Rekuperation B - Abnahme der Bremsverzögerung

Ja bei dem Thema Leistungsentnahme aus leerem Akku stimme ich dir zu. Die Software lässt nur so viel Strom zu, dass die Spannung nicht in einen für den Akku schädlichen Bereich kommt. Und desto leerer der Akku dann ist, desto weniger Strom kann gezogen werden um die Spannung nicht zu unterschreiten und dadurch wird die nutzbare Leistung aus diesem Strom und der bis dahin noch am Akku anliegenden Spannung geringer.

Der Wechselrichter macht aus dieser Spannung dann die 3 Phasen für den Motor. Im e-Golf haben wir eine permanenterregte Synchronmaschine, da gibt es keine Anschlüsse über die man separat eine Erregung induzieren könnte. Ebenso bei den Asynchronmaschinen im Tesla Model S. Physikalisch gesehen macht der Wechselrichter nichts anderes als immer 2 IGBT Schalter so zu schalten, dass Plus vom Zwischenkreiskondensator (der direkt mit dem Akku verbunden ist und auf dessen Spannung geladen ist) zu einer der Wicklungen des Motors geschaltet und über den zweiten wieder zurück fließen man auf Minus. Es gibt ein Pulsmuster was alle 6 IGBT Schalter ansteuert und dadurch nacheinander die Spulen mit Strom versorgt. Aus Sicht einer Spule gibt es nur 2 Zustände: Spannung liegt an und Strom steigt oder Spannung liegt nicht an und der Strom sinkt. Der Strom fließt dann über die Freilaufdioden die immer parallel zu den IGBT Schaltern verbaut sind. Aus diesem Spannung ein vs Spannung aus steigt dann der Strom an oder er sinkt. Durch das passende Pulsmuster generiert man dadurch den gewünschten Sinusverlauf des Stromes. Da ist immer ein Ripple drauf, der größer wird, je kleiner die Schaltfrequenz ist. Indem man die 3 Spulen mit 120 Grad phasenversetzt steuert, entsteht das Drehfeld um den Motor drehen zu lassen. Die Frequenz des Drehfelds entspricht der Drehzahl des Motors (geteilt durch die Polpaarzahl falls größer 1). Beim Asynchronmotor dreht der Rotor je nach Last etwas langsamer (Schlupf) als das Drehfeld, da sonst im Kurzschlussläufer kein Gegenfeld erzeugt würde.

Dann kommt da noch der Leistungsfaktor ins Spiel. Die abgegebene Wirkleistung hängt schlussendlich vom Strom, Leistungsfaktor und Spannung ab. Die Spannung die man am Motor messen kann, ändert sich mit der Last und dem Leistungsfaktor. Leistungsfaktor 1 würde bedeuten Spannung mal Strom gleich Wirkleistung. Abzüglich Verluste natürlich.

Soweit die Betrachtung von außen. In der Regelungstechnik wird das mathematisch betrachtet und berechnet. Dort gibt es Ströme Id und Iq. An der Stelle hört es bei mir auf das erklären zu können, da ich mir das nicht bildlich vorstellen kann. Bin gespannt ob sich hier jemand findet der erklären kann wie es verschiedene Arten von Strömen geben kann (z.B. drehmomentbildender Anteil), obwohl alle gleichzeitig aus einer Phase des Wechselrichters kommen und man im Zeitbereich einfach nur einen Sinusstrom sieht...

Beim Verhalten vom Motor muss ich passen. Feldschwächbereich, Gegenmoment, ... Auch da bin ich gespannt ob es jemand erklären kann. Aber ich vermute, dass das prinzipiell nicht so einfach bildlich möglich ist. Sonst könnte das ja jeder und müsste das nicht studieren und nicht erst mathematische Grundlagen lernen...

Allerdings hieß es in Braunschweig, dass es physikalisch keinen Grund gibt mit dem Motor nicht bis Null zu bremsen. Das hat zumindest meine Vermutung bestätigt, dass es prinzipiell möglich sein müsste. Und bei der unsrigen permanenterregten Synchronmaschine ja umso mehr, weil es da eben keinen Schlupf gibt. Wegen der verbauten Magnete brauch man da ja keinen Erregungsstrom.

