Samochód elektryczny zimą — jak dbać o baterię?

W latach 2022-23 firma Recurrent przeprowadziła badanie zasięgu na ponad 10 tys. Pojazdów elektrycznych, aby sprawdzić realne wyniki wydajności pojazdów elektrycznych zimą? Jakie wnioski płyną z badania?

Czy samochody elektryczne mają mniejszy zasięg w niskich temperaturach?

Tak, 18 popularnych modeli EV, które przeanalizowaliśmy, miało średnio 70,3% swojego zasięgu w warunkach mroźnych, ale każdy model zachowuje się inaczej, co ilustruje nasz wykres.

Inne kluczowe wnioski:

• Technologia stosowania pompy ciepła zwiększa zasięg EV w temperaturze -17°C, a nawet w niższej. Dzięki temu pompa jest kluczowym elementem pojazdu dla osób mieszkających w zimnych klimatach.
• Hyundai Kona nadal przekracza szacunki EPA (procedura wyliczająca zasięgi samochodów elektrycznych) w wielu warunkach jazdy.
• Audi e-tron wyróżnia się jako lider zimowy, ponieważ traci najmniej zasięgu w chłodnych warunkach.
• Pojazdy z bateriami LFP (litowy fosforan żelaza) nie powinny tracić zasięgu w większym stopniu niż ich odpowiedniki NCA (litowo-niklowo-kobaltowo-glinowe) w normalnych zimowych warunkach, chociaż czas ładowania zimą może być nieco dłuższy.

Wszystkie samochody tracą wydajność w zimie. Jednak kierowcy martwią się tym tylko w przypadku samochodów elektrycznych, ponieważ niższa wydajność bezpośrednio przekłada się na mniejszy zasięg. Dla właścicieli EV w zimniejszych klimatach, takich jak Skandynawia, północne części USA i Kanady, zachowania związane z codzienną jazdą i ładowaniem muszą być dostosowane do zimowych realiów.

To złe wiadomości. Dobra wiadomość jest taka, że ta utrata zasięgu jest tymczasowa i nie powoduje długotrwałych uszkodzeń baterii. Gdy lód się stopi, a temperatura wzrośnie, zasięg pojazdu powinien wrócić do normy. Jesteśmy tutaj, aby pomóc ci zrozumieć, czego można się spodziewać w zimie i jak drobne zmiany mogą zapewnić ci cały potrzebny zasięg i komfort.

Dlaczego zimowa pogoda wpływa na zasięg pojazdów elektrycznych?

Utrata zasięgu zimą ma kilka przyczyn, ale dwie główne to czynniki chemiczne i mechaniczne.

• Chemiczne i fizyczne reakcje w baterii zachodzą wolniej w niskich temperaturach. Zimno hamuje reakcje chemiczne i działa jak opór, który spowalnia procesy fizyczne. To zmniejsza dostępną moc EV.
• Główną przyczyną utraty zasięgu EV zimą jest ogrzewanie kabiny, aby zapewnić ciepło kierowcy i pasażerom. W przeciwieństwie do konwencjonalnych samochodów, samochody elektryczne muszą zużywać energię na wytworzenie ciepła w kabinie. W silniku spalinowym napędzającym tradycyjne samochody, „odpadowe ciepło” generowane przez silnik może być bezpośrednio pompowane do samochodu, aby ogrzać ludzi. Z kolei EV ma znacznie bardziej efektywny silnik, który nie generuje tyle ciepła. Grzejniki ogrzewające samochód zazwyczaj pobierają energię z wysokonapięciowej baterii, zmniejszając ilość pojemności pozostawionej na jazdę.

Samochody elektryczne reagują na zimę na bardzo różne sposoby

Ten wykres porównuje 12 popularnych modeli EV, aby pokazać utratę zasięgu w temperaturach mrożących w porównaniu do idealnej temperatury jazdy. Należy zauważyć, że idealna temperatura jazdy jest definiowana jako temperatura, przy której dany model osiąga najwyższy średni zasięg. Dokładna temperatura ta różni się w zależności od rodzaju samochodu i różnych innych parametrów takich jak: wiek, poziom eksploatacji, forma użytkowania (na mieście, w trasach) i wiele innych. Badanie przeprowadziła firma Recurrent.

Ta analiza obejmuje zagregowane i anonimowe dane z ponad 10 000 pojazdów w społeczności Recurrent z USA, a także dziesiątki tysięcy punktów danych z urządzeń pokładowych, które dostarczają danych o zużyciu energii.

