Lityum pillerde rejeneratif frenleme nedir?

Elektrikli araç kullandığım ilk iki ayda gaz pedalından her çekişimde ileri doğru yalpalamaya devam ettim. Bir kılavuzu oyalamak gibi hissettim. Sağ ayağımı yeniden eğitmem biraz zaman aldı. Şimdi kiralık bir gazlı araba kullandığımda frenler kırılmış gibi sahil yanlış geliyor.

Regen, motorun geriye doğru çalışmasıdır. Hızlandığınızda, motor paketten akımı çeker ve tekerlekleri döndürür. Yavaşladığınızda tekerlekler bunun yerine motoru döndürür. Motor jeneratöre dönüşür. Akım aküye geri döner. Karmaşık değil.

Pazarlama departmanları yaklaşık %30'luk verimlilik kazancı sağlamayı sever. Gerçek dünya daha karmaşıktır. Model 3'ümü altı ay boyunca Atlanta'ya gidip gelirken-verileri kaydettim. Karma otoyol ve yüzey caddeleri, orta düzeyde trafik. Regen harcadığım enerjinin yaklaşık %18'ini geri kazandı. 30 değil.

Şehir içi sürüş daha iyi sonuç verir. Dur ve kalk, daha fazla fren olayı anlamına gelir. Amazon'a Rivian minibüsüyle teslimat yapan bir arkadaş %25 veya daha yüksek bir oran görüyor. Sürekli duruyor. Otoyolda saatte 70 mil hızla giderken frenlere zar zor dokunursunuz. Regen orada sizin için neredeyse hiçbir şey yapmıyor.

%30'luk rakam ideal test döngülerinden gelir. Maksimum yenilenme ile 60 mil/saatten itibaren tekrarlanan duraklamalar. Kimse bu şekilde araba kullanamaz.

Dağda sürüş istisnadır. Geçen sonbaharda Asheville'den gelirken, yaklaşık 64 km'lik bir inişte pilin %54'ten %71'e çıktığını gördüm. Bu bedava enerji gibi geldi. Yukarı çıkarken elbette yaktım.

Regenerative Braking

Bu, bir EV satın almadan önce kimsenin iyi açıklayamadığı kısımdır.

Lityum piller soğukken şarj almayı sevmezler. İyonlar çok yavaş hareket ediyor. Akımı soğuk bir hücreye zorlarsanız anotta lityum kaplama elde edersiniz. Kalıcı hasar. Yani BMS, paket soğukken yenilenmeyi keser.

Ne kadar soğuk? Üreticiye göre değişir. Arabam temelde 20 derece F'nin altında regeni öldürüyor. 20 ila 45 derece F arasında azalıyor, belki de yarı güç. İlk deneyimlediğinizde frenlerin çalışmayı bıraktığını hissediyorsunuz. Güçlü bir yavaşlama bekleyerek pedala basarsınız ve araba yuvarlanır. Sürtünme frenleri sizi yakalıyor ama zihinsel bir boşluk var.

Tesla, navigasyonu bir Süper Şarj Cihazına ayarlarsanız pili ısıtan bir ön koşullandırma özelliği ekledi. DC hızlı şarj için harika çalışıyor. Sabah işe gidip gelirken yenilenmeniz için hiçbir şey yapmaz çünkü yola çıktığınızda çantanız hâlâ soğuktur. Bazı araç sahipleri, yalnızca aküyü ısıtmak için kabin ısıtıcısını kalkıştan 20 dakika önce çalıştırır. Enerji tasarrufu için enerjiyi boşa harcar. Matematik her zaman işe yaramıyor.

Hyundai ve Kia bunu daha iyi anlamış gibi görünüyor. Ioniq 5, pil ısıtmasını daha agresif bir şekilde kullanır. Minnesota'daki araç sahipleri, Tesla'ya göre daha düşük sıcaklıklara kadar kullanılabilir yenilenme bildirdiler. Kimya farkı olabilir, yazılım ayarı olabilir. Kia söylemiyor.

