an Bauplänen für einen Antrieb findest, wäre für mich interessant. Weitere Infos bei erweitertem Kenntnisstand.
    Gruss TOM

  2. Hallo,
    wir müssen auch demnaechst in der Schule eine Seifenkiste mit Akkuschrauberantrieb bauen.
    İch wollte fragen, ob die Kraft eines Akkuschraubers reicht, um einen der 65kg wiegt zu tragen und würde gerne wissen wie die Übersaetzung am Besten waere?
    İch würde gerne auf Antworten bitten.

    MfG Abdulhamid

  3. Hallo, mich würde ja interessieren, wie man zwei Akkuschrauber als Fahrantrieb synchronisieren und an eine gemeinsame Energiequelle(Autobatterie) anschließen kann?

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