Wszystkie dane zimowego zasięgu na tym wykresie zostały zweryfikowane przy użyciu danych z zebranych z urządzeń pokładowych lub za pomocą danych wejściowych/wyjściowych energii. Firma ma w planach kontynuować aktualizowanie tego wykresu, w miarę weryfikacji nowych modeli.

Zweryfikowane wartości zimowego zasięgu uwzględniają wszystkie zmienne z rzeczywistych warunków, takie jak nierówny teren, zmienne prędkości jazdy i zastosowania, oraz starzenie się baterii pojazdu. Pokazują one średnie oczekiwania dotyczące zimowych warunków jazdy w szeregu rzeczywistych przypadków użycia.

Wskazówki, jak unikać utraty zasięgu zimą

• Ogrzanie zimnego samochodu wymaga więcej energii niż utrzymanie ciepłego samochodu w cieple. Dlatego, jeśli chcesz – możesz ogrzać swój samochód, podczas gdy jest jeszcze podłączony do ładowania. Nazywa się to prekondycjonowaniem.
• Prekondycjonowanie jest dostępne w większości EV za pomocą aplikacji na telefon lub poprzez ustawienie czasu wyjazdu. Niektóre pojazdy oferują również pakiet „zimowa pogoda”, który jest specjalnie zaprojektowany, aby utrzymać temperaturę baterii w idealnej strefie, aby były zawsze gotowe, gdy zaczynasz podróż.
• Gdy Twój samochód jest już rozgrzany i jesteś w drodze, planuj używać podgrzewanych siedzeń, podgrzewaną kierownicę i zmniejszać ogrzewanie kabiny. Te funkcje zużywają mniej energii i dostarczają skierowane ciepło, dając Ci więcej baterii na podróż.

Porady, jak unikać utraty zasięgu zimą:

• Spodziewaj się dłuższego czasu ładowania. Aby chronić baterię wysokiego napięcia, wiele samochodów ogranicza napięcie ładowania, gdy bateria jest zimna. Normalna prędkość ładowania wróci, gdy bateria się rozgrzeje.
• W wielu nowszych samochodach elektrycznych, jeśli użyjesz wbudowanego systemu nawigacji do dojazdu do stacji ładowania, samochód przygotuje baterię do optymalnej temperatury ładowania, co może skrócić czas ładowania.
• Zmniejsz regeneracyjne hamowanie na oblodzonych drogach.
• Hamowanie regeneracyjne może być również ograniczone przez system zarządzania baterią, jeśli bateria jest zimna, ponieważ zimna bateria nie może ładować się tak szybko jak ciepła.
• Jeśli to możliwe, przechowuj swój samochód elektryczny podłączony z maksymalnym ustawieniem ładowania do 70 lub 80%. Jeśli samochód będzie stał w garażu – temperatura tam będzie nieco wyższa, co również korzystnie w płynie na stan baterii. W przeciwnym razie możesz wrócić do samochodu z niższym niż oczekiwano poziomem naładowania baterii.
• Rozważ pompę ciepła, jeśli zasięg zimowy jest dla Ciebie ważną kwestią. Ta nowsza technologia może pomóc zachować zasięg, gdy jest zimno.

Jak ważne są pompy ciepła?

Jeśli planujesz zakup nowego EV lub spędzasz czas na forach poświęconych EV, z pewnością spotkasz się z wzmiankami o technologii pompy ciepła. Pompy ciepła to bardziej efektywna energetycznie opcja do ogrzewania i chłodzenia kabiny. Technologia ta jest eksplorowana, ponieważ w przeciwieństwie do samochodów spalinowych, EV muszą wytwarzać własne ciepło, co obciąża baterię i może zmniejszać zasięg.

Obecnie w EV używane są dwa główne systemy ogrzewania:

• Grzejnik oporowy – działa prawie jak tradycyjny grzejnik czy kaloryfer. Po prostu przeprowadza się prąd elektryczny przez przewodnik, tworząc ciepło za pomocą oporu elektrycznego. Chociaż jest to super proste i 100% efektywne, grzejnik oporowy może pobierać 4-8kW z baterii, co oznacza dużą stratę efektywności i zasięgu.
• Pompa ciepła – to nowsza technologia, chociaż sama technologia nie jest nowa ani przełomowa. Pompy ciepła wykorzystują elektryczność do przenoszenia ciepła z jednego miejsca do drugiego. Używają odwróconego cyklu chłodzenia do przyciągania ciepła z zewnętrznego powietrza, które zostało podwyższone w temperaturze przez odwrócony cykl chłodzenia. Przeczytaj nasze szczegółowe opracowanie na temat pomp ciepła.
  Istnieje wiele dyskusji na temat tego, jak ważne są pompy ciepła i jaka temperatura jest wystarczająco niska, aby grzejniki oporowe i pompy ciepła stały się równie wydajne. Jedno z niedawnych badań nad pompami ciepła w budynkach wykazało, że przy temperaturze znacznie poniżej 0°C, wydajność pomp ciepła jest nadal znacznie wyższa niż systemów grzewczych oporowych, szczególnie gdy temperatura zazwyczaj nie spada poniżej -10°C.

