Die regenerative Bremsung: Wie der Motor bremst und gleichzeitig (etwas) die Batterie auflädt
Bei einem E-Scooter dient der Motor nicht nur zum Beschleunigen: er kann auch zum Bremsen verwendet werden, indem ein Teil der Energie zurück zur Batterie geleitet wird. Dies ist die regenerative Bremse. Sie ist praktisch und spart Bremsbeläge, hat aber auch Einschränkungen, die man kennen sollte, insbesondere bei einem leistungsstarken Gerät.
Das Wichtigste
- Beim regenerativen Bremsen funktioniert der Motor als Generator: Er verlangsamt das Rad und erzeugt dabei Strom.
- Dieser Strom lädt die Batterie zwar etwas, aber die daraus resultierende Reichweitenerhöhung bleibt im normalen Betrieb eher gering.
- Volle Batterie, die Batterie kann keinen weiteren Strom aufnehmen: Die elektrische Bremsleistung wird reduziert oder ganz abgeschaltet.
- Es ersetzt niemals die mechanischen Bremsen, die allein in der Lage sind, das Fahrzeug unter allen Umständen zum Stillstand zu bringen.
Der Motor wird zu einem Generator
Ein Motor mit Permanentmagneten erzeugt eine Spannung an seinen Anschlüssen, ähnlich einer Fahrraddynamo. Beim elektrischen Bremsen unterbricht das Steuerungssystem die Stromzufuhr zum Motor und kehrt seine Funktion um: Es lässt den Motor Strom in die entgegengesetzte Richtung fließen. Dieser Strom erzeugt ein Drehmoment, das der Rotation entgegenwirkt, wodurch sich das Rad verlangsamt.
Bei der vektoriellem Ansteuerung (FOC) ist es sehr einfach: Der Drehmoment-Sollwert wird negativ. Der Controller regelt den Bremsstrom genauso präzise wie den Beschleunigungsstrom, was ein progressives und dosierbares Bremsen ermöglicht.
Wohin fließt die Energie?
Die Bewegungsenergie des Elektrorollers wird in Elektrizität umgewandelt. Ein Teil dieser Energie geht als Wärme im Motor und im Controller verloren; der Rest durchfließt den Controller und wird wieder in die Batterie zurückgeführt. Der Leistungsteil des Controllers arbeitet dann umgekehrt: Er erhöht die Spannung des Motors, sodass sie höher ist als die Batteriespannung, um die Batterie aufladen zu können.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten erzeugt der Motor nur wenig Spannung, wodurch die elektrische Bremsleistung schwach wird. Er kann das E-Scooter nicht im Stillstand zum Anhalten bringen und verhindert auch nicht, dass es an einem Hang wegrollt.
Wie viel Energie wird tatsächlich zurückgewonnen?
Weniger als man vielleicht im normalen Betrieb vermuten würde. Auf ebenem Untergrund wird der Großteil der Energie in Luftwiderstand und Reibung umgewandelt, nicht in Bremsung. Der Vorteil ist deutlicher in der Stadt, wo es viele Stopps gibt, und insbesondere bei langen Abfahrten. Der Hauptvorteil der elektrischen Bremse liegt woanders: eine sanfte und gleichmäßige Bremswirkung sowie Bremsbeläge und -scheiben, die weniger verschleißen.
Die Grenzen, die man kennen sollte
Akku vollständig geladen
Ein vollständig geladener Akku kann keine weitere Ladung akzeptieren. Der Bremsstrom würde die Spannung der Zellen über die zulässige Grenze erhöhen. Das Batteriemanagementsystem (BMS) oder die Steuerung reduziert dann die elektrische Bremsleistung, oder schaltet sie sogar ganz ab. Die praktische Konsequenz: Wenn der Akku voll ist und man sich am oberen Ende eines Abhangs befindet, kann die elektrische Bremse deutlich schwächer sein als gewöhnlich.
Der maximale Ladestrom des Akkus
Ein Akku akzeptiert beim Laden weniger Strom als beim Entladen. Der beim Bremsen an den Akku zurückgegebene Strom muss unter dieser Grenze bleiben, da sonst das Batteriemanagementsystem (BMS) abschalten kann, was das gesamte System lahmlegen würde. Bei einem einstellbaren Controller werden der Bremsstrom des Motors und der an den Akku zurückgegebene Strom separat eingestellt.
Die Spannung des Controllers
Beim Bremsen steigt die Spannung über die Batteriespannung hinaus. Ein Controller ohne ausreichenden Spannungsspielraum kann bei starkem elektrischen Bremsen, insbesondere bei voller Batterie, beschädigt werden. Das ist einer der Gründe, warum ein Controller mit ausreichend Spielraum gewählt werden sollte, wie in unserem Controller-Ratgeber erklärt.
Die Haftung
Bei einem E-Scooter mit Einzelmotor wirkt die elektrische Bremse nur auf ein Rad. Bei starker Bremsung, insbesondere auf nasser Fahrbahn, kann dies zum Schleifen führen. Die Bremskraft lässt sich wie bei einer mechanischen Bremse dosieren.
Werkstatt-Tipp.
Verlassen Sie sich niemals ausschließlich auf die elektrische Bremsanlage, um zum Stehen zu kommen. Sie kann ohne Vorwarnung versagen, entweder bei voller Batterie oder bei einem Defekt. Die mechanischen Bremsen müssen immer in der Lage sein, das Fahrzeug alleine zu stoppen; bei einem leistungsstarken E-Scooter sind hochwertige Bremsen unerlässlich.
Häufig gestellte Fragen
Warum hat mein elektrischer Bremsmotor bei voller Batterieladung eine geringere Leistung?
Der Grund dafür ist, dass der Akku den beim Bremsen erzeugten Strom nicht mehr aufnehmen kann. Der Controller oder das Batteriemanagementsystem (BMS) reduziert die elektrische Bremsleistung, um die Akkuzellen zu schützen. Sobald der Akku etwas an Spannung verloren hat, sollte die normale Funktion wiederhergestellt sein.
Erhöht die regenerative Bremsung die Reichweite deutlich?
Im normalen Betrieb bleibt der Vorteil eher gering. Er ist stärker spürbar in der Stadt, wo es viele Stopps gibt, und bei längeren Abfahrten. Der eigentliche Vorteil liegt in der sanfteren Bremswirkung und der geringeren Abnutzung der mechanischen Bremsen.
Kann das elektrische Bremssystem die Batterie beschädigen?
Wenn der Ladestrom höher eingestellt ist als der, den die Batterie akzeptiert, führt dies zu einer schnelleren Erwärmung und Alterung der Batterie und kann einen Ausfall des Batteriemanagementsystems (BMS) verursachen. Bei korrekter Einstellung ist er sicher.