Recuperation and Powermenagement (Powertrain

Recuperation and Powermenagement (Powertrain

As i am still riding a Audi A6 1,9tdi Diesel,i experience so often the zero injektion rolling at forseen stops or litte downhills, i am not sure that the Tesla S can keep his movement energie always in allmost complete use .If there is only one quantaty speedreductive ,decellerative (brakeing) power on the E-generating Motor (Recuperation ),there would result no perfekt movementenergie keeping .At the Diagram Watt/ml shows at speed less than 10 mi/h an increase of Consumption to mile.
Few people in BRD riding EVs noticed the sudden and strong braking when stepping off the driving pedal .
i imagine even if you minimize the step on the pedal,it results in a state of poor eficiency.
i hope the Motormenagement engineers have a thought on a very driving-situation adaption.
it certainly needs an extreme sensitive continously regulating device and might include the sensing of
up and down hill street degree .
the inverse decreasing efficiency at low speed and probably at decelerating conditions would be disadvantagous to a carburativ car up to the momemt you press the clutch.
Please give a notice about that
Michael Gürtler

Dear Volker an Teslas .Latest notice after my by volker translated issue:
i made a simple mistake when finding out the promotive Energie in my Audi A6
40% degree of efficiey at 40 m/h ; means 4,20L x 40% is 1,76 L /100Km
the content of Kwh is 10,4 / 1 Liter Dieseloil , so it is about 18,5 KW / 100 km .
At 30% its still 14,5 Kw/ 100Km.
This is not that good like the Tesla!
You proceeded very good in easy going of your vehicels.

mitrovic | February 22, 2011

I did not really understand. Sounds to me like a computer translation, but is probably due to my own poor english.

Do you talk about "sailing" with the car?
I asked a Tesla man once, and he told me that they were actually thinking about such a mode.

But now with my experience with my roadster I must say, that if you lift the pedal only a bit you enter something like a "sailing mode"

VolkerP | February 22, 2011

Hello Michael,

comparing the zero injection of an Audi TDI with the TESLA drive train offers some differences.
driving a Tesla Roadster, you control acceleration and deceleration mostly with just the "gas" pedal. Lifting off your foot will start recuperation. Kinetic energy is transformed to battery charge with some 85% efficiency. This is independent of your current speed and the "efficiency" diagram you mentioned.

Electric propulsion is really nearly zero friction. The motor can turn with the same RPM without using energy, or converting electricity to motion, or converting motion to energy.

In Deutsch:

Die Schubabschaltung beim Audi TDI ist nicht recht vergleichbar mit dem TESLA Antriebsstrang.
Den Tesla Roadster beschleunigt und bremst man fast nur mit dem "Gaspedal". Beim "Gas zurücknehmen" startet die Rekuperation, je mehr, desto stärker. Die Bewegungsenergie wird in Batterieladung umgewandelt, dabei liegt der Wirkungsgrad bei etwa 85%. Dies ist unabhängig von der Geschwindigkeit und es hat auch nichts mit dem "ineffizienten" Energieverbrauch bei niedrigen Geschwindigkeiten zu tun.

Das ist ja das schöne am Elektromotor: praktisch reibungsfrei. Bei der gleichen Drehzahl kann der Motor leer laufen, oder aus Strom Drehmoment produzieren, oder umgekehrt. Es ist alles unter Kontrolle der Leistungselektronik, und die ist wirklich ausgefeilt bei TESLA.

Volker.Berlin | February 22, 2011

There was another thread recently that covered this subject in some detail:

Dr.Med Michael ... | February 24, 2011

AS i understand now the regulation is so fine that you may get the right distance to reach the gained lower velocity always changing
massmoving into elektric energy . this means when you get into
reducing speed there is a choice how much of brakeing is aplied.
But that seems lacking in the german EVs .
Thanks much for the information

Timo | February 24, 2011

I could not understand half of what you just said. Maybe if you write it in German and Volker here translates it to us?

