Потеря дальности хода электромобилей в зимнюю и холодную погоду более чем у 10 000 автомобилей

Все автомобили теряют эффективность в холодную погоду. Однако водители беспокоятся об этом только в случае электромобилей, поскольку снижение эффективности напрямую приводит к уменьшению запаса хода. Владельцам электромобилей, проживающим в более холодном климате, например, в северных районах США и Канады, в зимние месяцы приходится корректировать повседневную манеру вождения и зарядки.

Это плохая новость. Хорошая новость заключается в том, что такое снижение дальности хода является временным и не наносит долгосрочного ущерба аккумулятору. По мере таяния льда и повышения температуры запас хода автомобиля должен вернуться к норме. Мы поможем вам понять, чего следует ожидать в зимний период и как некоторые незначительные изменения могут обеспечить необходимый запас хода и комфорт.

Почему холодная погода влияет на запас хода электромобиля?

Потеря дальности хода зимой происходит по нескольким причинам. Мы подробно рассмотрим их в статье о жарких и холодных температурах, но два основных фактора, способствующих этому, - химический и механический.

Химические и физические реакции в аккумуляторе протекают медленнее при низких температурах. Холодные температуры тормозят химические реакции и служат сопротивлением, замедляющим физические процессы. Это снижает доступную мощность электромобиля.

Основная причина, по которой электромобили теряют запас хода в зимнее время, связана с обогревом салона для поддержания тепла водителя и пассажиров. В отличие от обычных автомобилей, электромобили вынуждены тратить энергию на обогрев салона. В двигателях внутреннего сгорания (ДВС), которыми оснащаются традиционные автомобили, "отработанное тепло", вырабатываемое двигателем, может закачиваться непосредственно в салон для обогрева людей. С другой стороны, в EV установлен гораздо более эффективный двигатель, который не выделяет такого количества тепла. Обогреватели, которые поддерживают тепло в автомобиле, обычно забирают энергию из высоковольтной батареи, что снижает ее емкость для движения.

Хотя влияние холодной погоды на запас хода изучали и другие организации, в том числе AAA, эти тесты иногда проводились в лабораторных условиях или на небольшом количестве автомобилей. Данный исследовательский проект включает в себя гораздо больший набор данных, полученных в реальных условиях вождения.

Обновление 2023 года: Компания Recurrent собрала данные наземных наблюдений зимой 2022-23 гг. с целью обновления и повышения точности наших данных по дальности хода в зимний период для нескольких моделей, включая Ford F-150 Lightning, Hyundai Kona EV и Chevrolet Bolt. Эти проверенные значения запаса хода в зимний период отражают средние данные наблюдений для различных водителей в широком диапазоне условий эксплуатации.

Электромобили реагируют на зиму по-разному

На этом графике сравниваются 12 популярных моделей электромобилей, показывающих потерю запаса хода при низких температурах по сравнению с идеальной температурой. Обратите внимание, что идеальная температура определяется как температура, при которой конкретная модель демонстрирует наибольший средний запас хода. Эта температура варьируется от автомобиля к автомобилю.

Этот анализ включает в себя агрегированные и анонимизированные данные более чем 10 000 автомобилей из сообщества Recurrent со всей территории США, а также десятки тысяч точек данных с бортовых устройств, предоставляющих данные об энергопотреблении.

Все данные по зимнему пробегу, представленные на этой диаграмме, подтверждены реальными данными, полученными на месте эксплуатации с бортовых устройств или с помощью данных о поступлении/расходе энергии. Мы будем продолжать обновлять эту таблицу по мере проверки новых моделей.

Подтвержденные данные по дальности пробега в зимний период включают в себя все реальные переменные, такие как неровности рельефа, различные скорости и режимы движения, а также календарное старение аккумуляторов автомобиля. Они показывают средние ожидания для зимних условий вождения в ряде реальных случаев эксплуатации.

Проверенные зимние диапазоны основаны на оригинальных исследованиях компании Recurrent с использованием комбинации бортовых устройств и данных об их использовании в режиме реального времени, что позволило получить более 3 500 000 точек данных.

Советы по предотвращению потери зимнего запаса хода

Для прогрева холодного автомобиля требуется больше энергии, чем для поддержания тепла в теплом автомобиле. Поэтому по возможности лучше прогревать автомобиль во время зарядки. Это называется предварительным кондиционированием.

Предварительная подготовка доступна в большинстве EV с помощью приложения на телефоне или путем установки времени отъезда. Некоторые автомобили также предлагают пакет "зимняя погода", который специально разработан для поддержания температуры аккумулятора в идеальной зоне, чтобы он всегда был готов к началу движения.

