آیا خودروهای برقی در زمستان برد خود را از دست می دهند؟ آنچه شما باید بدانید

سرفصل‌های مربوط به کابل‌های شارژ یخ‌زده و رانندگان سرگردان به پدیده‌ای به نام اضطراب هوای سرد دامن زده‌اند. هنگامی که دما کاهش می یابد، بسیاری از خریداران احتمالی نگران این هستند که وسایل نقلیه با باتری به سادگی از کار بیفتند. این داستان‌های ویروسی اغلب نگرانی‌های واقعی را تأیید می‌کنند تا به دلایل اصلی این موضوع بپردازند. در حالی که درست است که سرمای شدید همه ماشین‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد، فناوری باتری-الکتریکی با چالش‌های فیزیک خاصی مواجه است که باعث می‌شود کاهش کارایی بیشتر از خودروهای سنتی برای راننده محسوس باشد.

واقعیت این است که از دست دادن برد زمستانی یک واقعیت عملیاتی قابل کنترل است، نه لزوماً یک معامله شکن. موتورهای احتراق داخلی مقادیر زیادی گرمای اتلاف تولید می کنند که ناکارآمدی زمستانی آنها را پنهان می کند. در مقابل، خودروهای برقی آنقدر کارآمد هستند که فقط برای گرم نگه داشتن سرنشینان باید انرژی ارزشمندی مصرف کنند. موفقیت در آب و هوای سرد به درک این پارادوکس کارایی، انتخاب سخت افزار مناسب و انطباق عادات شارژ خاص بستگی دارد. این راهنما به بررسی علم پشت افت و چگونگی کاهش موثر آن می پردازد.

خوراکی های کلیدی

• انتظار افت داشته باشید: داده‌های دنیای واقعی کاهش 20 تا 40 درصدی در دمای انجماد را نشان می‌دهد که تا حد زیادی به استفاده از گرمایش کابین بستگی دارد.
• ضربه دوگانه: خودروهای برقی به دلیل دو عامل، برد را از دست می دهند: شیمی کندتر باتری (مقاومت داخلی) و هزینه انرژی بالای گرمایش کابین.
• مسائل سخت افزاری: وسایل نقلیه مجهز به پمپ های حرارتی به طور قابل توجهی عملکرد بهتری نسبت به خودروهای دارای بخاری های مقاوم در دماهای پایین تر از ۰ درجه فارنهایت (۱۸- درجه سانتی گراد) دارند.
• احتیاط بازار مصرف شده: هنگام خرید خودروهای برقی دست دوم ، ترکیبی از تخریب باتری موجود و کاهش برد زمستانی نیاز به ارزیابی دقیق‌تری از وضعیت سلامت (SoH) دارد.
• پیش شرط حیاتی است: تنها موثرترین عادت پیش شرطی کردن (گرم کردن باتری و کابین) در حالی که هنوز به شارژر وصل است.

علم: چرا هوای سرد بر خودروهای الکتریکی تأثیر می‌گذارد؟

برای مدیریت رانندگی در زمستان، ابتدا باید بدانید که چرا وقتی دماسنج پایین می آید، باتری رفتار متفاوتی دارد. کاهش برد جادو نیست. این شیمی و فیزیک است که در کنار هم کار می کنند.

ویسکوزیته شیمیایی (عامل داخلی)

باتری های لیتیوم یون بر حرکت یون ها بین کاتد و آند متکی هستند. هنگامی که دما کاهش می یابد، محلول الکترولیت داخل سلول های باتری چسبناک تر می شود. این پدیده ای را ایجاد می کند که اغلب به آن سندرم یون کند می گویند. یون ها از نظر فیزیکی کندتر در مایع غلیظ شده حرکت می کنند.

این سستی مقاومت داخلی را افزایش می دهد. به یک باتری سرد مانند یک شیشه ملاس سرد فکر کنید. انرژی در داخل شیشه وجود دارد، اما پمپاژ آن به تلاش بسیار بیشتری نیاز دارد. در نتیجه، باتری نمی تواند انرژی را به همان سرعتی که می تواند در هوای گرم تخلیه کند. این قدرت موجود برای شتاب را محدود می کند و کل انرژی قابل استخراج را قبل از اینکه ولتاژ بسیار کم شود کاهش می دهد.

پارادوکس کارایی (عامل خارجی)

دومین عامل از دست دادن برد محرک، صرفاً حرارتی است. اینجاست که مقایسه بین خودروهای گازسوز و خودروهای برقی واضح می شود.