Dr.Med Michael ... | February 25, 2011

Sehr geehrter Volker ,sehr geehrte Tesla Konstruktuere ,die Berichte in deutschen Medien sprechen von abrupt und stark einsetzender Verzögerung ,wenn der Fuss vom Fahrpedal eine EVs genommen wird.
Ich folgere daraus ,daß das Elektromobil nicht am gewünschten Ort zum Stillstand kommt oder die mindere Geschwindigkeit erreicht,ohne durch reibungsbremsen kinetische Energie zu verlieren,oder gar durch erneutes Stromgeben nachzubessern.Es braucht also ein drehzahlunabhängiges fein regulierbares Bremsmoment (kpm ).Es ist also elektrisch dem "Motor als Generator",Recuperator , eine von mir zu bestimmende mechanische Last aufzuerlegen.Kann das der Tesla wirklich?

An dem Diagram Watt /Mile versus Geschwindigkeit ist mir der steile Anstieg des elektrischen Verbrauchs bei minimalen Geschwindigkeiten unter 9 m/h aufgefallen, dieser ist der wohl nahezu konstant über alle Fahrbetriebsbereiche stromziehender Motorsteuerung anzulasten, (und weiteren Verbrauchen). Dieser Fahrzustand ist bei Verkehrstau häufig.Eine geschwindigkeite- proportionaler Eigenverbrauch der Motorsteuerung wäre wünschenswert.

Ist der dargestellte Tesla am Verzögern im Bereich unter 9ml/h , wäre die
,vielleicht auch automatische herstellbare,Totalabschaltung der Steuerung wünschenswert.Sonst ist die Reibungsbremse jetzt
energieerhaltender als die stromverbrauchende Recuperation.

Mein Audi A6 1,9 tdi verbraucht bei fast konstanter Geschwindigkeit von ca 75Km/h ,ca 45 ml/H 4,2 L / 100Km .
Nehme ich den Wirkungsgrad zu 40%(das ist recht hoch geschätzt) sind das 1,05 L oder 11Kwh / 100Km
für Vortreib des Audis. Der Wagen ist 12 Jahre alt und ich frage warum der Tesla nicht wesentlich leichter laufen kann,und erheblich weniger Kwh /Km braucht.So stellt es sich doch in den Diagrammen dar .
Ps.: Ich muss immer die Bremsscheiben wegen Korrosion wechseln und die Bremsbeläge sind noch nicht abgefahren ;das wünsche ich mir vom Tesla auch .
Danke für Ihre promte Antworten
Herzliche Grüße
Michael >Gürtler

Volker.Berlin | February 25, 2011

According to some German press, says Michael, regen "in some EVs" kicks in abruptly and very strongly when lifting the pedal. He assumes that this will make it hard to coast or to decelerate in a controlled fashion such that the vehicle smoothly comes to a stop where it needs to.

Moreover, Michael says that the PEM draws a certain amount of power regardless of vehicle speed. When coasting or only slightly decelerating, the regen does not generate enough power to supply the PEM, i.e., the total power consumption is still positive (batteries cannot be filled b/c power draw from PEM is larger than power gain from regen). In this particular situation, Michael suggests to shut off the PEM, which he assumes is only needed to accelerate or regenerate.

Another point he makes is that under ideal conditions (constant speed at 75kmh/45mph) his 12-year-old Audi A6 1.9 tdi consumes 4.2l/100km (56mpg). When he compares this to the published figures for the Model S, he finds that the Model S needs almost the same amount of energy to propel forward. He wonders why the improvement in this regard is seemingly so low when comparing the 1999 Audi to the 2012 Tesla.

Finally he remarks that he has never worn down the brakes of his Audi and only needed to replace the disks due to corrosion. He hopes that Tesla can achieve a similar level of quality and low maintenance.

Volker.Berlin | February 25, 2011

> Es ist also elektrisch dem "Motor als Generator",Recuperator , eine von mir zu bestimmende mechanische Last aufzuerlegen.Kann das der Tesla wirklich?

Die Zusammenfassung aus dieser Diskussion ist: Ja, das klappt beim Roadster sehr gut. Die Leute, die schon Erfahrungen mit dem Roadster sammeln konnten, bestätigen, dass es überraschend gut funktioniert und sich sehr natürlich anfühlt. Keineswegs abrupt oder heftig.

