Учитывая увеличенный расход электроэнергии, возникает вопрос: целесообразно ли использовать электромобили в зимний период, особенно если сравнивать их с более экономичными автомобилями?
На сегодняшний день каждый десятый автомобиль, проданный в Северной Европе, представляет собой электромобиль (по информации на 2018 год). Это касается таких стран, как Швеция, Норвегия и Финляндия, где зимний сезон довольно продолжительный и холодный. В Канаде, которая также известна своими сильными морозами, доля продаж электромобилей составила 8% в 2018 году.
Современный электрический кроссовер Jaguar I-PACE обеспечивает надежную эксплуатацию при температуре до -40°C. При этом мощность аккумулятора не уменьшается, а работа кондиционера остается на уровне. Для электромобилей Tesla и Nissan рекомендуется использование при температурах до -30°C, что соответствует рекомендациям большинства производителей автомобилей с традиционными двигателями внутреннего сгорания (см. руководство пользователя).
В арктических условиях, где температура достигает -50°C, даже стандартный автомобиль оказывается не в состоянии эффективно функционировать и выполнять свои гарантии. Для эксплуатации в таких суровых климатических условиях автомобили требуют серьезных модификаций. Поэтому на этом рынке вы сможете найти только подержанные автомобили, но они будут тщательно адаптированы к местным условиям.
-10. -20°C
В первые 5-10 минут движения электродвигатели могут ограничивать свою работу, пока батареи не достигнут необходимой температуры. Некоторые электромобили могут быть оборудованы автоматической или бесступенчатой трансмиссией, которая также требует времени для нагрева масла в первые 10 минут (аналогично двигателям внутреннего сгорания). Потребление энергии для обогрева салона возрастает в 1,5 раза, а запас хода автомобиля снижается на 20-30% по сравнению с летними показателями (в зависимости от используемой технологии и конструкции транспортного средства).
Прогрев двигателя внутреннего сгорания занимает от 5 до 15 минут в условиях отсутствия вентилятора или дополнительного отопителя.
Температура ниже -20°C
— В течение первых 10-15 минут после начала движения работа электромоторов ограничена, так как необходимо разогреть аккумуляторы. Длительность этого процесса также варьируется в зависимости от состояния батарей и характеристик конструкции автомобиля; — обогрев салона потребует больше времени; — энергия, расходуемая на обогрев салона, может уменьшить запас хода автомобиля на 40% в городах, переполненных машинами. Большинство использованных электромобилей класса Golf (1-го поколения) не могут обеспечить нормальный обогрев салона в таких экстремально холодных условиях. Для решения этой проблемы часто устанавливается нестандартный подогреватель топлива. Обычно расход энергии на обогрев незначителен, что позволяет оставить автомобиль без подзарядки на неделю или даже больше.
Двигатель внутреннего сгорания необходимо прогревать не менее 15 минут, если отсутствуют фен или дополнительный отопитель.
Есть ли обогреватель в электромобиле
Чтобы ответить на этот вопрос, важно понимать, как осуществляется нагрев в электромобилях и традиционных автомобилях с двигателем внутреннего сгорания. В машинах с обычным двигателем систему охлаждения задействуют для нагрева. Нагретая охлаждающая жидкость проходит через блок цилиндров, попадает в основной радиатор и затем в радиатор отопителя, который находится в салоне автомобиля. Рядом с ним расположен вентилятор, разгоняющий теплый воздух. Для повышения эффективности иногда применяются электрические обогреватели, которые работают во время предварительного разогрева двигателя. Это помогает минимизировать расход дизельного топлива или бензина, а питание для вентилятора обеспечивается от работающего двигателя.
Отопительная система в электромобиле имеет свои особенности, так как отсутствует насос охлаждения и двигатель внутреннего сгорания. Это означает, что не существует «бесплатного» (как в традиционных автомобилях) источника тепла. Вдобавок, в электромобилях отопление не функционирует в привычном для нас понимании. Однако существует альтернативный метод обогрева, который действует не менее эффективно и обеспечивает комфорт даже при сильных морозах.
