Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

DirkLangohr
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Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon DirkLangohr » Do 15. Aug 2019, 14:21

Hallo zusammen,

immer wieder gibt es Diskussionen und Streitigkeiten darüber ob das ERS Sytem vom Porsche oder vom Toyota besser sei. Diese Diskussion wird leider mit viel Un- bis Halbwissen geführt. Außerdem ist sie emotional stark geladen und ziemlich unnötig. Deswegen habe ich mich dazu entschlossen, wie von den Kommentatoren im Silverstone Stream vorgeschlagen, die Diskussion ins Forum zu verlagern. Um nicht wieder mit besagtem gefährlichen Un- und Halbwissen konfrontiert zu werden und weil es mich selbst interessierte wie die Kräfteverhältnisse exakt aussehen, habe ich einige Untersuchungen angestellt. Näeres dazu gibt es in einem PDF welches ich erstellt habe. Dabei bin ich wirklich ins Detail gegangen, sodass wir jetzt nicht nur eine Untersuchung haben über die Stärke der KERS Systeme sondern auch eine Menge Hintergrundwissen. Ich kann verstehen wenn sich jemand nicht alles durchlsesen möchte, auch wenn ich persönlich es für sehr interessant halte. Deswegen sage ich es direkt vornweg, meine Schlussfolgerungen finden sich auf den Seiten 14 und 15. Ich habe versucht meine Erkentnisse so gut wie möglich mit Bildern zu belegen, ein großteil der Seiten sind also gepflastert mit Screenshots. Viel Spaß beim lesen, ich freue mich auf Diskussionen über die neuen Erkentnisse! Bis zum nächsten Rennen!

Der Driveordner mit allen Dateien(Fotos und MoTeC Ordner sind gezipt): https://drive.google.com/open?id=1s6ryZ ... c5n-1HnEDA

Mit freundlichen Grüßen
Christopher Neugbeauer


eSKaeS
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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon eSKaeS » Do 15. Aug 2019, 15:48

Schön und anschaulich zusammengefasst, Respekt dafür. Für mich persönlich allerdings keine große Überraschung, wenn ich mir die realen Eckdaten und Konzepte ansehe auf denen beide Fahrzeuge basieren. Der Toyota hat den stärkeren Punch aus den Kurven und regeneriert in absoluten Zahlen auch mehr, hat dafür weniger Speicherkapazität, weniger nutzbare Energie pro Runde. Der Toyota ist eher der Sprinter während der Porsche der Langstreckenläufer ist. Je Länger die Strecke, umso vorteilhafter für den Porsche, da er seine Kapazität und sein höheres Limit pro Runde ausspielen kann während er auf der langen Runde ohnehin genug regeneriert um sich keine Gedanken um das Energiemanagement machen zu müssen (Extrembsp. LeMans). Je kleiner Strecke ist, umso besser für den Toyota, da er seine Beschleunigung und seine bessere Regeneration ausnutzen kann. Die Kapazität und das Limit pro Runde kann der Porsche auf kurzen Strecken im Rennen nicht ausspielen da er ansonsten in 2-3 Runden leerlaufen würde, während der Toyota mehr regeneriert und so theoretisch mehr ERS pro Runde nutzen kann ohne in Gefahr zu geraten dass die Batterie leerläuft (Extrembsp. Spielberg).

Die Frage ist jetzt nur, was für Schlussfolgerungen zieht man daraus? Ist der eine LMP OP? Ich würde sagen nein, eher liegen manche Strecken dem Einen besser als dem Anderen, aufgrund der unterschiedlichen Charakteristik. Im Grunde so wie es auch in der GT3 der Fall ist. Ausserdem ist es aufgrund des Luftmengenbegrenzers (was man schön an den Topspeeds beider LMP in deinem Vergleich sieht) auch fair dass der Porsche das bessere ERS System hat, da er mehr davon abhängig ist, als der Toyota. Allgemein würde ich sagen, dass man beim Porsche deutlich mehr auf das ERS achten muss als beim Toyota, um im Rennen nicht leerzulaufen und so extrem viel Zeit zu verlieren. Zumal man beim Porsche mit leerer Batterie dazu noch deutlich mehr Zeit verliert, da er schon ohne Luftmengenbegrenzer den schwächeren Verbrenner besitzt (das wird durch den Restirictor also noch verstärkt) und auch weniger Energie pro Runde regeneriert, es somit länger dauert bis er wieder sein optimales Boosting Pattern nutzen kann. Man muss also das ERS besser managen können, um das volle Potenzial des Porsches ausnutzen zu können und wird härter bestraft wenn man es nicht kann. High Risk, High Reward, so wie es sein sollte.