The summary from the cited thread: The roadster's "gas" pedal very smoothly changes from acceleration to coasting to deceleration/regen. It is hard to believe and you probably have to try it, or take the word from those who tried it in the Roadster.

VolkerP | February 25, 2011

DISCLAIMER: this is a translation of the previous post, not my own post. It am native German speaker. My English might look a bit weird to anyone else - VolkerP
Dear forum readers,

according to EV test reports in German media, there is an immediate and strong deceleration when lifting the foot from the accelerator.
I assume it will be hard to come to a stop at the desired location only by that. You either would use the friction brakes in addition or accelerate again.
So what is needed is electronic regeneration control that is finely adjustable and independent of RPM. I wonder if the TESLA really can do this?

I noticed the sharp increase of power consumption at 9mph in the diagram showing watts/mile. This is presumably the motor control electronics (plus ancillary devices) and is independent of speed. It would be good if motor control electronics would reduce its power consumption at low speed.
When braking at speeds lower than 9mph, the motor power electronics should be shut down. It would be more efficient to use the friction brakes than to recuperate the electric energy and lose it to the control electronics.

My Audi A6 1.9 tdi uses 4,2L/100km at constant speed of 75km/h (that is 56mpg at 60mph). Assuming 40% efficiency (a high estimate) that would be 1,05L/100km (225mpg) or 11kWh/100km to propel the car. It is 12 years old and I wonder, why doesn't the Tesla run far better and uses less kWh? That's what I read from the diagrams.

P.S. I have to change friction brake disks because they corrode and the brake pads show no wear. That's what I would like to have from a Tesla, too.

Volker.Berlin | February 25, 2011

> Eine geschwindigkeite- proportionaler Eigenverbrauch der Motorsteuerung wäre wünschenswert.

Da bin ich nicht so sicher, ob ich mir das wirklich wünsche. Das schöne an einem konstanten Verbrauch ist ja, dass er auch konstant bleibt, wenn ich schneller fahre. Das heißt, wenn die Straßen frei sind und das Wetter gut kann ich mit demselben Verbrauch (nur bezogen auf die Motorsteuerung) viel mehr km zurücklegen. Ist doch wunderbar.

Even if it were feasible to have a PEM power consumption that goes linear with speed, I do not think that it is desirable. It is an advantage of constant consumption that, on a sunny day with free highways, you can go vastly more miles without consuming any more power (with regard to the PEM). I think that's very nice!

> Ist der dargestellte Tesla am Verzögern im Bereich unter 9ml/h , wäre die
,vielleicht auch automatische herstellbare,Totalabschaltung der Steuerung wünschenswert.

Das wird nicht komplett gehen. Das "Geheimnis" von Teslas großen Reichweiten liegt in der Batteriepflege. Ein Teil der Energie wird aufgewendet, um die Batterien zu kühlen bzw. zu heizen. Die dafür notwendige Energie ist aber im Vergleich zu der so gewonnenen Kapazität vernachlässigbar. Mit anderen Worten: Bei einer Totalabschaltung wäre zwar der messbare Stromverbrauch in dem Moment geringer, die Akkus würden aber wesentlich an Leistungsfähigkeit einbüßen so dass am Schluss Deine Reichweite kleiner wird statt größer.

Totally shutting down the PEM is not possible. Teslas "magic sauce" is in the battery management, heating and cooling the batteries as required. Shutting down the battery management may reduce the power consumption at that moment, but it will also reduce the range and the life span of the batteries by a far greater amount. Thus, when shutting down the PEM, you will effectively loose range rather than save range.

Timo | February 25, 2011

My Audi A6 1.9 tdi uses 4,2L/100km at constant speed of 75km/h (that is 56mpg at 60mph). Assuming 40% efficiency (a high estimate) that would be 1,05L/100km (225mpg) or 11kWh/100km to propel the car. It is 12 years old and I wonder, why doesn't the Tesla run far better and uses less kWh? That's what I read from the diagrams.

Your estimate is off a bit. Gasoline energy content is very high, your Audi has about 20% efficiency, while Roadster has about 70% efficiency (there are no charts about Model S yet).

One liter of gasoline contains 34.8MJ of energy or about 9.7kWh, so your Audi uses 40.74kWh to go 100km at 75km/h.