خودروهای موتور احتراق داخلی (ICE) به طور مشهور ناکارآمد هستند. آنها تنها حدود 20 تا 25 درصد از انرژی موجود در بنزین را به حرکت رو به جلو تبدیل می کنند. 75 درصد باقیمانده به عنوان گرما از بین می رود. در تابستان، این یک محصول زباله است. اما در زمستان، این گرمای هدر رفته به داخل کابین هدایت می شود تا شما را به صورت رایگان گرم نگه دارد.

ماشین های الکتریکی متفاوت عمل می کنند. آنها بیش از 90 درصد انرژی باتری خود را به حرکت تبدیل می کنند. آنها تقریباً هیچ گرمای اتلاف تولید نمی کنند. برای گرم کردن کابین، ماشین باید الکتریسیته اضافی را از باتری بگیرد تا یک بخاری روشن شود. شما برای گرما با مایل ها پرداخت می کنید. این آدم خواری مستقیم برد به همین دلیل است که روشن کردن بخاری در خودروهای برقی باعث می شود مسافت پیموده شده تخمینی فوراً کاهش یابد.

موقت در مقابل دائمی

تمایز بین کاهش ظرفیت و تخریب بسیار مهم است. از دست دادن محدوده زمستانی موقتی است. یون های لیتیوم ناپدید نشده اند. آنها به سادگی کمتر در دسترس هستند. پس از گرم شدن هوا، ظرفیت باتری به سطح عادی باز می گردد. هوای سرد باعث آسیب دائمی باتری نمی شود، مشروط بر اینکه سیستم مدیریت باتری خودرو (BMS) به درستی عمل کند تا از شارژ سلول های یخ زده جلوگیری کند.

کمی سازی افت: داده ها و انتظارات دنیای واقعی

در واقع چقدر محدوده را از دست خواهید داد؟ پاسخ بر اساس مدل متفاوت است، اما معیارهای کلی به تعیین انتظارات واقع بینانه کمک می کنند. رانندگان باید انحراف قابل توجهی از تخمین EPA را در طول ماه های زمستان پیش بینی کنند.

معیارهای عمومی

داده های هزاران وسیله نقلیه نشان دهنده یک منحنی قابل پیش بینی کاهش کارایی است. در دمای انجماد (32 درجه فارنهایت / 0 درجه سانتیگراد)، خودروهای برقی متوسط ​​تقریباً 75 تا 80 درصد محدوده امتیازی خود را حفظ می‌کنند. این برای اکثر رفت و آمدهای روزانه قابل مدیریت است.

با کاهش دما به زیر صفر، این افت شدیدتر می شود. بدون پمپ حرارتی، گرمایش تهاجمی کابین می تواند محدوده را تا 40 درصد یا بیشتر کاهش دهد. اگر وسیله نقلیه شما برای مسافت 300 مایل رتبه بندی شده باشد، ممکن است فقط 180 مایل برد واقعی را در یک روز سرد به خصوص مشاهده کنید.

دما	تخمین حفظ محدوده (هیتر مقاومتی)	تخمین زده می شود. Range Retention (Heat Pump)	Primary Range Killer
50 درجه فارنهایت (10 درجه سانتیگراد)	90٪ - 95٪	95٪ - 98٪	چگالی هوا
32 درجه فارنهایت (0 درجه سانتیگراد)	70٪ - 75٪	80٪ - 85٪	گرمایش کابین
0 درجه فارنهایت (-18 درجه سانتیگراد)	50٪ - 60٪	60٪ - 70٪	شیمی و گرمایش باتری

رانندگی در مقابل بیکار

تفاوت عمده ای بین از دست دادن برد در هنگام رانندگی و از دست دادن برد در هنگام پارک وجود دارد. در حین رانندگی، خودرو با مقاومت باد مقابله می کند که در زمستان به دلیل متراکم شدن هوای سرد بیشتر است. همچنین با مقاومت غلتشی مبارزه می کند و بخاری را نیرو می دهد.

هنگام پارک، خودروهای الکتریکی مدرن به طرز شگفت‌آوری انعطاف‌پذیر هستند. مگر اینکه ویژگی‌های نظارت فعال مانند حالت نگهبان یا گارد دنده را در حال اجرا رها کنید، یک خودروی الکتریکی پارک شده معمولاً تنها 1 تا 3 درصد شارژ در روز را از دست می‌دهد. ترس از تخلیه خون آشام برای باتری های سالم تا حد زیادی اغراق شده است. با این حال، اگر باتری بسیار سرد شود، ممکن است بخشی از ظرفیت به طور موقت قفل شود تا زمانی که دوباره گرم شود.