Обогрев салона зимой
В связи с этим возникает вопрос, каким образом осуществляется обогрев салона в электромобиле, если в нем нет стандартной системы охлаждения. Каждый производитель применяет свои собственные решения, которые могут значительно различаться по принципу работы и характеристикам. Наиболее распространенные из них:
- Резистивные нагреватели, мощность которых достигает 6 кВт, и которые обеспечивают подачу тепла при холодной трансмиссии.
- Использование тепла, вырабатываемого двигателем и преобразователем в результате их нагрева, с последующей передачей этого тепла в салон (по аналогичному принципу функционирует отопитель). При этом затраты энергии аккумулятора минимальны.
- Особые спирали, которые обдуваются воздухом с помощью вентилятора.
- Инфракрасные лучи и прочие подобные технологии.
Как вы могли заметить, описанная выше система вряд ли может считаться новаторской или идеальной. Даже при наличии наиболее оптимального решения она все равно проигрывает традиционным системам отопления, использующимся в обычных автомобилях. Уязвимым местом данной системы является аккумулятор, который быстро разряжается из-за высокой потребности в энергии.
Современные электромобили оборудованы продвинутыми системами обогрева салона в зимний период, что позволяет снизить нагрузку на электроэнергию. Принцип работы таких систем в определенной мере схож с работой тепловых насосов, где энергия для обогрева электромобиля поступает не только от аккумулятора, но и от двигателя, а также из окружающей среды. Иными словами, холодный воздух используется для нагрева, вместо того чтобы теряться бесполезно.
Структура системы отопления
Теперь давайте подробнее разберем, как осуществляется отопление салона электромобиля в зимний период. Принцип работы довольно прост. Сначала газовый теплоноситель подается в компрессор высокого давления, где он сжимается и нагревается. Затем данный газ направляется в радиатор, и происходит выделение тепла внутри автомобиля. На следующем этапе охлаждающая жидкость проходит через расширительный клапан, что приводит к снижению температуры.
После этого охлаждающая жидкость разделяется на газообразную и жидкую фазы. Газовая часть остывает, а затем попадает в теплообменник, где обрабатывается потоковым воздухом, что позволяет извлечь часть тепла из наружной среды. В финале охлаждающая жидкость снова сжимается компрессором, передавая накопленное тепло в салон. В результате образуется замкнутая система циркуляции.
Понимание принципа работы системы отопления в электромобилях позволяет оценить ее эффективность. По сути, это аналог кондиционера, функционирующего по обратному принципу для обогрева салона. Для активации нагревателя необходимо совсем немного энергии. Эта функция всего лишь слегка сокращает начальный запас хода автомобиля при включенном обогреве. Примечательно, что тепловой насос доступен во множестве моделей, включая Tesla Model Y.
Когда речь заходит о принципах работы системы отопления в электромобилях, стоит рассмотреть различные подходы, используемые производителями. Например, специалисты компании BMW Group уверены, что оптимальное решение проблемы заключается в применении инфракрасного отопления. Этот метод нагревает только поверхности и людей, что позволяет избежать расхода энергии на прогревание воздуха. Благодаря такой технологии процесс нагрева занимает всего минуту и требует минимального количества энергии. Основным ограничивающим фактором является наличие объекта, сталкивающегося с инфракрасными волнами.
По сравнению с традиционным воздушным отоплением, инфракрасное отопление выделяется своей высокой эффективностью и экономичностью. Хотя оно не предназначено для использования в качестве основного источника тепла, его вполне можно рассматривать как дополнительный обогревательный элемент.