DirkLangohr
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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon DirkLangohr » Do 15. Aug 2019, 17:43

Bis auf die Sache mit dem ohnehin schwächeren Porschemotor gebe ich dir volkommen recht. Ohne BoP erledigt der Porsche den 0 auf 160 Sprint in 0,26 Sekunden weniger als der Toyota und hat eine höhere Topspeed.
Zweck meiner Aufstellung/Untersuchung/wie auch immer man es nennen möchte war es nie ein Auto als OP darzustellen, sondern das KERS Thema zu beenden. Um sagen zu können ob ein Auto OP ist müsste das Kurvenverhalten, die Fahrbarkeit, der Spritverbrauch und wie einfach oder schwer es ist ein gutes Setup zu kreiren für jede Strecke einzeln untersucht werden. Und selbst dann fehlt der Faktor Mensch, welcher vor allem wenn man das fahrereische Können einberechnet mindestens 70% ausmacht. Aber das sind überlegungen über die BoP und die sind höchstens für die nächste Saison interessant.


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Finus04
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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon Finus04 » Do 15. Aug 2019, 17:56

Toyota TS 040 Hybrid:
Ottomotor:
3,7 Liter (382 kW/520 PS) + Elektromotor: (354 kW/480 PS
Porsche 919 Hybrid:
Ottomotor:
2,0 Liter (370 kW) + Elektromotor: 184 kW (2014), 294 kW (2015)

Toyota im Idealfall 1000PS, Porsche 664 PS
Und in der WEM fahren die Porsche nocht mit 100% Restriktor was die Leistung des Verbrenners dann noch einmal um 50-70PS senkt.
Und gerade Le Mans hat gezeigt das der Porsche da hoffnungslos unterlegen war, das gleiche wird auch wieder in Road Amerika sein.


DirkLangohr
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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon DirkLangohr » Do 15. Aug 2019, 19:18

Sorry, ich verstehe nicht wie du auf 664PS kommst...
https://de.wikipedia.org/wiki/Porsche_919_Hybrid
Vorletzter Absatz im Abschnitt Technik.

Bitte beachte außerdem, das kein Hersteller die exakten Werte angeben wird und das Assetto Corsa nicht 1:1 die Realität abbildet. In Assetto Corsa ist die Beschleunigung sowie Topspeed des Porsches ohne BoP die des Toyotas klar überlegen. Und AC ist das einige was wirklich wichtig für uns ist. Wie kommst du auf deine 50 bis 70 PS Verlust durch den Restriktor? Hast du dafür Beweise oder ist das nur eine ungenaue Schätzung deinerseits?

Edit: Ich habe dem Driveordner im Ausgangspost zwei Screenshots angehängt, es handelt sich dabei um die PS und NM Kurven von Porsche und Toyota. Kalkuliert wurden sie vom Content Manager anhand der engine.ini, power.lut und ui_car.json


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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon Andre Wolf » Do 15. Aug 2019, 19:25

Wo der Porsche unterlegen ist und wo der Toyota unterlegen ist, bzw wer überlegen ist. Ist doch wurscht. Wir haben ne BOP die auch funktioniert. Inklusive des Gewichtsstrafen system. Aber ihr habt den Audi leider Vergessen ( Bitte nochmal mit Audi )

Wir haben alle 3 Fahrzeuge abgestimmt der 2015er Porsche ist raus weil der nicht angepasst werden kann. (Da sind die Unterschiede zu groß)
Zumindest kann man mit Porsche , Audi & Toyota auf fast jeder Strecke die gleiche Zeiten fahren bzw. der Audi ist nicht ganz so schenll, kommt dafür ne Runde (je nach strecke auch 2 Runden) weiter.

Das ERS System ist bei alle 3 Fahrzeugen verschieden.

Der Audi hat den Geringsten KERS. Dafür schnelle Aufladung der Batterie, diese ist halt nicht so groß lässt sich ganz schnell aufladen (2x gebremst batterie voll)
Der Toyota hat ebenfalls geringes KERS , ebenfalls schnelle Aufladung der Batterie und die Batterie ist mittelgroß aber zumindest lässt sie sich immer laden, mit Bremsen.
Der Porsche hat viel KERS. Dafür Geringe Aufladung der Batterie weil Batterie "groß" aber Verbrauch vom KERS beim drücken ebenfalls groß. lässt sich schlecht laden. Im schlimmsten Fall muss man Charge runden fahren.