متغیرهایی که شکاف را افزایش می دهند

دو متغیری که اغلب نادیده گرفته می شوند، ناکارآمدی زمستان را ترکیب می کنند. اول سرعت است. هوای سرد متراکم تر از هوای گرم است. رانندگی با سرعت بزرگراه در زمستان به انرژی بیشتری برای عبور از جو نیاز دارد و باعث افزایش کشش آیرودینامیکی می شود.

دوم فشار باد لاستیک است. گازها در سرما منقبض می شوند. به ازای هر 10 درجه فارنهایت کاهش دما، فشار تایر معمولاً 1 PSI کاهش می یابد. لاستیک های زمستانی کم باد شده اصطکاک بیشتری با جاده ایجاد می کنند. این امر مقاومت غلتشی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. بادکردن مناسب لاستیک ها ارزان ترین راه برای بازیابی محدوده زمستانی از دست رفته است.

ارزیابی سخت افزار: پمپ های حرارتی در مقابل گرمایش مقاومتی

اگر در منطقه ای زندگی می کنید که فصل های زمستانی واقعی دارد، سخت افزار داخل وسیله نقلیه به اندازه اندازه باتری مهم است. سیستم گرمایش به عنوان عامل اصلی در عملکرد هوای سرد عمل می کند.

هیترهای مقاومتی (روش توستر)

بسیاری از خودروهای الکتریکی قدیمی و برخی از مدل‌های سطح پایه فعلی از گرمایش مقاومتی استفاده می‌کنند. این فناوری دقیقاً مانند کویل توستر عمل می کند. الکتریسیته از یک مقاومت عبور می کند که گرم می درخشد و هوا را گرم می کند.

این روش دارای نسبت کارایی 1:1 است. به ازای هر 1 کیلووات (کیلووات) برق گرفته شده از باتری، 1 کیلووات گرما دریافت می کنید. اگرچه در تولید سریع گرما موثر است، اما از نظر انرژی گران است. در یک درایو طولانی، یک بخاری مقاومتی می تواند باتری را به سرعت تخلیه کند و انرژی کمتری برای موتور باقی بگذارد.

پمپ های حرارتی (تهویه مطبوع معکوس)

مدل‌های جدیدتر، از جمله تسلاس‌های اخیر، هیوندای، و تریم‌های ممتاز برندهای دیگر، از پمپ‌های حرارتی استفاده می‌کنند. یک پمپ حرارتی مانند یک تهویه مطبوع عمل می کند که به صورت معکوس کار می کند. به جای تولید گرما، انرژی گرمایی موجود را از هوای بیرون به داخل کابین منتقل می کند. حتی در هوای سرد، انرژی حرارتی قابل برداشت است.

پمپ های حرارتی می توانند نسبت بازدهی 300% تا 400% را بدست آورند. این بدان معناست که 1 کیلو وات انرژی باتری می تواند 3 تا 4 کیلو وات گرما را به داخل کابین منتقل کند. این افزایش بهره وری چشمگیر محدوده را حفظ می کند. با این حال، خریداران باید به یک هشدار توجه کنند: پمپ های حرارتی در سرمای شدید (معمولاً زیر 10- درجه فارنهایت یا 23- درجه سانتی گراد) مزیت خود را از دست می دهند. در این شرایط، سیستم معمولاً برای حفظ ایمنی به یک بخاری مقاومتی ثانویه برمی‌گردد.

استراتژی های مدیریت حرارتی

مدیریت حرارتی پیشرفته فراتر از بخاری کابین است. سیستم‌هایی مانند Octovalve تسلا به طور فعال گرمای هدر رفته را از موتور و الکترونیک برق باتری پاک می‌کنند. آنها این گرمای پاک شده را در صورت نیاز به کابین یا بسته باتری هدایت می کنند. رویکردهای قدیمی اغلب این سیستم ها را ایزوله می کنند و انرژی حرارتی بالقوه را هدر می دهند. هنگام خرید برای ماشین های الکتریکی استفاده شده ، تحقیقاتی که در سال مدل خاص دارای مدیریت حرارتی است.

واقعیت های عملیاتی: استراتژی های کاهش برای مالکان

داشتن یک خودروی الکتریکی در زمستان مستلزم تغییر عادات است. شما نمی توانید به سادگی بپرید و مانند یک ماشین بنزینی رانندگی کنید بدون اینکه جریمه بهره وری را بپذیرید. تغییرات رفتاری کوچک بازده دامنه قابل توجهی را به همراه دارد.

