Was ist regeneratives Bremsen?

In den ersten zwei Monaten, in denen ich ein Elektrofahrzeug fuhr, schwankte ich jedes Mal vorwärts, wenn ich vom Gaspedal ging. Es fühlte sich an, als würde man ein Handbuch in die Länge ziehen. Es hat eine Weile gedauert, meinen rechten Fuß neu zu trainieren. Wenn ich jetzt einen Mietwagen mit Benzinmotor fahre, fühlt sich das Fahren falsch an, als ob die Bremsen kaputt wären.

Regen bedeutet, dass der Motor rückwärts läuft. Wenn Sie beschleunigen, entzieht der Motor Strom aus dem Paket und dreht die Räder. Wenn Sie langsamer werden, drehen die Räder stattdessen den Motor. Motor wird zum Generator. Der Strom fließt zurück zur Batterie. Nicht kompliziert.

Wie viel Energie tatsächlich zurückkommt

Marketingabteilungen lieben es, eine Effizienzsteigerung von rund 30 % zu erzielen. Die reale Welt ist chaotischer. Ich habe mein Model 3 sechs Monate lang beim Pendeln in Atlanta daten-geloggt. Gemischte Autobahn- und Landstraßen, mäßiger Verkehr. Die Regenerierung hat etwa 18 % der von mir eingesetzten Energie wiederhergestellt. Nicht 30.

Das Fahren in der Stadt ist besser. Stop and Go bedeutet mehr Bremsvorgänge. Ein Kumpel, der in einem Rivian-Van für Amazon liefert, sieht 25 % oder mehr. Er bleibt ständig stehen. Wenn Sie mit 70 Meilen pro Stunde auf der Autobahn fahren, berühren Sie kaum die Bremsen. Regen tut dort fast nichts für Sie.

Die 30 %-Zahl ergibt sich aus idealen Testzyklen. Wiederholte Stopps ab 60 Meilen pro Stunde mit maximaler Regeneration. Niemand fährt so.

Bergfahrten sind die Ausnahme. Als ich letzten Herbst von Asheville herunterkam, beobachtete ich, wie der Batteriestand über etwa 40 Meilen bergab von 54 % auf 71 % anstieg. Das fühlte sich wie freie Energie an. Natürlich habe ich es beim Aufstieg verbrannt.

Das Problem des kalten Wetters

Dies ist der Teil, den niemand genau erklärt, bevor Sie ein Elektrofahrzeug kaufen.

Lithiumzellen nehmen im kalten Zustand keine Ladung an. Die Ionen bewegen sich zu langsam. Fließt Strom in eine kalte Zelle, erhält man eine Lithiumbeschichtung auf der Anode. Dauerhafter Schaden. Daher unterbricht das BMS die Regeneration, wenn der Rucksack kalt ist.

Wie kalt? Variiert je nach Hersteller. Mein Auto unterbricht die Regeneration grundsätzlich bei Temperaturen unter 20 Grad Fahrenheit. Zwischen 20 und 45 Grad Fahrenheit ist die Regeneration reduziert, vielleicht sogar halb so stark. Es fühlt sich an, als ob die Bremsen beim ersten Mal nicht mehr funktionieren würden. Sie treten auf das Pedal und erwarten eine starke Verzögerung, und das Auto rollt einfach. Die Reibungsbremsen fangen dich auf, aber es gibt eine mentale Lücke.

Tesla hat eine Vorkonditionierungsfunktion hinzugefügt, die die Batterie erwärmt, wenn Sie die Navigation auf einen Supercharger einstellen. Funktioniert hervorragend zum DC-Schnellladen. Trägt nicht zur morgendlichen Regeneration auf dem Weg zur Arbeit bei, da der Rucksack beim Verlassen noch kalt ist. Manche Besitzer lassen die Kabinenheizung vor dem Abflug 20 Minuten lang laufen, nur um die Batterie aufzuwärmen. Verschwendet Energie, um Energie zu sparen. Die Mathematik funktioniert nicht immer.

Hyundai und Kia scheinen das besser verstanden zu haben. Der Ioniq 5 nutzt die Batterieheizung aggressiver. Besitzer in Minnesota berichten von nutzbarer Regeneration bis hin zu niedrigeren Temperaturen als bei Tesla. Könnte ein chemischer Unterschied sein, könnte eine Softwareoptimierung sein. Kia wird es nicht sagen.

