// Spannung und Motorkonstante
Ein bürstenloser Nabenmotor hat eine feste Motorkonstante, oft als KV in Umdrehungen pro Volt angegeben. Die Leerlaufdrehzahl ergibt sich näherungsweise aus KV mal Spannung. Steigt die Spannung von 36V auf 48V, wächst die theoretische Drehzahl um etwa ein Drittel. Genau daher kommt das höhere Endtempo, nicht aus mehr Kapazität.
// Leistung, Strom und Verluste
Leistung ist Spannung mal Strom. Bei gleicher Stromgrenze liefert ein 48V System also rund ein Drittel mehr Leistung. Umgekehrt gilt: für dieselbe Leistung fließt weniger Strom. Da die ohmschen Verluste mit dem Quadrat des Stroms steigen, sinken Kabel- und Wicklungsverluste spürbar. Der Wirkungsgrad verbessert sich dadurch leicht.
// Wärmeentwicklung
Weniger Strom bedeutet weniger Wärme in Kabeln, Steckern sowie Wicklungen. In den MOSFETs entstehen dagegen zwei Arten von Verlusten: Durchlassverluste hängen am Strom, Schaltverluste an der Spannung. Bei 48V steigen die Schaltverluste, die Durchlassverluste sinken. Unterm Strich bleibt der Controller bei vernünftigen Stromgrenzen im grünen Bereich.
// Spannungslage unter Last
Jede Zelle bricht unter Last ein. Der Spannungsabfall hängt am Innenwiderstand sowie am Strom. Zwei Packs in Reihe teilen sich den Strom nicht auf, sie sehen beide denselben. Deshalb muss der Zusatzakku strommäßig zum Hauptakku passen. Ein schwaches Pack zieht die gesamte Systemspannung nach unten und begrenzt die Leistung.
// Controller, MOSFETs, Kondensatoren
- MOSFETs sind meist für deutlich über 60V spezifiziert und haben damit Reserve
- Elkos im Zwischenkreis müssen die höhere Spitzenspannung dauerhaft aushalten
- Spannungsspitzen beim Schalten kommen zur Nennspannung hinzu
- Die Unterspannungserkennung der Firmware arbeitet mit festen Schwellen
// Warum die Serienfirmware blockiert
Die Steuerung prüft die Akkuspannung gegen einen erlaubten Bereich. Liegen 48V an, wertet sie das als Fehler der Spannungsüberwachung und meldet Error 24. Custom Firmware wie SHFW erlaubt es, diese Prüfung für den Batterie-Mod anzupassen. Ohne diesen Schritt bleibt der Roller stehen.
// Hauptakku plus Zusatzakku
In Reihe addieren sich die Spannungen, die Kapazität in Amperestunden bleibt die des schwächeren Packs. Die verfügbare Energie in Wattstunden steigt trotzdem, weil jede Amperestunde nun bei höherer Spannung entnommen wird. Beide Packs sollten ähnliche Zellgüte sowie ein passendes BMS haben.
// Ladeprinzip
Zwei in Reihe geschaltete Packs mit eigenem BMS werden getrennt geladen. Ein gemeinsames Ladegerät über die Reihenschaltung wäre für die BMS nicht sauber trennbar. Getrenntes Laden hält außerdem die Ladeschlussspannung je Pack sauber. Steht ein Pack dauerhaft leerer, altert es schneller.
// Reichweite realistisch betrachtet
Der Wirkungsgradgewinn ist real, aber klein. Wer die neue Leistung nutzt, fährt schneller und verbraucht dadurch mehr. Der Luftwiderstand steigt quadratisch, die nötige Leistung sogar mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit. Reichweitengewinn gibt es also nur bei zurückhaltender Fahrweise.
// Grenzen des Systems
- Der Motor bleibt derselbe, seine thermische Grenze verschiebt sich nicht
- Dauerlast am Berg bringt den Controller schneller an die Temperaturgrenze
- Mechanik wie Bremsen sowie Reifen ist auf Serientempo ausgelegt
- Die Betriebserlaubnis erlischt, damit bleibt nur privates Gelände