At that same time Roadster uses 200Wh/mile at that same speed, so for 100km that is 12.5kWh. About 3.26 times better, and only one about one third of that is drivetrain loss, while in ICE car almost 4/5 of the loss is drivetrain loss, much more than aerodynamic or rolling resistances.

Douglas3 | February 25, 2011

Volker EU#P1: The Roadster takes a little over an amp when stopped, so I don't think the PEM takes any significant power when it's not active. Also the Regen is quite smoothly controllable.

Volker.Berlin | February 25, 2011

Volker EU#P1: The Roadster takes a little over an amp when stopped, so I don't think the PEM takes any significant power when it's not active.

That's probably true for the PEM itself, but not necessarily for the battery temperature control. Heating or cooling the battery certainly must draw measurable power, but as I said, this is obviously something you cannot shut down at will (and at the end of the day it saves more power than it draws).

Also the Regen is quite smoothly controllable.

You are preaching to the converted. ;-)

Brian H | February 25, 2011

I believe he was preaching to Dr. MM! Who seems somewhat confused.

Brian H | February 25, 2011

Just a not for translators: "Recuperation" is not the English term; it is "regeneration", or "regen" for short.

Douglas3 | February 25, 2011

"That's probably true for the PEM itself, but not necessarily for the battery temperature control. Heating or cooling the battery certainly must draw measurable power, but as I said, this is obviously something you cannot shut down at will (and at the end of the day it saves more power than it draws)."

The Roadster doesn't heat the battery unless it is plugged in (and not in Storage mode). If it's plugged in it keeps the battery a few degrees above freezing. This is done mainly for performance reasons.

The battery is cooled to preserve battery life, although it has to get pretty warm before that kicks in. The A/C is pretty efficient, though, so it doesn't draw all that much compared to the pack capacity.

Dr.Med Michael ... | February 26, 2011

Dear Volker ,dear Tesla people,
now i understand ,that the keeping of the right temprature is highly more important than any other wishes .
But is´nt it true that slow going ,less than 9 m/h ,in too dense trafic, will consume Watt/ Mile like going 50 m/h .
Exactly that is the bad habit of carburant cars ;
the demand of Movement energy is low at slow going ,but you have to put on so much.
And the descending of Entopie down to heat is not avoided yet.
Lithium batterie doest beat the carburant motor in this sense .

i still dream of standing still with my car , not willingly (these bad circumstances ) , and no-thing will ask for energy (this would compansate my feeling).

Mi Gü

Brian H | February 26, 2011

Dr. MM;
No, the peak efficiency is about 18 mph, IIRC. Slow driving, with frequent use of regen, is far lower in Watts/mile. Density of traffic is no problem; it actually helps with range.

Dr.Med Michael ... | February 27, 2011

Dear Brian,
thanks for your note ,
as you have the expirience and i have none i trust on you at that matter.
And it makes me thinking more positive about the Tesla EV .

Still i am thinking kritical about what happpens if i run out of
batterie elekticity and no Outlet found .
Would it be possible to carry a 10 kw 230 V AC gasoline generator (400 dollars only maybe 70lbs. )in the trunk at long distances and led it feed to the motor ,bypassing the Batterie .I know that is hybrid and no EV anymore .woundering also if feed in the EVs Inlet how the
distribution batterieways / straight to motor and what comes for the motor.

Timo | February 27, 2011

Simple answer is no. A bit more complex is that, yes you can carry such device in trunk, but you can't recharge batteries with it unless car is parked.

You just need to plan your trips so that there is some recharging point in your way. Almost anything can be used, so in practice you can't find yourself completely stranded without chance to recharge. It just might take quite a long time if it is usual 230V@10A wall outlet.

Sitting into traffic jam uses only teeny weeny bit of electricity, you can practically stay there for a week with full battery before it is empty, so there just isn't any traffic jam that can cause you any trouble. Trouble comes with high speed roads without planning ahead where to charge (at about 20mph Roadster range is about 400 miles, at 75mph only 170 miles).

Vawlkus | February 28, 2011

On the plus side, there are a LOT more outlets for electricity than there are gas pumps in the world.