Volle Batterie, keine Regenerierung

Auf 100 % aufladen und bergab fahren. Wohin geht die Regenerationsenergie?

Nirgends. Das BMS blockiert es. Der Akku ist voll. Eine volle Lithiumzelle kann keine weitere Ladung aufnehmen, ohne Schaden zu nehmen. Das Auto überträgt also die zusätzliche Last auf die Reibungsbremsen. Bei manchen Fahrzeugen wird es auch über einen Widerstand als Wärme abgeleitet. So oder so verlierst du die Energie.

Ich habe das auf die harte Tour gelernt, als ich ein Skigebiet verließ. Am Vorabend auf 100 % aufgeladen, um die Reichweite zu maximieren. Es ging 12 Meilen lang mit einem Gefälle von 7 % bergab. Regen war im Grunde während des gesamten Abstiegs von der Strecke abgekommen. Habe die Reibungsbremsen stärker betätigt, als ich wollte. Die Pads wurden heiß genug, um zu riechen.

Beginnen Sie Ihre Bergtouren mit 80 % oder weniger, wenn es zu Beginn deutlich bergab geht. Die Foren sind voll von Leuten, die das herausgefunden haben, nachdem sie ihre Bremsen repariert hatten.

Einige neuere Fahrzeuge sind hier intelligenter. Der Lucid Air hält die Ladung tatsächlich unter 100 %, wenn er aus der Navigation weiß, dass ein langer Sinkflug bevorsteht. Sollte bei jedem Elektrofahrzeug Standard sein. Das ist es nicht.

Schadet die Regenerierung der Batterie auf lange Sicht?

Kurze Antwort, wahrscheinlich nicht.

Die Ladeimpulse durch die Regeneration sind kurz. Eine halbe Sekunde bis vielleicht zehn Sekunden. Dann eine Lücke. Dann ein weiterer Puls. Dieses Ein-{4}}Aus-Muster unterscheidet sich davon, wenn man das Gerät an ein Ladegerät anschließt und es eine Stunde lang mit konstantem Strom versorgt.

Einige Forscher am NREL veröffentlichten im Jahr 2022 Daten, die darauf hindeuten, dass gepulstes Laden tatsächlich zellenschonender sein könnte als Konstantstrom. In den Ruhephasen können sich die Lithiumionen innerhalb der Elektrode neu verteilen. Weniger Konzentrationsgradientenstress. In dem Artikel ging es nicht speziell um Regeneration, aber die Ladungsprofile sind ähnlich.

Flottendaten von Taxiunternehmen, die Modelle 3 in New York einsetzen, zeigen keinen messbaren Unterschied in der Verschlechterung zwischen Fahrern mit hoher -Regeneration und niedriger-Regeneration. Der Zustand des Rucksacks variierte bei 150.000 Meilen stärker mit der Häufigkeit des Gleichstrom-Schnellladens und dem Klima als mit den Regenerationsgewohnheiten. Die Stichprobengröße betrug jedoch nur etwa 40 Autos. Nicht schlüssig.

Ich habe mit einigen Batterieingenieuren darüber gesprochen. Der Konsens scheint darin zu bestehen, dass die Regenerationsstromwerte innerhalb des sicheren Dauerwertes für moderne EV-Zellen liegen. Ein 75-kWh-Akku erzeugt bei einem 50-kW-Regenerationsimpuls nur 0,67 °C. Das ist nichts. Das Ladegerät Ihres Telefons erreicht wahrscheinlich 1 °C.

Das, was Lithiumbatterien tötet, ist Hitze und Zeit bei hohem Ladezustand. Regen trägt auch nicht viel dazu bei. Wenn überhaupt, reduziert es die SOC-Belastung am oberen Ende-durch die Rückgewinnung von Energie, für die Sie sonst einen Anschluss benötigen würden.

Ein Pedal vs. Blended

Das Ein-Pedal-Fahren bedeutet starke Regeneration, sobald Sie vom Gaspedal gehen. Mit Ausnahme von Vollstopps können Sie durch die Stadt fahren, ohne das Bremspedal zu betätigen. Der BMW i3 war hier Vorreiter. Tesla hat es kopiert. Die meisten Elektrofahrzeuge bieten es jetzt als Option an.

