Hva er regenerativ bremsing i litiumbatterier?

De første to månedene jeg kjørte elbil fortsatte jeg å slenge meg frem hver gang jeg løftet av gasspedalen. Føltes som å stoppe en manual. Tok en stund å trene opp høyrefoten. Nå når jeg kjører en leiebil, føles kysten feil, som om bremsene er ødelagte.

Regen er motoren som går bakover. Når du akselererer, trekker motoren strøm fra pakken og snurrer hjulene. Når du bremser ned, snurrer hjulene motoren i stedet. Motoren blir en generator. Strøm går tilbake til batteriet. Ikke komplisert.

Markedsavdelinger elsker å gi rundt 30 % effektivitetsgevinst. Den virkelige verden er mer rotete. Jeg data-logget min Model 3 for seks måneders pendling i Atlanta. Blandet motorvei og overflategater, moderat trafikk. Regen gjenvunnet omtrent 18 % av energien jeg la inn. Ikke 30.

Bykjøring gjør det bedre. Stopp og gå betyr flere bremsehendelser. En kompis som leverer til Amazon i en Rivian varebil ser 25 % eller høyere. Han stopper hele tiden. Motorveiscruise i 70 mph berører du knapt bremsene. Regen gjør nesten ingenting for deg der.

Tallet på 30 % kommer fra ideelle testsykluser. Gjentatte stopp fra 60 mph med maksimal regen. Ingen kjører sånn.

Fjellkjøring er unntaket. Da jeg kom ned fra Asheville i fjor høst, så jeg batteriet klatre fra 54 % til 71 % over omtrent 40 miles med nedstigning. Det føltes som gratis energi. Selvfølgelig brente jeg den opp.

Regenerative Braking

Dette er delen ingen forklarer godt før du kjøper en elbil.

Litiumceller liker ikke å ta i mot ladning når de er kalde. Ionene beveger seg for sakte. Tving strøm inn i en kald celle og du får litiumbelegg på anoden. Varig skade. Så BMS kutter regen når sekken er kald.

Hvor kaldt? Varierer etter produsent. Bilen min dreper i utgangspunktet regen under 20 grader F. Mellom 20 og 45 grader F er den redusert, kanskje halv styrke. Føles som om bremsene sluttet å virke første gang du opplever det. Du trykker på pedalen og forventer sterk retardasjon og bilen bare ruller. Friksjonsbremsene fanger deg, men det er et mentalt gap.

Tesla la til en forkondisjoneringsfunksjon som varmer batteriet hvis du setter navigasjonen til en Supercharger. Fungerer utmerket for DC hurtiglading. Gjør ingenting for morgenpendlingen din fordi sekken fortsatt er kald når du drar. Noen eiere kjører kupévarmeren i 20 minutter før avgang bare for å varme opp batteriet. Kaster bort energi for å spare energi. Regnestykket fungerer ikke alltid.

Hyundai og Kia ser ut til å ha funnet ut av dette bedre. Ioniq 5 bruker batterioppvarming mer aggressivt. Eiere i Minnesota rapporterer brukbar regen ned til lavere temperaturer enn Tesla. Kan være kjemiforskjell, kan være programvareinnstilling. Kia vil ikke si.

Lad til 100 % og kjør nedover. Hvor blir regenenergien av?

Ingen steder. BMS blokkerer det. Batteriet er fullt. En full litiumcelle kan ikke ta mer ladning uten skade. Så bilen dumper den ekstra lasten til friksjonsbremsene. Eller i noen kjøretøy forsvinner den gjennom en motstand som varme. Uansett mister du energien.

Jeg lærte dette på den harde måten å forlate et skianlegg. Ladet til 100 % kvelden før for å maksimere rekkevidden. Gikk ned 7 % i 12 mil. Regen var i utgangspunktet utenfor hele nedstigningen. Kjørte friksjonsbremsene hardere enn jeg ønsket. Putene ble varme nok til å lukte.

Start fjellturene på 80 % eller mindre hvis det er betydelig nedoverbakke i begynnelsen. Forumene er fulle av folk som fant ut av dette etter å ha kokt bremsene.

Noen nyere kjøretøy er smartere på dette. Lucid Air vil faktisk holde ladningen under 100 % hvis den vet fra navigasjonen at en lang nedstigning kommer. Bør være standard på hver elbil. Det er det ikke.

Regenerative Braking

Kort svar, sannsynligvis ikke.

Ladningspulsene fra regen er korte. Et halvt sekund til kanskje ti sekunder. Så et gap. Så en ny puls. Dette på-av-mønsteret skiller seg fra å koble til en lader og trykke konstant strøm i en time.