Spritsparend fahren So wie ich das beobachtet habe fahren hier viele mit dem LMP volle Kanne Mann kann ebenso mit Toyota und Audi Spritsparend fahren viele fahren die Autos in den ROTEN BEREICH was einfach sinnlos Sprit zieht. Wenn mann relativ schnell schaltet kann mann nicht nur Sprit sparen sondern auch KERS.

Zum guten Schluss von meiner Seite. Es war freie Autowahl der Großteil hat sich für Porsche entschieden 2 Mann für den Audi und 1 für den Toyota.

Also alles gut, jeder hat für sich das beste Auto gewählt.


Mut steht am Anfang des Handelns , Glück am Ende.
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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon DirkLangohr » Do 15. Aug 2019, 19:35

Den Audi habe ich nicht gemacht da er in der Diskussion nie eine Rolle gespielt hat. Das so viele den Porsche gewählt haben sollte mMn schon zu denken geben. Du hast recht, beim früheren schalten hat der E-Motor mehr Leistung, gerade beim Porsche aber kommt die Power erst bei 3000 bis 4000 Umdrehungen. Wie man sieht ist der Toyota am stärksten im obersten Drehzahlbereich, früher zu schalten würde uns also aktiv Leistung kosten. Da sind aber Diskussionen über die ich mich zwar freue, die aber sowieso erst für die nächste Saison interessant werden (mitten in der Saison die BoP zu ändern wäre mMn ein Schlag ins Gesicht aller benachteiligten und nicht vertretbar).


DirkLangohr
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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon DirkLangohr » Do 15. Aug 2019, 19:52

Nachtrag zum Audi: Er fährt in der 2MJ Klasse, sein Schwungrad (er nutzt ein kinetisches System zur Energiespeicherung, es wurde von Williams für die ersten Gehversuche von KERS in der Formel 1 entwickelt) speichert 1523,8kj, das sind 300kj weniger als der Toyota. Sein Verbrauch liegt bei nur 183,714kj/Sekunde, deutlich weniger als Toyota und Porsche. Die Laderate liegt bei heftigen 454,886kj beim Bremsen. Insgesamt kann er pro Runde 10,89 Sekunden boosten, maximal 8,3 Sekunden am Stück. Das ist länger als der Toyota aber natürlich kürzer als der Porsche.


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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon eSKaeS » Fr 16. Aug 2019, 00:57

@Finus Ich denke deine Daten sind so nicht 100% korrekt, da du anscheinend die Porsche 919 Hybrid von 2014/15 angenommen hast, es werden hier allerdings die Porsche Hybrid 919 von 2016 gefahren. Der Englische Wikipedia Eintrag ist da genauer: "Because of a new World Endurance Championship regulation that restricted the amount of available electrical energy and fuel by 8%,[42] Porsche's engineers redesigned the vehicle's engine to be lighter and produce around 480 to 495 hp (358 to 369 kW).[36] Within the car's kinetic energy recovery system, the electric motor on the front axle, the power electronics and a new generation of lithium-ion battery cells in the in-house designed car battery were optimised to produce more horsepower.[36] The power delivered by the front axle was more than 400 hp (300 kW) with a cumulative total of 900 hp (670 kW) from both the car's front and rear to an 800-volt battery.[42]" - kurz übersetzt, der Verbrennungsmotor des 2016er 919 sollte also um die 480 bis 495 PS stark sein, zumindest die 900 PS Gesamtleistung zusammen mit dem ERS System sind im Assetto Datenblatt korekt vermerkt. Von den Rundenzeiten an sich waren die Porsche in den letzten Jahren den Toyotas unterlegen. Wenn man allerdings den 2016er Porsche gegen den 2014er Toyota antreten lässt sieht die Sache schon wieder anders aus, allein weil die Hybridsysteme von 2014 auf 2015 einen enormen Sprung gemacht haben. Ich bin mir ziemlich sicher, dass der Porsche 919 2016 gegen den TS040 2014 auf LeMans bessere Karten hat, trotz des Restrictorgeschuldetem Topspeeddefizits, da er einfach aus mehr Ecken deutlich länger ERS nutzen kann und dadurch einfach so viel mehr Zeit gut macht, als er auf den Geraden durch die paar KM/h Unterschied verliert.

