Što je regenerativno kočenje u litijevim baterijama?

Prva dva mjeseca vožnje električnim vozilom neprestano sam teturao naprijed svaki put kad bih podignuo papučicu gasa. Osjećao sam se kao da odugovlačim s priručnikom. Trebalo mi je vremena da ponovno uvježbam desno stopalo. Sada kada vozim unajmljeni automobil na benzin, obala mi se čini krivo, kao da su kočnice pokvarene.

Regen je motor koji radi unatrag. Kada ubrzavate, motor izvlači struju iz paketa i okreće kotače. Kada usporite, kotači umjesto toga vrte motor. Motor postaje generator. Struja se vraća u bateriju. Nije komplicirano.

Marketinški odjeli vole bacati oko 30% povećanja učinkovitosti. Stvarni svijet je neuredniji. Zabilježio sam-podatke o svom Modelu 3 za šest mjeseci putovanja na posao u Atlanti. Mješovita autocesta i površinske ulice, umjeren promet. Regen je povratio oko 18% energije koju sam uložio. Ne 30.

Gradska vožnja je bolja. Stani i kreni znači više događaja kočenja. Prijatelj koji dostavlja za Amazon u Rivian kombiju vidi 25% ili više. Stalno se zaustavlja. Vozeći se autocestom brzinom od 70 mph jedva da dodirnete kočnice. Regen tamo ne radi gotovo ništa za vas.

Broj od 30% dolazi iz idealnih testnih ciklusa. Ponovljena zaustavljanja od 60 mph s maksimalnom regeneracijom. Nitko ne vozi tako.

Planinska vožnja je izuzetak. Dolazeći iz Ashevillea prošle jeseni, promatrao sam kako se baterija penje s 54% na 71% tijekom oko 40 milja nizbrdice. To se činilo kao besplatna energija. Naravno da sam ga spalio gore.

Regenerative Braking

Ovo je dio koji nitko dobro ne objašnjava prije nego što kupite EV.

Litijeve ćelije ne vole prihvaćati punjenje kada su hladne. Ioni se kreću presporo. Pustite struju u hladnu ćeliju i dobit ćete litijsku ploču na anodi. Trajna oštećenja. Dakle, BMS prekida regeneraciju kada je omot hladan.

Koliko hladno? Razlikuje se ovisno o proizvođaču. Moj auto uglavnom ubija regeneraciju ispod 20 stupnjeva F. Između 20 i 45 stupnjeva F smanjen je, možda upola jačine. Čini se kao da su kočnice prestale raditi prvi put kad to doživite. Pritisnete papučicu očekujući snažno usporavanje i auto se samo kotrlja. Frikcijske kočnice vas hvataju, ali postoji mentalni jaz.

Tesla je dodao značajku predkondicioniranja koja zagrijava bateriju ako postavite navigaciju na Supercharger. Izvrsno radi za DC brzo punjenje. Ne čini ništa za vašu jutarnju obnovu jer je ruksak još uvijek hladan kad odete. Neki vlasnici uključe grijač kabine 20 minuta prije polaska samo da zagriju bateriju. Troši energiju radi uštede energije. Matematika ne pali uvijek.

Čini se da su Hyundai i Kia ovo bolje shvatili. Ioniq 5 agresivnije koristi grijanje baterije. Vlasnici u Minnesoti izvješćuju o upotrebljivoj regeneraciji na nižim temperaturama od Tesle. Mogla bi biti kemijska razlika, moglo bi biti podešavanje softvera. Kia neće reći.

Napunite do 100% i vozite nizbrdo. Gdje odlazi regeneracijska energija?

Nigdje. BMS ga blokira. Baterija je puna. Puna litijeva ćelija ne može prihvatiti više punjenja bez oštećenja. Tako automobil prebacuje dodatno opterećenje na kočnice na trenje. Ili se u nekim vozilima rasipa kroz otpornik kao toplina. U svakom slučaju gubite energiju.

Naučio sam to na teži način napuštanja skijališta. Napunjen do 100% noć prije kako bi se povećao domet. Spustio se uz nagib od 7% za 12 milja. Regen je zapravo bio izvan cijelog spusta. Navukao sam kočnice jače nego što sam želio. Jastučići su postali dovoljno vrući za miris.

Započnite planinske izlete s 80% ili manje ako je na početku značajna nizbrdica. Forumi su puni ljudi koji su to shvatili nakon što su skuhali kočnice.

Neka su novija vozila pametnija po tom pitanju. Lucid Air će zapravo zadržati napunjenost ispod 100% ako iz navigacije zna da dolazi dugo spuštanje. Trebao bi biti standard na svakom EV-u. Nije.

Regenerative Braking

Kratak odgovor, vjerojatno ne.

Impulsi punjenja iz regeneracije su kratki. Pola sekunde do možda deset sekundi. Zatim praznina. Zatim još jedan puls. Ovaj obrazac uključivanja-isključivanja razlikuje se od uključivanja u punjač i guranja konstantne struje jedan sat.

Neki istraživači s NREL-a objavili su podatke 2022. koji sugeriraju da bi pulsno punjenje zapravo moglo biti nježnije za ćelije od konstantne struje. Razdoblja odmora omogućuju preraspodjelu litijevih iona unutar elektrode. Manje naprezanje gradijenta koncentracije. Rad nije bio konkretno o regeneraciji, ali profili naboja su slični.