%100'e kadar şarj edin ve yokuş aşağı sürün. Yenilenme enerjisi nereye gidiyor?

Hiçbir yerde. BMS bunu engelliyor. Pil dolu. Dolu bir lityum hücre hasar görmeden daha fazla şarjı kabul edemez. Böylece araba ekstra yükü sürtünme frenlerine aktarır. Veya bazı araçlarda bir direnç aracılığıyla ısı olarak dağılır. Her iki durumda da enerjinizi kaybedersiniz.

Bunu kayak merkezinden ayrılırken zor yoldan öğrendim. Menzili en üst düzeye çıkarmak için önceki gece %100'e şarj edildi. 12 mil boyunca %7'lik bir eğime doğru ilerledik. Regen temelde tüm inişin dışındaydı. Sürtünme frenlerini istediğimden daha sert sürdüm. Pedler koku alacak kadar ısındı.

Başlangıçta önemli bir yokuş aşağı iniş varsa, dağ gezilerinize %80 veya daha az bir hızla başlayın. Forumlar bunu frenlerini pişirdikten sonra çözen insanlarla dolu.

Bazı yeni araçlar bu konuda daha akıllıdır. Lucid Air, navigasyondan uzun bir inişin yaklaştığını biliyorsa, aslında şarjı %100'ün altında tutacaktır. Her EV'de standart olmalıdır. Öyle değil.

Regenerative Braking

Kısa cevap, muhtemelen hayır.

Yenilenmeden gelen şarj darbeleri kısadır. Yarım saniyeden belki on saniyeye kadar. Sonra bir boşluk. Sonra başka bir nabız. Bu açma-kapama düzeni, şarj cihazına takıp bir saat boyunca sabit akım vermekten farklıdır.

NREL'deki bazı araştırmacılar, 2022'de darbeli şarjın hücreler üzerinde sabit akıma göre daha nazik olabileceğini öne süren verileri yayınladı. Dinlenme süreleri, lityum iyonlarının elektrot içinde yeniden dağıtılmasına izin verir. Daha az konsantrasyon gradyan stresi. Makale özellikle yenilenmeyle ilgili değildi ancak yük profilleri benzer.

New York'ta Model 3'leri çalıştıran taksi şirketlerinden alınan filo verileri, yüksek-yenilenme ve düşük-yenilenme sürücüleri arasındaki bozulma açısından ölçülebilir bir fark göstermiyor. 150.000 milde paket sağlığı, yenilenme alışkanlıklarından ziyade DC hızlı şarj frekansı ve iklime bağlı olarak daha fazla değişiklik gösterdi. Örneklem büyüklüğü ise sadece 40 araba civarındaydı. Kesin değil.

Bu konuyu birkaç akü mühendisiyle konuştum. Fikir birliği, rejenerasyon akım seviyelerinin modern EV hücreleri için güvenli sürekli derecelendirme dahilinde olduğu yönünde görünüyor. 50 kW'lık bir yenileme darbesi alan 75 kWh'lik bir paket yalnızca 0,67C'dir. Bu hiçbir şey değil. Telefonunuzun şarj cihazı muhtemelen 1C'ye ulaşıyor.

Lityum pilleri öldüren şey, yüksek şarj durumunda ısı ve zamandır. Regen'in de pek bir katkısı yok. Aksine, normalde şarja takmanız gereken enerjiyi geri kazanarak üst-uç SOC maruziyetini azaltır.

Tek pedalla sürüş, gaz pedalını bıraktığınız anda güçlü bir yenilenme anlamına gelir. Tam duruşlar dışında fren pedalına dokunmadan şehir içinde dolaşabilirsiniz. BMW i3 buna öncülük etti. Tesla bunu kopyaladı. Çoğu EV bunu artık bir seçenek olarak sunuyor.

Karma sistemler daha çok normal bir arabaya benziyor. Kalkışta yanaşma yapın, yalnızca frene bastığınızda yenilenin. Araç, rejeneratif ve sürtünmeli frenlemeyi kusursuz bir şekilde birleştiriyor. Geçişi hissetmiyorsunuz.