قانون همیشه وصل باشید (ABPI).

قانون طلایی مالکیت خودروهای برقی زمستانی این است که هر زمان ممکن است خودرو را به برق متصل نگه دارید، حتی اگر به طور فعال شارژ نمی کنید. این امکان پیش شرط را فراهم می کند.

پیش‌شرطی کردن شامل برنامه‌ریزی زمان حرکت شما در منو یا برنامه خودرو است. خودرو برای گرم کردن کابین و بسته باتری قبل از خروج شما از شبکه برق می گیرد - نه باتری. شما با یک باتری گرم و کارآمد و شارژ کامل حرکت می‌کنید. بدون این، خودرو باید انرژی خود را بسوزاند تا در 10 مایل اول رانندگی شما، که ناکارآمدترین بخش هر سفر است، گرم شود.

تغییر رفتار شارژ

باتری های سرد در برابر شارژ مقاومت می کنند. پدیده ای به نام Coldgate زمانی رخ می دهد که یک باتری یخ زده از نظر فیزیکی قادر به پذیرش جریان با سرعت بالا نباشد. BMS سرعت شارژ را کاهش می دهد تا از آند در برابر آبکاری محافظت کند (نوعی آسیب). شما ممکن است به یک شارژر سریع 250 کیلوواتی وصل کنید اما فقط 30 کیلووات دریافت کنید.

راه حل ناوبری است. همیشه شارژر را به عنوان مقصد خود در GPS داخلی وارد کنید. خودرو این هدف را تشخیص داده و پیش گرم شدن باتری را در مسیر فعال می کند. این تضمین می کند که باتری به اندازه کافی گرم است تا در لحظه ورود شارژ سریع را بپذیرد.

گرمایش هوشمند

گرم کردن کل حجم هوای داخل خودرو ناکارآمد است. گرمایش رسانا بسیار برتر از گرمایش همرفتی است. از صندلی های گرم شونده و فرمان گرم شونده به عنوان منبع اصلی گرمایش استفاده کنید. آنها با استفاده از حداقل الکتریسیته مستقیماً گرما را به بدن شما وارد می کنند. کاهش چند درجه ای دمای هوای کابین در حین استفاده از گرمکن صندلی می تواند 10 تا 15 درصد از محدوده شما صرفه جویی کند.

راهنمای خرید: ارزیابی خودروهای الکتریکی جدید و استفاده شده برای آب و هوای برفی

انتخاب وسیله نقلیه مناسب بیشتر سردردهای زمستانی را کاهش می دهد. خریداران باید فراتر از قیمت برچسب نگاه کنند و قابلیت های فنی خاص مناسب برای برف و یخ را ارزیابی کنند.

ارزیابی خودروهای الکتریکی مستعمل

سهام در بازار ثانویه بیشتر است. خریداران از خودروهای برقی مستعمل با خطر انباشتگی منحصر به فرد روبرو هستند. شما باید کل محدوده موجود را با کنار هم گذاشتن سه فاکتور کاهنده محاسبه کنید: امتیاز EPA اصلی، تخریب دائمی باتری به دلیل سن، و از دست دادن موقت زمستان.

یک مدل کارکرده را در نظر بگیرید که در ابتدا برای مسافت 250 مایل رتبه بندی شده بود. اگر به دلیل سن 10 درصد تخریب داشته باشد، حداکثر برد اکنون 225 مایل است. در یک روز زمستانی شدید، این میزان ممکن است تا 40 درصد دیگر کاهش پیدا کند و برد موثر تقریباً 135 مایلی را برای شما به ارمغان بیاورد. آیا این کار رفت و آمد روزانه شما را با 20 درصد بافر ایمنی پوشش می دهد؟ اگر نه، آن EV مورد استفاده خاص، صرف نظر از قیمت، ممکن است برای آب و هوای شما مناسب نباشد.

کشش و هندلینگ

علی‌رغم نگرانی‌های مربوط به محدوده، ماشین‌های الکتریکی اغلب در حمل برف از خودروهای گازسوز بهتر عمل می‌کنند. بسته باتری سنگین در قسمت پایینی شاسی نصب شده است. این یک مرکز ثقل بسیار پایین ایجاد می‌کند و پایداری عالی را فراهم می‌کند و خطر واژگونی در جاده‌های یخی را کاهش می‌دهد.