Vielleicht noch 2 Bilder um die Verwirrung zu beseitigen:

So sieht der Wechselrichter mit Motor schematisch aus mit Schaltern eingezeichnet statt IGBT/Freilaufdiode:

commons.m.wikimedia.org/wiki/F…ke.svg#mw-jump-to-license

Und so das Pulsmuster der Schalter und der Strom der dann durchs Ein- und Ausschalten steigt und fällt und mehr oder weniger nen Sinus abbildet:

google.com/search?q=scope+pwm+…=304#imgrc=AIVVgt8R0f9a6M

Kleine Korrektur bzw. Ergänzung:

- der Motor im e-Golf ist nicht fremderregt, sondern hat Permanentmagnete im Rotor.
Anm: wie die gebaut werden konnten wir beim 3. e-Golf-Treffen in Baunatal bestaunen. Die Rekuperations-Leistung ist also direkt proportional zur Drehgeschwindigkeit und wird entsprechend (sehr) klein, wenn das Fahrzeug sehr langsam wird.

- direkt abhängig von der Größe des Motors ist die Rekuperations-Leistung. Wenn die im ID. Neo höher ist, wie im e-Golf, dann (fast) ausschließlich, weil der Motor mehr Leistung hat. Da die Batterie größer ist, kann die natürlich auch mehr (Rekuperations)Energie aufnehmen.

P.S: die Zoe hat einen fremderregten Motor. Diese Bauweise bedingt auch den elektrischen Unterschied zum e-Golf und in Folge die Diskussion um die Sicherheit, Stichwort FI Typ B usw ...

Die Leistung muss ja auch nicht mehr hoch sein um bei niedrigen Geschwindigkeiten zu bremsen. Da reicht ja wenig Leistung mit viel Drehmoment.

Grenzfall: die Geschwindigkeit ist letztendlich 0, dann ist nix mehr mehr mit Moment. Das ist ja auch der Grund warum man eine mechanische Feststellbremse braucht. Meine instinktive Annahme ist, daß Rekuperation schon bei "nahe Null" nicht mehr ausreichend funktioniert.
Ich könnte mir aber sehr gut vorstellen, daß es eine technische Möglichkeit gibt, den Motor, dann aber aktiv, elektrisch zu bremsen und damit bis 0 abzubremsen. Das kostet aber - anders als bei reiner Rekuperation - Energie!
Meines Erachtens war die Tatsache, daß man bei 0 sowieso eine mechanische Bremse braucht, maßgeblich, um irgendwann "nahe 0" eben von Rekuperation auf mechanische Bremse umzuschalten.

Ja zum Festhalten ist die Bremse bestimmt sinnvoller als Strom zu spendieren. Nur wie du sagst: Grenzfall. Und es wird ja auch immer damit geworben für Elektroautos dass man das volle Drehmoment ab Drehzahl Null hat. Somit sollte man damit auch bremsen können bis fast Null.

Nochmal: es gibt einen grundlegenden Unterschied!
Beim Beschleunigen fließt zunächst - bei stehendem Rotor !!! - eine Menge Energie durch die Wicklungen des Stators und treiben den über Magnetfelder in eine Drehung, daher das erwähnte Drehmoment ab 0.
Eine ganz andere Sache ist die Rekuperation nahe 0: dort hat man kaum noch Drehmoment, denn die Rotation der Räder ist ja (fast) 0. Ergo wird auch kein Strom mehr induziert und somit kann auch keine Rekuperation (mehr) stattfinden.

Ja das ist schon klar. Aber was bedeutet denn nahe Null Upm? Der Motor dreht doch schon mit 80 Upm bei 1 km/h! Bin ziemlich sicher dass man da schon ein ganzes Stück von nahe Null weg ist.

Hier gibt es eine Chart, die sehr schön zeigt, daß ein Generator bei nahe Null Umdrehungen nur noch sehr wenig Energie liefert: fahrzeug-elektrik.de/Edee.htm ...



P.S: Laut @Helbig ist die Übersetzung beim eGolf 300 9,02. Das bedeutet bei 80 Upm, daß sich die Räder mit 8,9 Upm drehen. Bei einem Umfang von angenommen (!!!) 1,25m sind das rund 11 m Weg bzw. 0,7 km/h.

Nochmal, dass gilt nur im Motorbetrieb. Im Generatorbetrieb ist genau das Gegenteil der Fall.
Ich kann mir durchaus vorstellen, dass der Motorregler nicht die Spannung für den Motor anpasst um höhere Ströme zu erzeugen. Das wird aber sicher mit Pulsweitenmodulation erreicht. Im Generatorbetrieb kann man nicht zusätzlich steigern, speziell wenn nicht Fremderregt wird.
Du hast für den Antrieb volle Batteriespannung um Ströme zu generieren, im Generatorbetrieb kannst Du nur das Verarbeiten, wass der Motor Dir gibt. Um daraus eine Bremskraft zu generieren mußt Du Ströme fließen lassen:
I=U/R und P=U*I. Die Leistung ändert sich im Quadrat zur Änderung der Spannung, da in beiden Formeln das U betroffen ist.
Wenn der Motor nur noch 10V hergibt(bei welcher Geschwindigkeit auch immer), was will man da noch an Bremskraft generieren.