Jeśli chodzi o pojazdy elektryczne (EV), na początku 2022 roku firma z Wielkiej Brytanii przeprowadziła rzeczywiste testy zasięgu zimowego, aby wykazać, że „modele wyposażone w pompę ciepła nie osiągały średnio 25,4% swoich oficjalnych danych, w porównaniu z deficytem 33,6% cierpianym przez te, które polegały na zwykłym grzejniku wnętrza”. Pojazdy wyposażone w pompy ciepła osiągały średnio 3,2 mili na kWh, podczas gdy te z grzejnikami oporowymi lub opartymi na PCT osiągały średnio 2,9 mili na kWh. Te liczby dotyczące wydajności mogą przekładać się na duże różnice w zasięgu zimowym.

Z wielu badań nad pompami ciepła wynika, że w miarę zbliżania się temperatury do 0°F (-18°C), przewaga pomp ciepła nad grzejnikami oporowymi się zmniejsza. Na przykład przy 32°F (0°C) strata zasięgu przy użyciu grzejnika oporowego może wynosić 25%, czyli 50 mil, podczas gdy strata zasięgu przy użyciu pompy ciepła może być tak niska jak 5,9%, czyli 11 mil. To pięciokrotna różnica w stracie zasięgu. Jednak gdy temperatura spadnie do 20°F (-6,7°C), pompy ciepła mogą dać tylko dodatkowy zasięg w zakresie 3-15%.

Mimo to, jeśli mieszkasz w klimacie, który przez większą część roku jest zimny, lub jeśli potrzebujesz, aby twój samochód miał jak największy zasięg zimą, znalezienie EV z pompą ciepła może mieć dużą różnicę.

Najważniejsze wnioski płynące z badania:

• Wszystkie modele EV wykazują zmniejszenie zasięgu w niskich temperaturach, co jest spowodowane większym zapotrzebowaniem na energię do ogrzewania wnętrza i baterii. Stopień, w jakim zasięg jest redukowany, różni się w zależności od modelu i jego specyfikacji.

• Niektóre modele EV, np. Audi e-tron, Jaguar I-PACE i niektóre wersje Tesli, wyposażone są w pompę ciepła, która pomaga zachować wyższy zasięg poprzez efektywniejsze wykorzystanie ciepła. Modele bez pompy ciepła, takie jak Chevy Bolt czy Ford Mustang Mach-E, doświadczają większych strat zasięgu zimą.

• Modele z aktywnym zarządzaniem temperaturą baterii, takie jak Tesla, lepiej radzą sobie z utrzymaniem zasięgu w zimie. Modele z pasywnym zarządzaniem, takie jak Nissan LEAF (szczególnie starsze wersje), wykazują większą wrażliwość na zimne temperatury.

• W przypadku niektórych modeli, np. Tesli Model 3, zauważono, że rzeczywisty zasięg w zimie może być znacznie niższy niż wskazuje to deska rozdzielcza. Jest to wynikiem zarówno zmian temperatury, jak i optymalizacji oprogramowania.

• Niektóre modele EV oferują dodatkowe funkcje, takie jak podgrzewane siedzenia, kierownica i lusterka, które pomagają zwiększyć komfort jazdy, minimalizując jednocześnie zużycie energii na ogrzewanie wnętrza.

• Istnieje znaczna różnica w zachowaniu zimowym między różnymi modelami i rocznikami EV. Np. Hyundai Kona EV wykazuje doskonałą wydajność w zimie, podczas gdy starsze modele Nissan LEAF są bardziej wrażliwe na niskie temperatury.

• W wielu przypadkach zaleca się, aby użytkownicy EV pozostawiali swoje pojazdy przykładowo w garażu, gdzie temperatura będzie wyższa. Pojazdy powinny być podłączone do ładowania jeśli pozostają one na zewnątrz, aby system zarządzania temperaturą mógł pracować bardziej efektywnie.

Źródło: https://www.recurrentauto.com/research/winter-ev-range-loss