با این حال، به فاصله از زمین توجه کنید. بسیاری از خودروهای الکتریکی برای به حداکثر رساندن آیرودینامیک در سطح زمین طراحی شده اند. در مناطق با تجمع برف عمیق، این به یک بدهی تبدیل می شود. کراس اوورهای برقی یا وسایل نقلیه با سیستم تعلیق بادی قابل تنظیم را نسبت به سدان‌های کم‌لونگ در اولویت قرار دهید. علاوه بر این، به یاد داشته باشید که لاستیک ها بیشتر از پیشرانه ها اهمیت دارند. یک خودروی برقی دیفرانسیل عقب (RWD) با لاستیک‌های مخصوص زمستانی در تایرهای تمام فصل عملکرد بهتری از خودروهای برقی تمام چرخ متحرک (AWD) دارد.

عامل گاراژ

صداقت در مورد وضعیت زندگی شما ضروری است. داشتن یک خودروی برقی در آب و هوای سخت زمستانی بدون دسترسی به شارژ خانه یا محل کار بسیار دشوارتر است. بدون مکانی برای اتصال یک شبه به برق، نمی‌توانید به طور موثر باتری را با استفاده از برق شبکه پیش‌فرض کنید. شما کاملاً به شارژ عمومی متکی خواهید بود که در سرما بیشتر طول می کشد. اگر در خیابان در دمای زیر صفر پارک کنید، تجربه مالکیت چالش برانگیز خواهد بود.

نتیجه گیری

ثابت شده است که خودروهای برقی در زمستان قابل دوام هستند، که این امر به دلیل نرخ بالای پذیرش آنها در نروژ است، جایی که بیش از 80 درصد از فروش خودروهای جدید را تشکیل می دهند. با این حال، آنها نیاز به تغییر در طرز فکر دارند. فن آوری شکسته نیست. این فقط تحت قوانین ترمودینامیکی متفاوت از موتورهای احتراق داخلی عمل می کند.

از دست دادن برد واقعی است، اما قابل پیش بینی و مدیریت است. با محاسبه نیازهای روزانه خود در برابر بدترین سناریو - با فرض تقریباً 60٪ برد رسمی - می توانید با اطمینان رانندگی کنید. اگر در مناطق کمربند برفی زندگی می کنید، مدل های دارای پمپ حرارتی را در اولویت قرار دهید. قبل از خرید، دسترسی به شارژ خود را تأیید کنید. با آماده سازی مناسب، قدرت آرام و نرم یک پیشرانه الکتریکی در واقع می تواند یک تجربه رانندگی برتر در زمستان را ارائه دهد.

سوالات متداول

س: آیا ماشین های الکتریکی در سرمای شدید روشن می شوند؟

پاسخ: بله، آنها اغلب بهتر از خودروهای بنزینی استارت می زنند. هیچ روغن موتوری برای غلیظ شدن و شمع برای خراب شدن وجود ندارد. تا زمانی که باتری 12 ولتی (که برق الکترونیک را تامین می کند) سالم باشد، سیستم ولتاژ بالا فورا فعال می شود، حتی در دماهایی که موتور دیزل را منجمد می کند.

س: آیا هوای سرد به طور دائم به باتری EV آسیب می زند؟

پاسخ: خیر. از دست دادن بردی که مشاهده می کنید به معنای در دسترس نبودن موقت ظرفیت است، نه تخریب دائمی. سیستم مدیریت باتری (BMS) از سلول ها محافظت می کند. پس از گرم شدن هوا، محدوده کامل شما برمی گردد.

س: اگر در ترافیک در برف گیر کنم چه مقدار برد از دست خواهم داد؟

پاسخ: به طرز شگفت انگیزی کم است. یک EV در دور آرام بسیار کارآمد است. در زمانی که موتور خاموش است، برای گرم نگه داشتن کابین از حداقل انرژی استفاده می کند. یک خودروی برقی کاملاً شارژ شده اغلب می‌تواند دمای کابین را برای 24 تا 48 ساعت حفظ کند، در حالی که سوخت خودروهای بنزینی در هنگام دور کار بسیار سریع‌تر تمام می‌شود.

س: آیا خرید ماشین های الکتریکی دست دوم از آب و هوای سرد بی خطر است؟

پاسخ: به طور کلی، بله. گرما دشمن باتری است نه سرما. دماهای بالا به طور دائمی شیمی باتری را تخریب می کند. یک خودروی برقی استفاده شده از آب و هوای سرد اغلب نسبت به یک خودروی مشابه که در آب و هوای گرم بیابانی رانندگی می‌کند، وضعیت سلامت باتری (SoH) سالم‌تری دارد، مشروط بر اینکه برای مدت‌های طولانی با شارژ 0 درصد ذخیره نشده باشد.