Ich denke etwas allgemeines Hintergrundwissen weshalb diese Unterschiede bei den ERS Systemen existieren kann nicht schaden von daher würde ich einfach mal meine 2cents beisteuern. 2014/2015 war vom technischen Standpunkt die goldene Ära der LMP1, es gab 3 (Wenn man Nissan dazuzählt sogar 4) Große Hersteller in der LMP1 Klasse, die für jedes ihrer Fahrzeuge ein komplett anderes Konzept für ihre Hybridsysteme entwickelt hatten.

-Audi hatte über Williams die Technologie für ein Schwungradsystem erhalten und weiterentwickelt, also ein System in dem die zurückgewonnende Energie aus den Bremsvorgängen genutzt wurde um ein Vakuumgelagertes Schwungrad auf bis zu 45000 Umdrehungen pro Minute zu beschleunigen. Das Gehäuse des Schwungrads kann man sogar im Cockpit sehen wenn man sich darin etwas umschaut (Eine große schwarze Box mit einem elektrischen Gefahrensymbol darauf). Der Vorteil des Schwungradsystems war, dass man das Schwungrad relativ schnell mit kinetischer Energie "aufladen" und man sie ebenso schnell wieder abrufen konnte. Ausserdem war das Schwungradsystem zur damaligen Zeit weniger Fehleranfällig und Verschleißbehaftet als die noch nicht ausgereiften Elektrischen Speichertechniken. Zudem, das ist allerdings nur meine persönliche Theorie, ich habe leider nirgends wirklich handfeste Nachweise für meine Behauptung gefunden, entstand beim Betrieb weniger Wärme als bei den elektrischen Systemen, weshalb man quasi das Gewicht für eine aufwendigere Kühlung mit dem Gewicht des Schwungrads "getradet" hat. Der Audi R18 von 2014 befand sich in der 2MJ-Kategorie, konnte also pro Runde 2MJ an Energie abrufen, was von allen LMPs in dieser Meisterschafft am Geringsten ist. Man hatte bei Audi zwar zum damaligen Zeitpunkt die Technologie für eine MGU-H (also eine Motor Generator Einheit welche die Hitze am Auspuff in elektrische Energie umwandelt und nutzen kann um entweder den Turbolader oder das Schwungrad zu beschleunigen und so Energie auf der Geraden zu gewinnen) allerdings hat man nach den Tests nicht den gewünschten Performancezuwachs erhalten und auf den Einsatz in der Saison verzichtet. Deshalb kann der Audi auch nur auf der Bremse Energie regenerieren.
-Nissan hatte zwar auch ein Schwungradsystem (ein extrem Heftiges noch dazu, welches das Schwungrad auf bis zu 60000 Umdrehungen pro Minute beschleunigen konnte und sich die äußeren Ränder dieses Schwungrads mit bis zu 2facher Schallgeschwindigkeit bewegten) allerdings hat dafür das komplette Fahrzeug an sich ein ganz anderes Konzept verfolgt als alle Anderen. Aufgrund dessen dass der Nissan in AC allerdings nicht gefahren wird kürze ich das ganze an der Stelle lieber ab und mache mit dem Nächsten weiter. Wer dennoch Interesse an diesem Fahrzeug hat, der YouTuber Aidan Millward hat ein gutes Video dazu gemacht, wo er die sehr detailiert die Entwicklungs und Renngeschichte dieses einzigartigen Experiments von einem Rennwagen erklärt: https://www.youtube.com/watch?v=RzAZ7zNAu3E
-Toyota entschied sich im Jahr 2014 dazu sogenannte Superkondensatoren als Speichermedium für ihr Hybridsystem zu verwenden. Superkondensatoren haben den Vorteil dass sie genau wie das Schwungradsystem sehr schnell große Mengen an Energie (diesmal allerdings in elektrischer Form) speichern und wieder abgeben konnten. Um diesen Vorteil voll nutzen zu können, entschied man sich dazu gleich 2 MGU-Ks jeweils an Front- und Heckachse einzusetzen (Das ist wohl auch der Hauptgrund, weswegen der Toyota auch ohne MGU-H mehr Energie regeneriert als der Porsche und mehr Punch beim rausbeschleunigen besitzt). Superkondensatoren besitzen dafür den Nachteil, dass sie nicht so viel Speicherkapazität besitzen wie ein Akku (wie Porsche ihn einsetzt) und (hier wieder persönliche Theorie ohne Wasserdichten Nachweis) durch das schnelle elektrische Laden und Entladen sehr viel Hitze entstehen muss, für die ein aufwendigeres Kühlsystem entwickelt werden musste. Der Toyota von 2014 war in der 6MJ Kategorie, konnte also 6MJ Energie pro Runde nutzen.
-Porsche nutzte von Anfang an Akkus als Speichermedium, die sich ab 2016 auch allgemein durchsetzten, denn ab dieser Saison verwendete ausnahmslos jeder LMP1 nur noch Akkus als Speichermedium. Akkus besitzen wie bereits erwähnt den Vorteil dass sie sehr viel Speicherkapazität besitzen, dafür allerdings nicht so schnell geladen und entladen werden können wie Audis Schwungradsystem oder Toyotas Superkondensatoren. Diesen Vorteil nutzt der Porsche dafür aus indem er als einzigster LMP1 in der 8MJ Klasse angesiedelt ist, also 8MJ und damit die meiste Energie pro Runde verwenden kann. Dazu verfügt er neben einer MGU-K an der Frontachse auch über eine MGU-H, kann also als einzigster LMP1 in diesem Wettbewerb auch Energie auf der Geraden regenerieren.

