Den meisten Menschen ist nicht bewusst, wie viel Energie beim Bremsvorgang verschwendet wird. Fahrzeuge in Bewegung erzeugen eine beträchtliche Menge an kinetischer Energie. In herkömmlichen Bremssystemen wird Reibung genutzt, um diese Bewegungsenergie in Wärme umzuwandeln und das Fahrzeug so zu verlangsamen. Leicht dissipiert diese Wärme, was bedeutet, dass ein Großteil der erzeugten Energie nicht mehr nutzbar ist. An dieser Stelle kommt das Konzept der regenerativen Bremsung ins Spiel.
Die Idee für dieses System im Automobilbereich geht auf das Jahr 1967 zurück, als die American Motor Car Company (AMC) ein Bremssystem entwickelte, das elektrische Energie zurückgewinnen konnte. Heute sind viele produzierte Elektrofahrzeuge (EV) und Hybride (HEV) mit dieser innovativen Bremsentechnologie ausgestattet. Das System erhöht die Effizienz des Fahrzeugs, indem es die beim Bremsen erzeugte kinetische Energie nutzt, um die Batterie des Elektroautos wieder aufzuladen. Dieser Energierückgewinnungsmechanismus verlängert nicht nur die Reichweite des Fahrzeugs, sondern verringert gleichzeitig den mechanischen Verschleiß der Bremsen.
WIE FUNKTIONIERT DAS SYSTEM?
In einem konventionellen hydraulischen Bremssystem sind es Reibungskomponenten wie Bremsbeläge und Bremsscheiben, die den Großteil der Arbeit zur Verlangsamung des Fahrzeugs verrichten. Bei der Verwendung von Rekuperationsbremsen ist jedoch der Elektromotor die Hauptkomponente des Systems. Wenn die Bremsen des Elektroautos betätigt werden oder der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt, arbeitet der Motor in umgekehrter Richtung. Dies lässt ihn rückwärts laufen und erzeugt einen Widerstand an den Rädern. Dabei wirkt er als elektrischer Generator und erzeugt Strom, der anschließend in den Batterien gespeichert wird.
Bei der Mehrheit der Elektro- und Hybridfahrzeuge wird dieser Energierückgewinnungsmechanismus in Kombination mit dem standardmäßigen hydraulischen Bremssystem verwendet. Das bedeutet, dass ein hydraulisches Drehmoment angewendet wird, wenn das Rekuperationsbremssystem (RBS) nicht genügend Bremskraft bietet, um das Fahrzeug zu stoppen. Ein regenerativer Bremsregler steuert diesen Wechselprozess zwischen den Systemen und hilft gleichzeitig dabei, Dauer und Stärke des Bremsvorgangs zu bestimmen. Einige Systeme ermöglichen das sogenannte „One-Pedal-Driving“, was bedeutet, dass das RBS in der Lage ist, das Fahrzeug vollständig zum Stillstand zu bringen, sobald der Fahrer das Gaspedal loslässt, ohne die Bremspedale zu betätigen.
DIE VORTEILE UND GRENZEN DER REKUPERATIVEN BREMSE
- Die fortschrittlichste RBS-Technologie hat das Potenzial, bis zu 70 % der kinetischen Energie zurückzugewinnen, die beim Bremsen normalerweise verloren gehen würde.
- Bei effizienter Nutzung kann sie zu einem leichten Anstieg der Elektroauto-Reichweite führen, auch wenn dies oft nur ein marginaler Unterschied ist. Je länger der Ladezustand der Batterie aufrechterhalten wird, desto weniger Energie oder Kraftstoff wird verbraucht.
- Einer der Hauptvorteile dieses Hybridsystems ist, dass es die hydraulischen Bremskomponenten entlastet, was deren Lebensdauer erhöht. Dies wiederum senkt die gesamten Wartungskosten.
- Die Effizienz und die Menge der zurückgewinnbaren Energie hängen von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie Wetterbedingungen, Temperatur, Fahrzeugalter, Gelände und Schwankungen des Motordrehmoments. Beispielsweise wird das Bremssystem bei der Bergabfahrt wahrscheinlich über längere Zeiträume aktiviert, was mehr Energie als üblich erzeugt. Größere und schwerere Fahrzeuge haben einen größeren Schwung und produzieren daher mehr Energie.
- Einige Menschen bemängeln das Bremsgefühl von RBS im Vergleich zu konventionellen hydraulischen Bremsen. Manche beschreiben das Pedal als zu weich oder „schwammig“. Automobilhersteller haben dafür Lösungen entwickelt, die in neueren Elektrofahrzeugmodellen zu finden sind. Mercedes-Benz hat dieses Problem beispielsweise durch die Hinzufügung eines Pedalkraftsimulators gelöst, der den Widerstand herkömmlicher Bremsen nachahmt.
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN (FAQ)
⚠ Wie lange halten Bremsen in einem regenerativen Bremssystem?
Es scheint keine eindeutige Antwort auf diese Frage zu geben. Es ist eine Tatsache, dass der Elektromotor einen Teil der Last und des Drucks von den hydraulischen Komponenten nimmt, da diese in einem regenerativen Bremssystem weniger genutzt werden, was zu geringerem Verschleiß führt. Dennoch wird Besitzern von EV und HEV empfohlen, auf die Verschleißanzeigen der Bremsbeläge zu achten und die Komponenten des Bremssystems regelmäßig überprüfen zu lassen.
Elon Musk machte eine kühne Aussage auf Twitter, dass die Bremsbeläge eines Tesla ein Fahrzeugleben lang halten würden. Auch wenn an dieser Aussage ein Körnchen Wahrheit sein mag, sind Faktoren wie Fahrgewohnheiten und das Fahrumfeld zu berücksichtigen. In einer aktuellen Umfrage zu Toyota-Hybriden gaben 60 % der Befragten an, dass die Bremsbeläge und Bremsscheiben ihres Toyota-Hybridfahrzeugs länger als 100.000 Meilen hielten, und 20 % berichteten, dass die Komponenten sogar länger als 200.000 Meilen hielten. Die Ergebnisse wären wahrscheinlich von Marke zu Marke ähnlich.
⚠ Kann man die regenerative Bremse deaktivieren?
Die kurze Antwort auf diese Frage lautet Nein. Tesla hat die Technologie so entwickelt, dass der Fahrer die Standardeinstellungen auf ein niedrigeres Level der Rekuperation anpassen kann, eine vollständige Deaktivierung ist jedoch nicht möglich. Andere Hersteller von Elektrofahrzeugen, wie Jaguar, bieten unterschiedliche Rekuperationsmodi an.