Що станеться з електромобілем при -40: експеримент

Норвезькі випробувачі заморозили п'ять «електричок» і дійшли несподіваних результатів.

Під час пробігу тривалістю 2200 кілометрів співробітники норвезької електромобільної асоціації перевірили електромобілі низькими температурами. Випробувані машини проморозили до 40 градусів нижче за нуль у спеціальній камері — щоб потім перевірити якість роботи кліматичних систем, та й взагалі працездатність електромобілів.

Повністю впоралися з завданням лише два з них. В інших виникли проблеми, причому аж ніяк не з тяговими батареями.

Читатйте також: Бюджетний електромобіль Dacia Spring отримав вантажну версію

Норвегія вже давно входить у топ «електрифікованих» регіонів світу: продаж електромобілів останні десять років зростав майже безперервно, і до 2022 року їхня ринкова частка досягла 79,3%. За даними норвезької електромобільної асоціації, на дорогах країни вже колесить понад 620 тисяч «електричок» — за загальної кількості машин 2,8 мільйона екземплярів та населення майже 5,5 мільйонів осіб.

Цьому сприяли ціни на бензин — одні з найвищих у Європі, податкові пільги для покупців «електричок» та заходи щодо розвитку інфраструктури (зараз кількість зарядних станцій у країні вже перевищує 20 тисяч точок, з яких понад шість тисяч — це швидкі зарядки високої потужності) . Екологічні переваги від переходу на електромобілі в Норвегії мають бути особливо суттєвими — адже більшість електрогенерації в країні припадає на «чисті» гідроелектростанції.

Норвезька електромобільна асоціація вже вчетверте проводить великий зимовий тест. У ході 2200-кілометрового пробігу користувалися переважно швидкими комерційними зарядками. "Заряджатися на таких дорого, але все одно дешевше, ніж заправлятися бензином або соляркою", - резюмують учасники тесту.

Разом з тим, суворий скандинавський клімат не дуже доброзичливий до техніки, і електромобілі тут не є винятком. Вважається, що літій-іонні батареї здатні віддавати заряд у діапазоні температур від -20 до +60 градусів. А оптимальний режим, у якому батареї видають заявлену потужність і здатні до зарядки на повну ємність – вже від 15 до 35 градусів тепла.

Тому електромобілі потребують продуманої системи термального менеджменту батарей — щоб їх охолоджувати, так і підігрівати в морози. До речі, з цим бувають проблеми: наприклад, дослідники виявили нещодавно, що на кросовері Dongfeng Fengon E3 у програмі управління не передбачено підігрів батареї під час заряджання — тому «заправити» на морозі сильно розряджений електромобіль не виходить.

І це не єдина проблема. У холоди неприємний сюрприз власнику електромобіля може прийти з несподіваного боку — від свинцево-кислотного акумулятора. У сучасних електромобілів електрична система розділена на дві частини: тягові мотори працюють від основної літій-іонної батареї з робочою напругою 400 або 800 Вольт, а все бортове обладнання живиться від звичайної 12-вольтової батареї, як на машинах з бензиновим або дизельним двигуном. Остання заряджається від тягової батареї через понижувальний перетворювач постійного струму - як правило, коли машина "заведена".

Для випробування морозом усі електромобілі помістили до кліматичних камер на заполярному полігоні Lapland Proving Ground у Фінляндії. Температура в цих боксах підтримувалася на рівні 40 градусів нижче за нуль.

Випробувачі Норвезької електромобільної асоціації запитали: а чи не стане на морозі саме 12-вольтова батарея слабким місцем електромобіля? Вони вирішили змоделювати таку ситуацію: електромобіль із майже повністю зарядженою тяговою батареєю ночує на 40-градусному морозі; після цього водій відкриває машину, включає обігрів салону, і коли вікна відмерзають, а температура всередині стає прийнятною, вирушає у поїздку.

На більшій частині території країни таких суворих морозів не буває — в зимові місяці там зазвичай 10-20 градусів нижче за нуль. Ось і цього разу під час тестового пробігу температура не опускалася нижче за 15 градусів. І все ж таки в окремих регіонах далеко від моря буває набагато холодніше, аж до сорока градусів нижче нуля. Тому випробовувати електромобілі вирішили саме за такої температури.

Для цього вдалися до послуг заполярного полігону Lapland Proving Ground у Лапландії, поблизу фінського міста Муоніо. Крім льодових та снігових трас різного профілю, там побудований комплекс кліматичних камер, що дозволяють проморозити автомобіль практично до будь-якої заданої температури.

У випробуваннях брало участь п'ять електромобілів, що вийшли на ринок минулого року: Kia Niro EV, електрична версія нового кросовера BMW X1 під індексом iX1, одноплатформенні кросовери Nissan Ariya та Renault Megane E-Tech , а також британсько-китайський хетчбек MG4.

Усередині кліматичних камер піддослідні машини провели по 12-14 годин. В ході експерименту випробувачі заміряли напругу на клемах акумуляторів перед постановкою машин усередину і після відкриття машин вранці.

Найгірше ночівлю на морозі переніс «китаєць» під британським брендом MG4: холоди дочистили його маленький акумулятор ємністю всього 45 ампер-годин. Вранці машина ніяк не реагувала на команди з пульта - довелося відкривати її механічно, ключем. А коли підняли капот і приєднали до акумулятора вольтметр, той показав жалюгідні 3,15 вольта. Спроби зарядити розряджену та проморожену батарею від мережі закінчилися фіаско – щоб продовжити пробіг на MG, випробувачам довелося їхати до магазину запчастин за новим акумулятором.