Not all of them are high current, but it'll still give you power to move.

Volker.Berlin | February 28, 2011

Ich sag das, was Timo meint, nochmal auf Deutsch und mit meinen eigenen Worten / Similar argument as what Timo said in my own words (and in German):

Nachdem wir alle jahrzehntelang Autos mit Verbrennungsmotoren gefahren sind, ist diese "Denke" so eingefahren, dass man sich wirklich einmal die Funktionsweise und die Vor- und Nachteile von Verbrennungsmotoren und E-Motoren vor Augen führen muss, um zu verstehen, dass manche Probleme gar nicht existieren.

Eine Eigenheit der Verbrennungsmotoren ist es, dass sie nur innerhalb eines sehr schmalen Drehzahlbandes überhaupt laufen (beim zivilen PKW in der Größenordnung von 1000-6000 U/Min) und nur innerhalb eines noch schmaleren Drehzahlbandes einigermaßen effizient Vortrieb erzeugen (in der Gegend von 3000-5000 U/Min). Die Drehmomentkurve eines Verbrennungsmotors sieht aus wie ein Hügel mit sanft abfallenden Hängen. Damit wir trotzdem verschiedene Geschwindigkeiten fahren können, brauchen wir so komplizierte und wartungsanfällige Komponenten wie Getriebe und Kupplung: Nur mittels der passenden Übersetzung können wir die Drehgeschwindigkeit, bei der sich der Motor wohlfühlt, mit der gewünschten Drehgeschwindigkeit der Räder in Einklang bringen.

Das alles können wir für den Elektromotor einfach mal vergessen. Ein Elektromotor ist nicht nur effizienter als ein Verbrennungsmotor (wieviel das ausmacht, hängt allerdings stark von der verwendeten Primärenergie ab), sondern hat auch eine ganz andere Drehmomentcharakteristik: Das maximale Drehmoment steht bereits bei 0 U/Min zur Verfügung und hält sehr lange an -- beim Tesla Roadster bis 14000 U/Min (theoretisch sogar 20000 U/Min). Die Drehzahlkurve ist also ziemlich eckig und erinnert eher an Ayers Rock als an die Holsteinische Schweiz. Aus diesem Grund ist eine fixe Übersetzung ausreichend: Zu jeder gewünschten Drehgeschwindigkeit der Räder können wir mit dem "Gas"-Pedal die passende Drehgeschwindigkeit des Motors auswählen, Kupplung und Getriebe sind überflüssig, wir können Gewicht einsparen und haben weniger zu wartende Komponenten.

Da der Verbrennungsmotor eine bestimmte Drehzahl braucht, um nicht auszugehen oder auseinanderzufliegen, brauchen wir bei langsamen Geschwindigkeiten so extrem viel Sprit pro Kilometer: Auch wenn ich nur Schrittgeschwindigkeit fahre, macht der Motor 1000 U/Min oder mehr. Und wenn ich im Stau stehe, verbraucht der Motor immer noch Sprit, ich brauche also quasi unendlich viel Sprit pro 100 km. Das liegt daran, dass die Motoren nicht für Schrittgeschwindigkeit ausgelegt sind, sondern in der Regel so abgestimmt sind, dass sie bei ca. 70-90 km/h am effizientesten arbeiten, bezogen auf die zurückgelegten Kilometer. Anders ausgedrückt: Etwas idealisiert könnte man sagen, der Verbrauch des Verbrennungsmotors ist konstant pro Zeiteinheit, egal wieviele Kilometer ich in dieser Zeit zurücklege.

Beim Elektromotor könnte man (wiederum idealisiert) sagen: Der Verbrauch ist konstant für eine bestimmte Strecke, egal wieviel Zeit ich für die Strecke benötige. Ich brauche also nicht mehr Akkukapazität, wenn ich im Stau stehe. Denn wenn es langsam voran geht, dreht der Motor eben langsam. Wenn das Fahrzeug steht, steht auch der Motor.