Podaci o voznom parku taksi tvrtki koje koriste Model 3s u New Yorku ne pokazuju mjerljivu razliku u degradaciji između vozača s visoko-regeneracijom i nisko-regeneracije. Zdravlje paketa na 150.000 milja više je variralo s frekvencijom brzog punjenja istosmjernom strujom i klimom nego s navikama regeneracije. Veličina uzorka ipak je bila samo oko 40 automobila. Nije konačno.

Razgovarao sam s nekoliko inženjera baterija o ovome. Čini se da je konsenzus da su razine regeneracijske struje unutar sigurne kontinuirane ocjene za moderne EV ćelije. Paket od 75 kWh koji dobiva puls regeneracije od 50 kW je samo 0,67C. To je ništa. Punjač vašeg telefona vjerojatno ima 1C.

Ono što ubija litijeve baterije je toplina i vrijeme pri visokom stanju napunjenosti. Ni Regen ne pridonosi mnogo. Ako išta, smanjuje izloženost vrhu-SOC-u vraćanjem energije za koju biste se inače morali priključiti.

Vožnja jednom papučicom znači snažnu regeneraciju čim podignete papučicu gasa. Možete se voziti gradom bez dodirivanja papučice kočnice, osim kada se potpuno zaustavite. BMW i3 je bio pionir u tome. Tesla ga je kopirao. Većina električnih vozila sada ga nudi kao opciju.

Mješoviti sustavi više nalikuju normalnom automobilu. Iskobeljajte se kad uzletite, regenerirajte se samo kad pritisnete kočnicu. Automobil besprijekorno kombinira regenerativno kočenje i kočenje trenjem. Ne osjećate prijelaz.

Što je bolje? Ovisi do čega vam je stalo.

Jedna pedala vraća više energije. Jednostavna fizika. Usporavate s regeneracijom na većoj udaljenosti. Mješoviti način rada gubi dio vožnje na otpor zraka i trenje kotrljanja.

Mješoviti je lakši za putnike. Moja žena dobije mučninu od vožnje s jednom pedalom. Smeta joj stalno ubrzanje-usporenje-ubrzanje-usporenje. Kad je ona u autu, prebacim se na mješoviti način rada. Lakša vožnja, manje regeneracije, svi su sretniji.

Životni vijek kočione pločice dramatično je bolji s jednom papučicom. Ja sam na 48.000 milja na originalnim jastučićima i izgledaju jedva nošene. Mehaničar mi je rekao da je vidio kako Tesla prelazi 100,000+ milja na prvom setu pločica. Jastučići u osnovi rade samo tijekom zadnjih nekoliko milja na sat zaustavljanja i u situacijama panike. Loša strana je da rotori mogu razviti površinsku hrđu zbog neuporabe. Neki trgovci preporučuju povremeno snažno kočenje kako bi ih očistili.

Ponašanje regeneracije pri vrlo niskim brzinama jako varira od proizvođača do proizvođača.

Većina električnih vozila gubi regeneraciju ispod otprilike 5 mph. Motor ne može generirati korisnu struju pri brzini hodanja. Trenje preuzima. Ali točka prijelaza i koliko se glatko osjeća razlikuje se.

Porsche Taycan ima najglađu regeneraciju pri malim brzinama koju sam iskusio. Audi e-tron GT također, ista platforma. Tamo se događa nešto njemačko inženjerstvo. Tesla je pristojan, ali nije toliko uglađen. Neki od jeftinijih električnih vozila osjećaju trzanje u toj prijelaznoj zoni. Chevy Bolt je rano dobio pritužbe na ovo. Pomogla su kasnija ažuriranja softvera.

Interakcije kontrole proklizavanja postaju zanimljive na skliskim površinama. Regen primjenjuje silu kočenja samo na pogonske kotače. Na-električnom vozilu sa stražnjim pogonom to znači stražnje kočnice samo od regeneracije. Udarite led dok usporavate i stražnji kraj može iskoračiti. Većina sustava kontrole stabilnosti će prekinuti regeneraciju ako otkriju proklizavanje. Neki to rade bolje od drugih.

Nikada nisam imao problema, ali čitao sam izvještaje o prvim vlasnicima Modela S koji su se vrtjeli po snijegu kad je agresivna regeneracija nadjačala stražnju vuču. Tesla je to navodno bolje ugodio u kasnijem softveru. Teško provjeriti.

Regenerative Braking

Regen je jedna od stvarnih prednosti električnih vozila u odnosu na izgaranje. Dobivate natrag energiju koja bi inače postala kočiona prašina i toplina. Dobitci u stvarnom svijetu su manji nego što se tvrdi u brošurama, ali još uvijek značajni, posebno u prometu stani i kreni.

Hladno vrijeme i ograničenja pune baterije su stvarna i neugodna. Planirajte oko njih ili živite sa smanjenom učinkovitošću. Kompromis za nekupovanje plina je rješavanje problema s kemijom baterije.

Potrebno je oko mjesec dana da prilagodite svoj stil vožnje. Nakon toga se osjeća normalno. Povratak na automobil na plin djeluje primitivno. To je regen hook.