Renault Megane E-Tech, навпаки, переніс морози як ні в чому не бувало: напруга на акумуляторі склала дуже високі 15,12 вольта (попри скромну ємність 50 ампер-годин). Напруга виявилася навіть більшою, ніж увечері! Технічні фахівці з Renault пояснили таку аномалію: виявляється, перетворювач постійного струму на Мегані періодично заряджає 12-вольтовий акумулятор від основної тягової батареї навіть у той час, коли машину вимкнено.

Підігрів салону показав дуже високу ефективність: через десять хвилин після його включення лід зійшов достатньо для того, щоб починати рух, через тринадцять хвилин вікна були повністю вільні від льоду, а температура в контрольній точці салону досягла 18 градусів. Через 15 хвилин у салоні – комфортні 19,3 градуси. Але тут випробувачі знайшли сліди антифризу під машиною. Тим не менш, уважний огляд показав, що всі шланги та радіатори цілі: можна виїжджати.

Добре впорався з нічними морозами і BMW iX1: великий акумулятор на 60 ампер-годин видав напругу 14,8 вольта — також більше, ніж увечері. Знайти цьому вичерпне пояснення норвежці не змогли: фахівці BMW запевняли, що автоматична підзарядка в «сплячому» режимі не передбачена. Можливо, перетворювач встиг дозарядити батарею за кілька хвилин між відкриттям машини та виміром. Що стосується самого акумулятора, то ми точно знаємо, що батареї, що йдуть на конвеєрну установку, піддають випробуванням при температурах до -40 градусів.

Салон у BMW прогрівався повільніше, ніж у Renault: злегка тепле повітря починало дмухати лише на восьмій хвилині, до нуля температура в салоні піднялася через 11 хвилин після включення кліматики, а через 12 хвилин вікна ще тільки починали розморожуватися. Втім, через 15 хвилин після початку експерименту температура в салоні досягла цілком комфортних 17 градусів. BMW не показав помилок на панелі приладів: можна їхати.

Nissan Ariya після морозів виглядав цілком благополучно - відкрився з пульта, правда напруга на акумуляторі була нижчою, ніж у суперників (11,42 вольта). Обігрів салону стартував нормально... але через три хвилини на щитку приладів висвітлилася ціле гроно помилок: "TM system error" і "EV system error, EV system OFF, Stop safely, see user manual". І за чотири хвилини після старту вентилятор обігрівача затих...

Випробувачі припускають, що водієві Nissan Ariya у такій ситуації розумніше не прогрівати салон, а їхати одразу – ймовірно, на ходу перетворювач напруги зможе зарядити 12-вольтову батарею.

Що стосується Kia Niro EV, то він через помилку опинився в нерівних з рештою умов: температура у нього в кліматичній камері виявилася нижчою, ніж належить –44 градуси нижче нуля. Та й усередині він провів більше часу... Але машина відкрилася нормально, а вольтметр на клемах великого акумулятора ємністю 60 ампер-годин показав 11,72 вольт.

Спершу ситуація виглядала обнадійливо, але обігрівач ледве справлявся з холодом: за десять хвилин роботи він зміг підняти температуру в салоні лише до 25 градусів нижче за нуль. А через 11 хвилин після старту бортова електроніка остаточно викинула білий прапор: на приладовому щитку з'явилося повідомлення «Low battery level for 12V battery. Stop safely». Напруга на акумуляторі при цьому опустилася до 6,4 вольт, спроби його зарядити успіхом не увінчалися.

Після цього жорсткого тесту випробувачі закотили всі машини в теплу майстерню, і приступили до заміни акумуляторів на трьох електромобілях, що заглохли. Через кілька годин вони як ні в чому не бувало змогли продовжити автопробіг, проїхавши після цього ще 1800 кілометрів.

Щоб продовжити автопробіг того ж дня, на трьох із п'яти електромобілів довелося замінити 12-вольтові батареї. «Рідні» акумулятори повернулися у працездатний стан, коли відігрілися.

Єдиним джерелом сюрпризів знову став MG4 китайського концерну SAIC: перші кілометри шляху білий хетчбек не хотів прогрівати салон. Не піддалося і припущення, що в цьому винна морозна ночівля: наступного дня «глюк» повторився, хоча на вулиці було набагато тепліше.

Звісно, у нас у країні електромобілям до популярності норвезьких масштабів дуже далеко. І все ж таки дослідження норвежців для нас зовсім не марне: воно підсвітило потенційні «граблі», на які можуть наступити вітчизняні користувачі «електричок».

Жителям холодних регіонів фахівці Norsk elbilforening радять частіше контролювати напругу в акумуляторі і заряджати його, якщо напруга впала до 12,7-12,8 вольт (особливо якщо ви робите багато коротких поїздок). Інакше в якийсь момент ви ризикуєте залишитися наодинці з гірляндою помилок на панелі приладів і нікуди не виїхати... Загалом, відкриття багато в чому несподіване: виявляється, для електромобілів важлива ємність не тільки великої тягової батареї, але і звичайного акумулятора — про який навіть не кожен власник знає.