Blended-Systeme fühlen sich eher wie ein normales Auto an. Leerlauf beim Abheben, Regeneration nur beim Betätigen der Bremse. Das Auto kombiniert regeneratives und Reibungsbremsen nahtlos. Du spürst den Übergang nicht.

Was ist besser? Hängt davon ab, was Ihnen am Herzen liegt.

Ein Pedal gewinnt mehr Energie zurück. Einfache Physik. Sie bremsen mit Rekuperation über eine längere Strecke. Im Blended-Modus wird der Segelanteil durch Luftwiderstand und Rollreibung verschwendet.

Blended ist für die Passagiere einfacher. Meine Frau wird beim Fahren mit nur einem Pedal krank. Die ständige Beschleunigung-Verzögerung-Beschleunigung-Verzögerung stört sie. Wenn sie im Auto ist, schalte ich in den Blended-Modus. Ruhigere Fahrt, weniger Regeneration, alle sind glücklicher.

Die Lebensdauer der Bremsbeläge ist mit einem Pedal deutlich länger. Ich habe mit den Originalbelägen 48.000 Meilen zurückgelegt und sie sehen kaum abgenutzt aus. Ein Mechaniker erzählte mir, er habe gesehen, wie Teslas mit dem ersten Satz Beläge 100,{5} Meilen zurückgelegt hätten. Die Pads funktionieren grundsätzlich nur während der letzten paar Meilen pro Stunde eines Stopps und in Paniksituationen. Der Nachteil besteht darin, dass die Rotoren bei Nichtbenutzung Oberflächenrost entwickeln können. Einige Händler empfehlen gelegentliches starkes Bremsen, um sie zu beseitigen.

Die seltsamen Randfälle

Das Regenerationsverhalten bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten variiert stark zwischen den Herstellern.

Bei den meisten Elektrofahrzeugen lässt die Regeneration unterhalb von etwa 5 Meilen pro Stunde nach. Bei Schrittgeschwindigkeit kann der Motor keinen Nutzstrom erzeugen. Reibung übernimmt. Aber der Übergangspunkt und wie sanft er sich anfühlt, ist unterschiedlich.

Der Porsche Taycan verfügt über die sanfteste Regeneration bei niedriger Geschwindigkeit, die ich je erlebt habe. Auch Audi e-tron GT, gleiche Plattform. Da ist eine deutsche Ingenieurskunst im Gange. Tesla ist anständig, aber nicht so poliert. Einige der günstigeren Elektrofahrzeuge fühlen sich in dieser Übergangszone ruckartig an. Der Chevy Bolt bekam diesbezüglich schon früh Beschwerden. Spätere Software-Updates haben geholfen.

Auf rutschigem Untergrund werden die Interaktionen der Traktionskontrolle interessant. Die Rekuperation bremst nur die Antriebsräder. Bei einem Elektrofahrzeug mit Heckantrieb bedeutet das, dass die Hinterradbremsen nur durch Rekuperation betrieben werden. Wenn Sie beim Abbremsen auf Eis stoßen, kann das Heck austreten. Die meisten Stabilitätskontrollsysteme unterbrechen die Regeneration, wenn sie Schlupf feststellen. Manche machen es besser als andere.

Ich hatte noch nie ein Problem, aber ich habe Berichte von frühen Model S-Besitzern gelesen, die auf Schnee durchdrehten, als die aggressive Regeneration die Traktion der Hinterräder überforderte. Tesla hat dies angeblich in späterer Software besser abgestimmt. Schwer zu überprüfen.

Fazit

Die Regenerierung ist einer der tatsächlichen Vorteile von Elektrofahrzeugen gegenüber Verbrennungsmotoren. Sie erhalten Energie zurück, die sonst zu Bremsstaub und Hitze werden würde. Die realen Gewinne sind geringer als in den Broschüren behauptet, aber dennoch sinnvoll, insbesondere im Stop-and-go-Verkehr.

Das kalte Wetter und die Einschränkungen bei vollem Akku sind real und ärgerlich. Planen Sie um sie herum oder leben Sie mit reduzierter Effizienz. Der Nachteil, kein Benzin zu kaufen, besteht darin, sich mit den Besonderheiten der Batteriechemie zu befassen.

Es dauert etwa einen Monat, bis Sie Ihren Fahrstil angepasst haben. Danach fühlt es sich normal an. Die Rückkehr zu einem Benzinauto fühlt sich primitiv an. Das ist der Regenerationshaken.