Ich entschuldige mich vielmals für meine Klugscheisserei, allerdings sind die LMP1 wahrscheinlich die Klasse, die mich von technischer Seite am meisten fasziniert haben und mit denen ich mich am intensivsten auseinandergesetzt habe. Ich hoffe dass ich mit meinen Erklärungen zumindest einen von euch dazu gebracht habe zu verstehen, warum genau die Fahrzeuge derart unterschiedliche Charakteristiken in ihrem Hybridsystem besitzen und vielleicht auch zu verstehen, weshalb ich die LMP1 für die technisch interessanteste Klasse dieses Jahrzehnts halte ^^


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Finus04
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Re: Die KERS Systeme von Porsche und Toyota

Beitragvon Finus04 » Fr 16. Aug 2019, 06:53

Nee Nee alles gut, ich war nur mal wieder blind, ab und zu sollte man auch darauf achten welche Einheit hinter den Zahlen steht, ich hab aus Versehen einmal die PS und einmal KW genommen.
Wenn man das korrekt umrechnet kommt man beim Porsche auf ca 900 PS beim. Trotzdem hat er von Haus aus weniger Leistung als der Toyota.
Dazu kommt bei uns eben noch die 100% Restrictor, wie viel Leistung das genau ist könnte man ausrechnen wenn man weiß wie groß der Luftmengenbegrenzer beim Porsche ist und wie viel die 100% den Durchmesser verringern. Die 50-70 PS dürften allerdings stimmen man merkt es auch an den Zeiten mit und ohne Restrictor.
Andre hat da aber das einzig Richtige in dieser Diskussion geschrieben, es gab freie Fahrzeugwahl, die BoP und die Strecken waren vorher allen bekannt, jeder konnte also vorher testen und sich dann das passende Fahrzeug aussuchen.
Wir haben auch die Autos auf verschiedenen Strecken getestet, 3 von uns waren mit anderen Autos schneller als mit dem Porsche und trotzdem haben wir uns für den 2016er entschieden und das hatte nichts mit Verbrauch oder der Leistung zu tun. Ganz im Gegenteil, meiner Meinung nach ist bei der Streckenauswahl das KERS des Porsche sogar seine Schwachstelle denn es ist teilweise richtig schwierig zu händeln.
Die letzten 3 Rennen passten vom Streckenlayout gut zum Porsche, das KERS reichte immer pro Runde aus, er rekuperierte pro Runde genug so das es da keine Probleme gab, dementsprechend konnte man die Vorteile des Porsche sehr gut ausnutzen. Aber es werden mindestens noch 3 Strecken kommen wo man beim Porsche mit dem KERS wieder in Schwierigkeiten kommen wird. Deshalb ist diese Diskussion eigentlich relativ sinnfrei.
Eine BoP auch in real ist immer ein Kompromiss. Eigentlich müßte man damit die immer gleich ist für jede Strecke/ Renndistanz eine neue BoP machen damit alle auf gleichem Level sind.
Da stellt sich aber auch die Frage wer soll das machen? Dazu sind hunderte von Runden auf jeder Strecke mit jedem Auto mit verschiedensten Fahrzeugen notwendig, das ist für ein Forum und die Forenleitung nicht machbar. Also bleibt nur damit zu leben, es ist ein Kompromiss der mal gut und mal weniger gut funktioniert.



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