Когда автомобиль прогреется и вы отправитесь в путь, планируйте использовать подогрев сидений, подогрев руля и выключать отопитель салона. Эти функции потребляют меньше энергии и обеспечивают целенаправленное тепло, что позволяет увеличить время автономной работы.

Ожидайте более длительного времени зарядки. Для защиты высоковольтной батареи многие автомобили ограничивают напряжение зарядки, когда батарея холодная. Обычная скорость зарядки восстановится, когда батарея прогреется.

Во многих новых моделях EV, если вы используете автомобильную навигационную систему, чтобы направиться к зарядному устройству, автомобиль сам подготовит батарею к оптимальной температуре зарядки, что означает, что время зарядки может сократиться.

Отключите рекуперативное торможение на обледенелых дорогах. Вы захотите иметь возможность задействовать тормоза в большей степени, чем в умеренных условиях.

Рекуперативное торможение также может быть ограничено системой управления аккумулятором, если аккумулятор холодный, так как холодный аккумулятор не может заряжаться так же быстро, как теплый.

По возможности храните автомобиль с подключенным аккумулятором, установив максимальный уровень заряда на 70 или 80%. Таким образом, автомобиль может получать энергию от сети для поддержания тепла, а не использовать аккумулятор. В противном случае вы можете получить батарею меньшей емкости, чем ожидалось.

Рассмотрите возможность установки теплового насоса, если запас хода в зимнее время является основным вопросом. Эта новейшая технология поможет сохранить запас хода в холодное время года.

Насколько важны тепловые насосы?

Если вы покупаете новый EV или проводите какое-то время на форумах, посвященных EV, вы увидите упоминания о технологии тепловых насосов. Тепловые насосы - это более энергоэффективный вариант отопления и охлаждения салона. Эта технология изучается потому, что в отличие от газовых автомобилей, EV должны генерировать собственное тепло, что расходует заряд батареи и может сократить запас хода.

В настоящее время в EV используются две основные системы отопления:

Резистивный нагреватель - он похож на традиционный радиатор или обогреватель. Вы просто пропускаете электрический ток через проводник, создавая тепло за счет электрического сопротивления. Хотя резистивный нагреватель очень прост и эффективен на 100%, он может потреблять 4-8 кВт от аккумулятора, что означает значительную потерю эффективности и дальности поездки.

Тепловой насос - это новинка, хотя технология не так уж нова и революционна. Тепловые насосы используют электричество для перемещения тепла из одного места в другое. В них используется обратный холодильный цикл, в результате которого тепло поступает из наружного воздуха, температура которого повышается за счет обратного холодильного цикла.

Существует много споров о том, насколько важны тепловые насосы и какая температура является достаточно холодной, чтобы резистивные нагреватели и тепловые насосы были одинаково эффективны. Одно из недавних исследований тепловых насосов в зданиях показало, что при температуре ниже 0°С эффективность тепловых насосов все еще значительно выше, чем у резистивных систем отопления, особенно если температура обычно не опускается ниже -10°C.

Что касается EV, то в начале 2022 г. британская компания провела реальные испытания на дальность хода в зимних условиях, которые показали, что "модели, оснащенные тепловым насосом, отстают от своих официальных показателей в среднем на 25,4%, по сравнению с 33,6%, которые испытывали те, кто полагался на обычный отопитель салона". Автомобили, оснащенные тепловыми насосами, в среднем расходуют 5,1 км/кВт-ч, в то время как автомобили с резистивными или PCT-обогревателями - 4,6 км/кВт-ч. Эти показатели эффективности могут привести к значительным различиям в дальности поездки в зимний период.

Из многочисленных исследований тепловых насосов следует, что по мере приближения температуры к -18°С преимущество тепловых насосов перед резистивными нагревателями сокращается. Например, при температуре 0°С потеря дальности при использовании резистивного нагревателя может составлять 25%, или 80 км, в то время как потеря дальности при использовании теплового насоса составляет всего 5,9%, или 17 км. Это пятикратная разница в потере дальности. Однако при понижении температуры до -7°С тепловые насосы могут обеспечить лишь 3-15% дополнительного запаса хода.

Тем не менее, если вы живете в холодном климате большую часть года или если вам необходимо, чтобы зимой ваш автомобиль имел как можно больший запас хода, выбор EV с тепловым насосом может иметь большое значение.

#электромобили #зима #зарядбатареи оригинал