Noen forskere ved NREL publiserte data i 2022 som tyder på at pulslading faktisk kan være skånsommere for celler enn konstant strøm. Hvileperiodene lar litiumioner omfordeles inne i elektroden. Mindre konsentrasjonsgradientstress. Avisen handlet ikke spesifikt om regen, men ladningsprofilene er like.

Flåtedata fra taxiselskaper som kjører Model 3s i New York viser ingen målbar forskjell i forringelse mellom sjåfører med høy-regen og lav-regen. Pakkehelsen på 150 000 miles varierte mer med DC hurtigladingsfrekvens og klima enn med regenervaner. Prøvestørrelsen var imidlertid bare rundt 40 biler. Ikke avgjørende.

Jeg har snakket med et par batteriingeniører om dette. Konsensus ser ut til å være at regenstrømnivåene er innenfor den sikre kontinuerlige vurderingen for moderne EV-celler. En 75 kWh-pakke som får en 50 kW regen-puls er bare 0,67C. Det er ingenting. Telefonladeren din treffer sannsynligvis 1C.

Det som dreper litiumbatterier er varme og tid ved høy ladetilstand. Regen bidrar heller ikke så mye til. Om noe reduserer den topp-SOC-eksponering ved å gjenvinne energi du ellers måtte koble til for.

Én pedalkjøring betyr sterk regenering i det øyeblikket du løfter av gasspedalen. Du kan kjøre rundt i byen uten å berøre bremsepedalen bortsett fra punktum. BMW i3 var banebrytende for dette. Tesla kopierte det. De fleste elbiler tilbyr det nå som et alternativ.

Blandede systemer føles mer som en vanlig bil. Flytt når du løfter av, regener bare når du trykker på bremsen. Bilen blander regenerativ og friksjonsbremsing sømløst. Du føler ikke overgangen.

Hvilken er bedre? Kommer an på hva du bryr deg om.

En pedal gjenvinner mer energi. Enkel fysikk. Du bremser ned med regen over en lengre avstand. Blandet modus sløser med friksjonsdelen til luftmotstand og rullefriksjon.

Blended er enklere for passasjerene. Min kone blir bilsyk av en pedalkjøring. Den konstante akselereringen-decelerer-acceler-decelerer plager henne. Når hun er i bilen bytter jeg til blended mode. Mykere tur, mindre regen, alle er lykkeligere.

Bremseklossens levetid er dramatisk bedre med én pedal. Jeg er på 48 000 miles på originale puter og de ser knapt slitte ut. En mekaniker fortalte meg at han har sett Teslaer gå 100,000+ miles på det første settet med puter. Klossene fungerer i utgangspunktet bare under de siste få km/t av et stopp og i panikksituasjoner. Ulempen er at rotorene kan utvikle overflaterust fra bruk. Noen forhandlere anbefaler sporadiske hard bremsing for å rengjøre dem.

Regen-adferd ved svært lave hastigheter varierer voldsomt mellom produsenter.

De fleste elbiler fader ut regen under omtrent 5 mph. Motoren kan ikke generere nyttig strøm i gangtempo. Friksjonen tar over. Men overgangspunktet og hvor glatt det føles er forskjellig.

Porsche Taycan har den jevneste lavhastighetsregen jeg har opplevd. Audi e-tron GT også, samme plattform. Det foregår en tysk ingeniørsak der. Tesla er grei, men ikke like polert. Noen av de billigere elbilene føles rykkete i den overgangssonen. Chevy Bolt fikk tidlig klager på dette. Senere programvareoppdateringer hjalp.

Traction control-interaksjoner blir interessante på glatte overflater. Regen bruker kun bremsekraft på drivhjulene. På en bakre-drevet elbil betyr det at bakbremser kun er fra regen. Slå på is mens du bremser ned og bakenden kan gå ut. De fleste stabilitetskontrollsystemer vil kutte regen hvis de oppdager glidning. Noen gjør det bedre enn andre.

Jeg har aldri hatt et problem, men jeg har lest beretninger om tidlige Model S-eiere som snurret ute på snø da den aggressive regen overveldet bakgrepet. Tesla har visstnok innstilt dette bedre i senere programvare. Vanskelig å verifisere.

Regenerative Braking

Regen er en av de faktiske fordelene elbiler har fremfor forbrenning. Du får energi tilbake som ellers ville blitt til bremsestøv og varme. Gevinsten i den virkelige verden er mindre enn brosjyrene hevder, men likevel meningsfulle, spesielt i stopp og gå-trafikk.

Det kalde været og fulle batteribegrensninger er ekte og irriterende. Planlegg rundt dem eller lev med redusert effektivitet. Avveiningen for ikke å kjøpe gass er å forholde seg til batterikjemi påhit.

Det tar omtrent en måned å justere kjørestilen din. Etter det føles det normalt. Å gå tilbake til en gassbil føles primitivt. Det er regenkroken.