Hangisi daha iyi? Neyi önemsediğine bağlı.

Bir pedal daha fazla enerjinin geri kazanılmasını sağlar. Basit fizik. Daha uzun bir mesafede yenilenme ile yavaşlıyorsunuz. Karışık mod, yanaşma kısmını hava direnci ve yuvarlanma sürtünmesi nedeniyle boşa harcar.

Harmanlanmış yolcular için daha kolaydır. Eşim tek pedal kullanırken araba tutuyor. Sabit hızlanma-yavaşlama-hızlanma-yavaşlaması onu rahatsız ediyor. O arabaya bindiğinde karma moda geçiyorum. Daha yumuşak bir sürüş, daha az yenilenme, herkes daha mutlu.

Fren balatası ömrü tek pedalla önemli ölçüde daha iyi olur. Orijinal balatalarda 48.000 mildeyim ve çok az aşınmış görünüyorlar. Bir tamirci bana Tesla'nın ilk ped setiyle 100000+ mil yol kat ettiğini gördüğünü söyledi. Pedler temel olarak yalnızca durmanın son birkaç kilometresinde ve panik durumlarında çalışır. Dezavantajı ise rotorların kullanılmamasından dolayı yüzeyde pas oluşmasıdır. Bazı bayiler bunları temizlemek için ara sıra sert frenleme yapılmasını önerir.

Çok düşük hızlarda rejenerasyon davranışı üreticiler arasında büyük farklılıklar gösterir.

Çoğu EV, yaklaşık 5 mil/saatin altında yenilenmeyi kaybeder. Motor yürüme hızında faydalı akım üretemez. Sürtünme devreye giriyor. Ancak geçiş noktası ve ne kadar pürüzsüz hissettirdiği farklıdır.

Porsche Taycan, şimdiye kadar yaşadığım en yumuşak düşük hızda yenilenmeye sahip. Audi e-tron GT de aynı platform. Orada bir Alman mühendisliği işi var. Tesla iyi ama o kadar gösterişli değil. Daha ucuz EV'lerden bazıları bu geçiş bölgesinde sarsıntılı hissediyor. Chevy Bolt bu konuda erkenden şikayetler aldı. Daha sonra yazılım güncellemeleri yardımcı oldu.

Çekiş kontrolü etkileşimleri kaygan yüzeylerde ilgi çekici hale gelir. Regen frenleme kuvvetini yalnızca tahrik tekerleklerine uygular. Arkadan-tahrikli bir EV'de bu, yalnızca yenilemeden itibaren arka frenlerin kullanılabileceği anlamına gelir. Yavaşlarken buza çarptığınızda arka uç dışarı çıkabilir. Çoğu stabilite kontrol sistemi, kaymayı tespit ederse rejenerasyonu keser. Bazıları bunu diğerlerinden daha iyi yapıyor.

Hiç bir sorun yaşamadım ama ilk Model S sahiplerinin, agresif yenilenmenin arka çekişi bastırdığı sırada kar üzerinde patinaj yaptığını okudum. Tesla'nın daha sonraki yazılımlarda bunu daha iyi ayarladığı iddia ediliyor. Doğrulanması zor.

Regenerative Braking

Regen, EV'lerin yanmaya göre sahip olduğu gerçek avantajlardan biridir. Aksi takdirde fren tozuna ve ısıya dönüşecek enerjiyi geri alırsınız. Gerçek dünyadaki kazanımlar broşürlerde iddia edilenden daha azdır ancak özellikle dur-kalk trafikte yine de anlamlıdır.

Soğuk hava ve dolu pil sınırlamaları gerçek ve can sıkıcıdır. Bunların etrafında plan yapın veya daha düşük verimlilikle yaşayın. Gaz satın almamanın telafisi, pil kimyasındaki tuhaflıklarla uğraşmaktır.

Sürüş tarzınızı ayarlamak yaklaşık bir ay sürer. Bundan sonra normal geliyor. Benzinli arabaya geri dönmek ilkel geliyor. Bu yenilenme kancası.