Низкие температуры сокращают запас хода электромобилей на 41%

Вы, наверное, знаете, что понижение температуры вызывает замедление химических реакций и, следовательно, если аккумуляторная батарея эксплуатируется при низкой температуре, то она отдает меньший ток, чем при более высокой температуре. И если температура достаточно низкая, аккумуляторная батарея (или батареи в зависимости от обстоятельств) не может обеспечить необходимый ток. Это не зависит от химического состава батареи (свинцово-кислотная или литиевая).

Тем не менее, я думаю, вам будет любопытно узнать, насколько сильно страдает запас хода электромобиля в холодную погоду.

ААА недавно изучила влияние холода на запас хода электромобиля и обнаружила, что когда температура упала до 20 ° F (-6 ⁰С), запас хода электрокара упал в среднем на 41% по сравнению с диапазоном, измеренным при 75 ° F (24 ⁰С).

Жара также может влиять на дальность движения. Исследование AAA показало, что когда температура наружного воздуха достигает 95 ° F (35 ⁰С) и внутри автомобиля используется кондиционер, дальность движения уменьшается на 17%. Экстремальные температуры сами по себе играют роль в уменьшении дальности движения, но использование ОВК (англ. HVAC) в этих условиях, особенно в жару, имеет больший негативный эффект на запас хода электромобиля.

Более того, поскольку электромобиль с «нарушенной» дальностью движения требует более частой зарядки, это само по себе увеличивает стоимость эксплуатации автомобиля. Например, исследование AAA показало, что использование обогревателя (печки), когда на улице 20 ° F (-6 ⁰С), добавляет почти на 25 долл. США больше на каждые 1000 миль по сравнению со стоимостью езды по городу и шоссе при 75 ° F (24 ⁰С).

ААА провела испытания пяти электромобилей, все с минимальным расчетным пробегом EPA в 100 миль, в партнерстве с Автомобильным клубом Центра автомобильных исследований Южной Калифорнии. Для этого эксперимента исследователи ААА использовали BMWi3 2018 года, Chevrolet Bolt 2018 года, Nissan Leaf 2018 года, Tesla Model S 75D 2017 года и Volkswagen e-Golf 2017 года.

BMW i3 был наиболее чувствителен к изменению температуры как в жарких, так и в холодных условиях, потеряв 50% и 21% запаса хода в холодных и жарких условиях соответственно. Nissan Leaf был наиболее термостойким, теряя 31% и 11% в холодных и жарких условиях, соответственно.

Условия испытаний

Условия вождения были смоделированы с использованием динамометра в закрытой испытательной камере, где температура окружающей среды могла тщательно контролироваться. Чтобы определить влияние на дальность движения, сценарии для холодных и жарких погодных условий — как при использовании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, так и без них — сравнивали со сценариями вождения с температурой наружного воздуха 75 ° F (24 ⁰С).

Все транспортные средства были закуплены и осмотрены для определения пригодности для испытаний динамометром в соответствии со следующими критериями, определенными в SAE J1634: Проверка того, что показания одометра составляют от 1000 до 6200 миль. Кроме того, проверка того, что емкость аккумулятора в ампер-часах находится в допустимых пределах до и после испытаний, и проверка того, что ни в одном месте до или во время испытаний не горели предупреждающие огни.

В отчете AAA указывается, что оценки пробега и оценки MPGe, опубликованные на наклейке Monroney всех новых электромобилей, обычно рассчитываются с учетом температуры окружающей среды в диапазоне от 20 до 30 ° C (от 68 до 86 ° F). Стандартная процедура испытаний, используемая EPA, получена из SAE J1634. В настоящее время он состоит из четырех циклов городского графика движения динамометра (UDDS) и двух циклов управления экономичным расходом топлива на дорогах (HWFET) в определенной последовательности, включая циклы постоянной скорости в середине и в конце испытания (CSC). CSC служат быстрой фазой истощения; Эти фазы обычно работают при скорости 65 миль в час в течение времени, зависящего от емкости аккумулятора автомобиля.

Согласно AAA, все испытательные машины были оценены при трех температурах, потому что тяговые аккумуляторные батареи должны работать в широком диапазоне температур окружающей среды. По иронии судьбы, при низких температурах литий-ионные аккумуляторные батареи менее эффективны из-за увеличения тепловыделения. По мере снижения температуры диффузия, проводимость и скорость реакции уменьшаются, что приводит к повышенному возмущению напряжения и выделению тепла.

Тестирование стартовало в течение одного часа после снятия автомобиля с зарядки. Каждому испытательному транспортному средству позволяли полностью зарядиться при испытанной температуре, прежде чем перейти к следующей испытательной температуре. После того, как транспортное средство закончило зарядку, и пришло время менять испытательные температуры, электрокар «вымачивался» в течение минимум четырех часов после того, как испытательная камера стабилизировалась при новой испытательной температуре. Затем была проведена новая деривация дорожной нагрузки и выполнялись циклы предварительного кондиционирования до тех пор, пока не разрядился аккумулятор.

Результаты испытаний

Исследование AAA показало, что дополнительное тепловыделение представляет собой потерю полезной энергии, что проявляется в уменьшении дальности движения и эквивалентной экономии топлива. Кроме того, в зависимости от температуры окружающей среды и конкретной архитектуры системы терморегулирования аккумуляторов энергия может расходоваться на нагрев тягового аккумулятора посредством резистивного нагрева.

При повышенных температурах может использоваться жидкостное или пассивное воздушное охлаждение для поддержания приемлемой температуры тягового аккумулятора. Это также может привести к уменьшению дальности движения, поскольку жидкостное охлаждение требует энергии, которая в противном случае могла бы использоваться для движения транспортного средства. Агрессивное вождение также приведет к более высокой скорости выделения тепла, что приведет к увеличению требований к охлаждению тяговых аккумуляторных батарей.

В заключение, «исследования ясно показывают, что электромобили имеют наиболее высокий КПД в более умеренном климате, за исключением того факта, что большинство американцев живут в области, где температура постоянно колеблется», — сказал Меган МакКернан, менеджер Автомобильного клуба Центра исследований в области автомобилей Южной Калифорнии. «Автопроизводители постоянно делают все возможное для увеличения дальности движения электрокара, но благодаря этой информации водители будут лучше осведомлены о воздействиях, которые могут оказывать различные погодные условия на их электромобили».