В модели Nissan Leaf используется более простой механизм обогрева: здесь установлен вентилятор, который согревает воздух, работающий на дизельном топливе. Сжигаемое в устройстве дизельное топливо разогревает корпус по принципу пламени, после чего потоки воздуха проходят через него. Благодаря этому даже при холодной погоде в -20 градусов Цельсия электромобиль может быть нагрет за 6-8 минут. В коротких поездках вы можете не включать обогреватель и сосредоточиться на делах, так как автомобиль остается теплым, и запуск двигателя не требуется.
Теперь вы ознакомлены с тем, каким образом осуществляется отопление в электромобилях и как функционируют буржуйки в этих транспортных средствах. Каждый производитель стремится создать такую систему, которая минимизирует нагрузку на аккумулятор, при этом не ухудшая общий запас хода автомобиля. Тем не менее, избежать расхода энергии совершенно невозможно. Это не единственная проблема, с которой сталкиваются электромобили в зимний период.
Поделитесь в комментариях, какие ещё системы обогрева электромобилей вам известны и как они работают в вашем случае.
Обогрев интерьера
Model S предлагает два (скрытых) режима для обогрева интерьера. Когда трансмиссия замерзает, всё выделяемое тепло направляется через резистивные нагреватели, которые потребляют до 6 кВт. Это довольно значительное количество энергии!
Во время движения температура трансмиссии естественным образом увеличивается. После того как автомобиль Tesla прогревается, он использует охлаждающую жидкость для обогрева внутреннего пространства. По сути, тепло, полученное от двигателя и инвертора, эффективно используется для отопления салона. Это позволяет значительно снизить потребление энергии – для поддержания теплоты в полностью отапливаемом автомобиле требуется всего 1-2 кВт, даже при крайне низких температурах.
В качестве сравнения, первый Tesla Roadster требует 4 кВт для поддержания тепла в небольшой кабинке, используя только резистивные обогреватели. Это является значительным преимуществом Model S, о котором Tesla мало говорит!
Таким образом, процесс нагрева кабины занимает всего несколько минут.
Обогрев сидений
Подогрев сидений Tesla Model S имеет крайне низкое энергопотребление по сравнению с обогревом всего салона. Рекомендуется использовать его максимально часто. Активировав обогреватели сидений, вы сможете снизить температуру отопления в салоне, что поможет значительно экономить электроэнергию.
Когда я оставлял автомобиль в неотапливаемом гараже, а не на улице, я заметил значительное улучшение его характеристик во время поездок. Это объясняется тем, что температура в большинстве неотапливаемых гаражей обычно выше, чем на улице. К тому же, ветрозащитная полоса способствует сохранению тепла, уменьшая его утечку и повышая эффективность работы системы отопления.
Существует несколько причин, по которым прогретый автомобиль является более предпочтительным вариантом: комфортный теплый салон, защиту аккумулятора от замерзания и благоприятное воздействие на различные системы автомобиля.
Зимние шины
Модель S оснащена превосходной системой контроля тяги и устойчивости, которая оперативно реагирует на пробуксовку колес. Обеспечение хорошего сцепления с дорожным покрытием играет ключевую роль, и для этого необходимы качественные шины. Tesla S способна справляться со снегом и льдом, однако наличие отличного комплекта зимних шин обязательно.
Шины Pirelli Sotozeros, которые устанавливаются на заводе, не являются лучшими для зимних условий. На самом деле, их характеристики оставляют желать лучшего. В условиях сильного гололедица такой автомобиль может столкнуться с серьёзными трудностями в движении. В этом случае возможно отключение системы контроля тяги, но наиболее разумным решением станет замена шин Pirelli на более подходящие модели!
На сегодняшний день я эксплуатирую шины Michelin XIce3, которые значительно превосходят родные покрышки Tesla. Многие выбирают Nokian Hakkapeliitta R2 — это мощная зимняя шина с великолепными эксплуатационными качествами.
Удачных поездок и будьте осторожны на дороге!
Автор: Doug_G из TeslaMotorsClub