Gruß,
Burkhard

Das Moment ist direkt proportional zum Strom, nicht zur Leistung. Auch bei niedrigen Drehzahlen kann ein hoher Strom fließen. Ob er das tut wenn generatorisch gearbeitet wird (die Magneten sind immer da, also ist bei unserem Motor auch die Erregung immer da) oder ob da noch ein zusätzlicher Effekt wirkt, kann ich gerade nicht sagen zugegebernermaßen. Aber willst du damit sagen dass wir bei der Werksführung angelogen wurden? Der sagte uns dass es keinen Grund aus Motor und Getriebesicht gäbe nicht bis auf Null damit zu bremsen.

Unabhängig ob der Motor im generatorischen Betrieb nun das Bremsmoment aufbringen kann oder nicht: Mir scheint auch als hätten hier einige das Thema Drehmoment, Energie und Leistung noch nicht ganz verstanden. Aussagen wie "Generator liefert bei niedrigen Umdrehungen nur sehr wenig Energie" sind zwar völlig richtig, weil bei niedriger Drehzahl und konstantem Moment die Leistung eben gering ist und die Energie ein Produkt aus Drehzahl und Drehmoment ist. Aber eben genau aus diesem Grund BRAUCHT man die Leistung und Energie doch garnicht. WEIL man so langsam ist und wie mir vorhin ja vorgerechnet wurde nur noch wenige Wh Energie wegzubremsen sind. Was man braucht ist die Kraft, die durchs Drehmoment bestimmt ist. Und das ist hier nun die Frage wie hoch es sein kann bei der permanenterregten Synchronmaschine. Das oben verlinkte Diagramm mitnLink trifft hier überhaupt nicht zu, da es sich um das Diagramm einer Lichtmaschine handelt. Das sind Klauenpolmaschinen, eine Variante einer Asynchronmaschine. Ohne Schlupf wird dort kein Erregerfeld aufgebaut und deswegen kann sie natürlich gegen Drehzahl Null nichts mehr leisten.

Ich schaue mal ob ich ein Diagramm einer PSM Maschine finde.

Da muss ich zugeben, dass ich in der E-Motortechnik nicht ausgebildet bin, war bei Radio- und Fernsehtechnikern nicht soooo das Thema.
Ich muß Dir auch insofern Recht geben, dass man sieht, das auch in Stufe B bei niedriger Geschwindigkeit die Rekuperation nochmal ansteigt, wenn man das Bremspedal betätigt. Vermutlich hätte man in B ohne Bremspedal noch weiter runter bremsen können.
Vielleicht haben sich die Ingeneure auch was dabei gedacht. Z.B. dass man nicht tagelang oder gar wochenlang die mechanische Bremse nicht nutzt und bei dringendem Bedarf feststellt, dass sie gar nicht funktioniert weil festgegammelt.

Mir fehlt da letztenendes die Fachausbildung. Ich kann mir lediglich nicht vorstellen, dass bei <10 km/h der Motor noch so hohe Spannung erzeugen kann um auch hohe Ströme fließen zu lassen. Im gegensatz zum Anfahren, wo gerade die fehlende/geringe induzierte Spannung die hohen Ströme ermöglicht.

Ich halte mal lieber meinen Sabbel, eh ich noch (mehr) dummes Zeug schreibe .
Gruß,
Burkhard

Als Mathematiker kann ich da technisch nicht mitreden, aber ich muss en...
Die Annahme von 1,25m Umfang stimmt nicht. Die (Standard-) Räder des e-Golf sind 205/55R16. Also 16 Zoll = 40,64cm Felge und 55% von 205mm Reifenflanke, und die 2 mal = 22,55cm. Macht einen Durchmesser von 63,19cm und einen Umfang von 198,5cm. (Ist übrigens bei größeren Felgen wegen des dann niedrigeren Reifenquerschnitts fast genauso).

Das mal (genaueren) 8,87 1/min (Upm) ergibt = 17,6 m/min oder 1,056 km/h, oder umgekehrt, bei 1 km/h liegen ca. 75,8 1/min an.

Nur mal so.