In der Realität tritt sogar ein gegenteiliger Effekt ein: Mit einem Elektrofahrzeug brauche ich für dieselbe Strecke bei Stau weniger Akkukapazität, als wenn ich freie Fahrt habe. Das liegt daran, dass (sowohl für Elektro- als auch für Verbrennungsmotoren) der Luftwiderstand eine entscheidende Größe für den Verbrauch ist. Und der steigt nunmal quadratisch an, d.h., bei doppelter Geschwindigkeit habe ich den vierfachen Luftwiderstand. Wenn ich langsam fahre, spielt der Luftwiderstand keine Rolle, und daher kann ich mit einem Elektromotor Energie sparen.

Dass das mit einem Verbrennungsmotor nicht funktioniert, zeigt nur, wie eigentlich hanebüchen ineffizient diese Technik ist! Erst jenseits von 90 km/h wird der Luftwiderstand so groß, dass er für den Verbrauch die dominierende Rolle spielt. Darunter wird der Verbrauch von der Drehzahl des Motors bestimmt, und die lässt sich beim Verbrennungsmotor nunmal nicht wesentlich unter 1000 U/Min absenken. Da die Drehzahl mehr oder weniger konstant ist, wird der Verbrauch/100 km immer schlechter je langsamer ich fahre.

Was das jetzt alles schon klar, oder hat diese ausführliche Abhandlung noch etwas zur Klarheit beigetragen?

Dr.Med Michael ... | February 28, 2011

Viele Ihrer Aussagen sind mir wohl bekannt .
nur bei minus 25 C ° bin ich dankbar für 30-40%
Wirkungsgrad des Diesels . Da braucht der Tesla aber sicher
5Kw Heizung . Wie ist eigentlich der Wärmefluss der
Litium Batterie Bei welcher Aussentemperatur und Fahrtwindkühlung
ist er neutral; giebt es Umstände ,daß die Batterie Zum Heizen dient ?
letzte Anmerkung und Frage :
Eine mir bekannte Batterieforscherin würde nie Tesla fahren wollen ,weil zu gefährlich ,Reihenschaltung von Lithiumzellen zu 375 oder 400 Volt ,die reine Bombe !
Ist bei den Roadstern aber wohl nie passiert .
Was passiert wenn Kühlung ausfällt?
(klingt wie Atomkraftwerk!)
Danke nochmals für alles .
Mein Entschlus to go electric wird stärker.
Herzlicher Gruß

Volker.Berlin | February 28, 2011

nur bei minus 25 C ° bin ich dankbar für 30-40%
Wirkungsgrad des Diesels . Da braucht der Tesla aber sicher
5Kw Heizung

The impact of cabin heating on range has been extensively discussed, e.g., in this thread:

ChristianG | March 1, 2011

Hallo D.M.M,

Schlussendlich ist der Batteriepack fast eines der Markenzeichen von Tesla, es wird geheizt, gekühlt und hat auch Schutzmechanismen die verhindern sollen das es zur Bombe wird. Tesla hat ausserdem betont, das sie versuchen ein Sehr sicheres Auto herzustellen.

Während solche Werbeversprechen natürlich immer mit Vorsicht zu geniessen sind, wird auch Tesla durch diverse Crash-Tests gehen müssen die im Normalfall sehr gut zeigen wie sicher ein Fahrzeug ist. Natürlich wird es situationen geben in denen man ev. mit einem Batteriepack unterm hintern schlechter wegkommt als mit einem Benzintank, aber auch der Roadster hat bei den Crashtests nicht schlecht abgeschnitten.. also denke ich auch das er beim Model S vertretbar sicher ist.

msiano17 | March 1, 2011

wheres the translate app for this forum haha

VolkerP | March 2, 2011

sorry msiano17... got to sleep an hour or two... well here it is.

TRANSLATION of previous post from AlfredG:

In the end, the TESLA battery pack makes up for a fair part of the TESLA brand. It is temperature controlled (both heating and cooling), and it features safety mechanisms that prevent it from going boom. In addition, TESLA stressed their intent to build a very safe cat.

Such marketing promises are to be taken into consideration with precaution. Tesla has to go through multiple crash test that usually show very well ho safe a car is. Of course there will be situations when riding a battery pack will come out worse than a gas tank. On the other hand, the Roadster has done well in crash testing.. so I think that Model S will have reasonable security.