Так вот в чем дело! Причины перерасхода батареи у электроавтомобилей в жару и холод

Электрокар на круглый год: сколько проедет зимой и летом.

Электромобили могут работать при любой температуре, хотя лучше всего они это делают в определенном диапазоне. Для них оптимально, когда внешняя среда не слишком холодная (может отрицательно влиять на емкость аккумулятора) и не очень горячая (так как требует кондиционирования воздуха в салоне и охлаждения автокомпонентов).

Однако запас хода электрокаров в сильные морозы и жару может быть не таким ужасным, как считают многие. На самом деле на продолжительность поездки на одном заряде батареи влияет много вещей. К сведению, автомобили с бензиновым двигателем также не застрахованы от экстремальных температур, существенно влияющих на экономичность. Ну и не стоит забывать о том, что больше всего расход энергии (для электрокаров) или топлива зависит от стиля вождения и режима езды.

Тем не менее важно понимать, как жаркая погода и холод сказываются на работе автомобилей с электротягой.

Как температура влияет на аккумуляторы электромобилей

В целом электрокары могут и работают эффективно в любую погоду. В некоторых погодных условиях, как и в случае с автомобилями с бензиновым двигателем, владельцам электромобилей необходимо уделять больше внимания тому, как они ездят, чтобы экономить энергию батареи.

Так, авто с электродвигателями работают лучше в сильную жару, чем в холод, потому что достаточно холодная погода временно снижает емкость их аккумуляторов. Однако включение кондиционера в жаркую погоду также может уменьшить продолжительность поездки на одном заряде батареи.

Кстати, аккумуляторы электромашин значительно более совершенны, чем большинство традиционных элементов автопитания, но, тем не менее, это не продукт из фантастических книг и они по-прежнему подчиняются классическим законам физики. Также не стоит забывать, что прежде всего батарее нужно не только накапливать и отдавать энергию, но и эффективно ее удерживать, используя при необходимости в различных дорожных ситуациях.

^Getty

Способность удерживать заряд называют «емкостью батареи», которая измеряется в ампер-часах (Ач). Это значение показывает, сколько всего батарея может хранить электричества. Когда этот заряд подается на электродвигатель автомобиля, емкость энергии в аккумуляторе падает (расходуется). Это расходуемое электричество измеряется в ватт-часах (Вт·ч) или киловатт-часах (кВт·ч), показывающих общее количество работы, которую может выдать батарея в течение одного часа. В автомире в электрокарах принято емкость батареи указывать в Вт·ч или в кВт·ч. Дело в том, что амер-часы не являются единицей энергии.

А это значит, что не получится сравнивать энергопотребление в разных электрокарах с разными батареями. Так как кВт·ч является стандартной единицей энергии, в автомобильном мире в характеристиках указывают емкость аккумулятора в этом значении. Соответственно, чем больше емкость батареи в кВт·ч, тем больше машина может проехать в идеальных условиях.

Когда аккумулятор подвергается воздействию экстремально низких температур, его способность сохранять заряд может снижаться. Согласно исследованию, зарядная емкость литий-ионного аккумулятора падает примерно до 77 процентов при температуре -15 °C, а измеренная разрядная емкость падает до 82 процентов при той же температуре испытаний.

⚡⚡⚡

В электромобилях используются литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы. Они перезаряжаемые, легкие и имеют более высокую плотность энергии, чем другие типы перезаряжаемых батарей.

Хотя емкость аккумулятора обычно увеличивается по мере повышения его температуры, слишком жаркая погода может фактически привести к ухудшению электрохарактеристик и даже к сокращению срока службы аккумулятора. Но в первую очередь высокие экстремальные температуры приводят к снижению эффективности работы аккумулятора электромобиля.

Как температура влияет на запас хода электромобилей

Температура влияет не только на сам аккумулятор, но также и на запас хода машины. Вот две основные причины, которые уменьшают километраж на одном заряде.

Сильный холод может уменьшить емкость аккумулятора электромобиля, а это означает, что батарея не сможет хранить достаточно заряда энергии, что существенно снизит продолжительность поездки.
Расход энергии из-за отопления или охлаждения салона может уменьшить доступное количество накопленной энергии, необходимой для фактического перемещения транспортного средства из точки А в точку Б.

Влияние низких или высоких внешних температур на емкость аккумулятора является важным фактором, но оно не полностью учитывает сокращение запаса хода электромобилей, наблюдаемое как при низких, так и при высоких температурах.

Оказывается, комфорт водителя и пассажира, на самом деле, существенно сказывается на продолжительности поездки, потому что для обогрева или охлаждения салона электрокара в экстремальных погодных условиях требуется много энергии.

Фактически испытания в реальных условиях показали, что запас хода автомобиля на электротяге падает примерно до 54 процентов, когда температура окружающей среды опускается до -15 градусов по Цельсию. Это связано с тем, что для нормального обогрева салона электронагревателям в очень холодных условиях требуется слишком много энергии. В этом отношении автомобили с обычными двигателями внутреннего сгорания имеют неоспоримое преимущество, так как их ДВС генерируют много тепла, которое является естественным побочным продуктом сгорания топлива.

^Getty

В итоге это делает обогрев автомобиля, работающего на бензине, практически бесплатным, в то время как электрокару для обогрева салона необходимо направлять энергию для работы теплового насоса или резистивного нагревателя.

Тем не менее автомашины с бензиновым двигателем в экстремальных погодных условиях становятся неэкономичными, особенно при низких температурах, из-за многих других факторов. Так, согласно исследованиям, расход топлива на бензиновых автомобилях вырастает примерно на 15 процентов, когда температура снижается до -6 градусов по Цельсию, по сравнению с расходом в более спокойных погодных условиях.