Na da war ich doch nah dran mit meinen 80 RPM

Wie gesagt, ich hab auch kein besonders tiefes Verständnis von Motoren. Wenn ich Umrichter getestet habe, dann aber oft nur im sogenannten 1Q Betrieb, das heißt mit ganz niedrigem COS phi von etwa 0,05. Also nur auf eine Drossellast. Da fließt dann ein sehr hoher Blindstrom, der mehr die Freilaufdioden im Leistungsmodul als die IGBT belastet, weil die IGBT recht kurze Sinuschaltzeiten haben und nur recht wenig Wirkleistung raus kommt. Aber ich kann von daher mit Gewissheit sagen, dass man bei den niedrigen ohmschen Anteilen auch schon bei wenigen Volt bis zu mehrere Hundert Ampere haben kann. Dieser Strom könnte dann (wenn das der Motor wirklich macht, bin mir wie gesagt auch nicht so sicher) durchaus das hohe Drehmoment zum Bremsen erzeugen, ohne dass viel Leistung umgesetzt wird, weil das Auto ja nicht mehr schnell ist.

Aber genau den gleichen Gedanken mit der mechanischen Bremse hatte ich auch. Vielleicht ist das die Methode die Bremsscheiben rostfreie zu halten, ohne dabei nennenswert Verschleiß und Verluste zu generieren. Leider hat man keine Anzeige bei der man sieht wann die mechanische Bremse dazu kommt. Ich hätte so eine immer gern um nur gerade so stark zu bremsen dass die mechanische Bremse noch nicht dazu kommt. Bei Geschwindigkeiten über 40 km/h hat man das ja, weil man dann sieht wie das Rekuperieren in den Begrenzer geht. Aber darunter geht die Rekuperationsleistung ja nicht mehr bis auf Anschlag hoch.

So hat halt jeder "sei Päckle zom draga"! ... Danke für die Korrektur: meine Annahme war in der Tat zu weit von der Realität weg!

Rein theoretisch KÖNNTE mittels "Umkehrschub" bis 0km/h ohne mechanische Bremse realisiert werden. Allerdings wäre die elektrische Belastung wohl derart unschön, dass es definitiv unklug wäre, selbst wenn aus Getriebetechnischer Sicht nichts dagegen spräche.

Mhhhh, nicht ganz: bei der Rekuperation ist die elektrische Leistung bei höheren Geschwindigkeiten wesentlich höher. Die meiste Energie wird üblicherweise zu Beginn der Bremsphase benötigt: sieht man auch im AID, wenn man mal bei 120 km/h stark bremst. Nach der Formel E(kin)=1/2 m x v² nimmt die kinetische Energie mit abnehmender Geschwindigkeit quadratisch ab und deshalb wird bei fast Stillstand eigentlich auch nur noch sehr wenig Energie benötigt ... wobei die Zeit bis Stillstand natürlich noch davon abhängt, wie stark ich am Schluß noch verzögere: steige ich am Ende voll in die Eisen, dann brauche ich in der Tat (nochmal) "richtig" Energie.

Als Techniker kenne ich die hier diskutierten Grundlagen sehr gut und bestätige das Geschriebene

Aus aktuellem Anlass möchte ich das ursprüngliche Thema trotzdem noch einmal aufgreifen:

Rekuperation B - Abnahme der Bremsverzögerung

Mir geht es nun seit mehreren Wochen genauso. Der Abstand von Reku-Stufe 3 zu B ist nur noch gering.
Beim AID ist das bei 50km/h ein halber grüner Balken, den ich dazubekomme.
Dabei ist der grüne Strich immer voll ausreizbar, der Akku also nicht voll und nicht fast voll.

Wohne auf einer Anhöhe und lasse den Stromer bergab immer mit Rekuperation abbremsen. Ich betätige an der Einmündung jetzt regelmäßig aktiv die Bremse. Das war vorher nicht erforderlich, ging nahezu allein durch Stufe B, wenn nötig eine Stillstandsbremsung am Schluss.

Es zeigt sich auch im Fahrbetrieb und bei höheren Geschwindigkeiten (Landstraße und bergab)

Hat jemand von euch das auch schon gehabt oder sich damit bereits abgefunden?

Stromer hat jetzt 8600 km, 4400 km davon mit mir zurückgelegt. EZ 02.2019

Im Mai war der erste Marder drin, hat es sich nur bequem gemacht. Ist ja recht viel Platz für so ein kleines Ding...
Nichts sichtbar angeknabbert, das macht der nächste vielleicht. Dem habe ich eine kleine Spielwiese eingebaut.

Ich kann damit leben, wüsste trotzdem gern ob es auch Andere bei ihrem Fahrzeug bemerkt haben...

Gruß Frank

Zu den Stufen kann ich nicht viel sagen, da ich immer im B-Modus fahre. Gelegentlich mal D zum segeln. Wohne auch am Hügel und merke nichts davon das der B-Modus zu wenig bremst. Außer im Winter und Akku fast voll.