Когда экстремальные температуры колеблются в другую сторону, сокращение запаса хода электромобилей полностью происходит из-за затрат энергии на охлаждение салона. Это область, в которой автомобили с бензиновым двигателем не имеют преимущества, поскольку для работы кондиционера в автомобиле с газовым двигателем требуется бензин, который в противном случае можно было бы использовать для движения автомобиля.

Кроме того, запас хода транспортных средств с бензиновым двигателем может уменьшиться более чем на 25 процентов при использовании в очень жаркую погоду кондиционера. Для сравнения: в среднем запас хода электромобилей падает на 20 процентов, когда температура окружающей среды составляет 40 градусов. В этой конкретной ситуации электромобиль, скорее всего, превзойдет машину с бензиновым двигателем с точки зрения потенциала запаса хода.

Тепловые насосы или резистивные нагреватели в электромобилях — что лучше?

В электромобилях обычно используют как резистивные нагреватели, так и тепловые насосы. Но резистивные нагреватели имеют преимущество — они более энергоэффективны.

Резистивные нагреватели преобразуют электрическую энергию в тепло, поскольку они нагреваются, когда через них проходит электричество. С другой стороны, тепловые насосы, по сути, просто перемещают тепловую энергию из одного места в другое. Вот принцип их работы:

Кондиционер — это что-то вроде теплового насоса одностороннего действия, который перемещает горячий воздух из салона автомобиля наружу, эффективно охлаждая при этом салон. Тепловые насосы являются реверсивными, что означает, что их можно использовать как для повышения, так и для понижения температуры в замкнутом пространстве.

Фактически, согласно одному исследованию, проведенному NHTSA, запас хода электромобиля с тепловым насосом примерно на 30 процентов больше, чем запас хода электромобиля, оснащенного только резистивным нагревателем, при эксплуатации при экстремально низких температурах.

Тепловые насосы обычно можно включить, когда температура на улице опускается ниже нуля. Как правило, функция обогрева активируется при достижении отметки в -1 до -3 градусов по Цельсию (в зависимости от марки и модели). Эффективность обогрева и потребления энергии падает по мере того, как на улице становится холоднее. При более низких температурах становится более выгодным уже использовать резистивный нагреватель.

9 способов увеличить запас хода электроавтомобиля в жару и сильный холод

Хотя это правда, что запас хода электрокара может сократиться как в очень жаркую, так и в холодную погоду, есть ряд вещей, которые вы можете сделать, чтобы увеличить продолжительность поездки при плохих климатических условиях. Вот что вы должны сделать:

Сократите использование кондиционера в жаркую погоду. Установите кондиционер на самую высокую температуру, которая вам комфортна или терпима. Также рассмотрите возможность охлаждения с помощью других методов. Например, охладить салон можно с помощью портативного вентилятора с питанием от батареек или аккумулятора. В длительные поездки в жаркую погоду рекомендуется брать с собой ящик со льдом, в который нужно положить прохладительные напитки.
Не используйте дополнительные функции, если они вам не нужны. Не забывайте, что все системы вашего электромобиля питаются от одних и тех же аккумуляторов, поэтому всё, от использования мультимедийной системы до включения фар, может сократить запас хода вашего электромобиля. Сведите к минимуму использование не особо нужных опций, чтобы увеличить запас хода: особенно когда есть необходимость использовать электроэнергию для обогрева или охлаждения салона.
Нагрейте или охладите салон вашего электромобиля, когда он подключен к электросети (доступно не во всех электрокарах). Если вы заранее добьетесь комфортной температуры в салоне, вам не придется тратить заряд аккумулятора, когда вы будете в пути. В жаркую погоду идеально хранить свой электромобиль в гараже или на подземном паркинге, особенно где есть вентиляция и кондиционер.
Паркуйтесь в тени, когда на улице жарко. Вам все равно придется включать кондиционер в очень жаркую погоду, но парковка в тени защитит салон машины от перегрева, и вам не придется тратить много энергии для его охлаждения до комфортной температуры.
Старайтесь придерживаться экономичного режима езды. У большинства электромобилей есть специальный режим, который обеспечивает продолжительность поездки за счет уменьшения мощности и крутящего момента.
Поменяйте стиль вождения при разгоне и остановке. Внезапное резкое ускорение требует гораздо больше энергии, чем плавный, медленный разгон. То же самое касается и режима остановки. Дело в том, что система рекуперативного торможения электромобиля захватывает гораздо больше энергии, передавая ее батарее, когда вы тормозите медленно, по сравнению с тем, когда вы резко нажимаете на педаль тормоза в последний момент. Имейте в виду, что если вы едете в экстремальных погодных условиях, например по льду или снегу, это также влияет на то, сколько времени вам понадобится, чтобы остановиться. Поэтому на скользком дорожном покрытии не разгоняйтесь слишком быстро, чтобы иметь возможность медленно и постепенно остановить автомобиль.
Держите свою среднюю скорость под контролем. Большинство электромобилей обеспечивают максимальный запас хода, когда вы держите скорость ниже 80 километров в час. При скорости выше этого продолжительность поездки на одном заряде аккумулятора падает.
Не заряжайте аккумулятор на открытом воздухе, когда температура окружающей среды очень низкая. Емкость зарядки батареи снижается по мере того, как становится холоднее.
Не перегружайте машину. Вы собрались покататься на лыжах или провести день на пляже на выходных? Езда с лишним багажом (чем больше груза, тем больше вес машины) уменьшит запас хода электрокара. Если на крыше транспортного средства есть багажник, желательно его снять, если он не используется, потому что он создает дополнительное сопротивление во время движения автомобиля, что также уменьшит дальность хода.