چرا در شهر کمتر سوخت مصرف می‌کند؟ تفاوت شهر و جاده طولانی در مصرف خودروهای برقی

در خودروی برقی، ترافیک توقف-حرکت دشمن نیست بلکه دوست است؛ هنگامی که ترمز بازیابی حدود یک‌پنجم انرژی از دست‌رفته را بازیابی می‌کند، سرعت ثابت بزرگراه در برابر مقاومت آیرودینامیکی شکست می‌خورد.
در خودروی برقی، ترافیک توقف-حرکت دشمن نیست بلکه دوست است؛ هنگامی که ترمز بازیابی حدود یک‌پنجم انرژی از دست‌رفته را بازیابی می‌کند، سرعت ثابت بزرگراه در برابر مقاومت آیرودینامیکی شکست می‌خورد.

این صفحه را به اشتراک بگذارید

خودروهای برقی درون شهر مصرف کمتری دارند چون در ترافیک توقف-حرکت، هنگام کند شدن، انرژی را با ترمز باززایی بازیابی می‌کنند و در سرعت‌های پایین مقاومت هوا در حداقل سطح باقی می‌ماند. اما در بزرگراه ترمز گرفتن به‌ندرت اتفاق می‌افتد، سرعت ثابت بالا پیوسته خودرو را به جلو راندن وادار می‌کند و مقاومت آیرودینامیکی به دشمن اصلی مصرف تبدیل می‌شود. یعنی تصویر ذهنی به‌جامانده از دوران بنزینی مبنی بر اینکه «خودروی درون‌شهری خیلی سوخت می‌سوزاند» در خودروی برقی کاملاً برعکس می‌شود.

نکات برجسته

  • ترمز باززایی می‌تواند تقریباً 20 درصد انرژی را بازیابی کند: در سفری 100 کیلومتری حدود 20 کیلومتر برد به دست می‌آید.
  • در سرعت‌های بزرگراهی، پسای آیرودینامیکی بیش از 50 درصد انرژی صرف‌شده برای راندن خودرو به جلو را تشکیل می‌دهد.
  • یک EV معمولی درون شهر در هر 100 کیلومتر تقریباً 12 تا 20 کیلووات‌ساعت مصرف می‌کند؛ در سرعت بزرگراهی 110 تا 120 کیلومتر بر ساعت این رقم به حدود 23 کیلووات‌ساعت می‌رسد.
  • برد در دنیای واقعی، بر اساس تست‌های ADAC، می‌تواند تا 30 درصد کمتر از مقدار WLTP باشد.
  • در خودروهای برقی مفهومی به نام درجا کار کردن وجود ندارد: هنگام انتظار در ترافیک، موتور انرژی مصرف نمی‌کند.

چرا خودروی برقی در شهر سوخت کمتری می‌زند؟

Şehirde her kırmızı ışık, elektrikli araç için bir kayıp değil rejeneratif frenajla bataryaya geri dönen bir enerji kazanımıdır.

در خودروی بنزینی، ترافیک درون‌شهری یک مجازات است: وقتی پشت چراغ قرمز می‌ایستید موتور به کار ادامه می‌دهد، هر شتاب‌گیری در ناکارآمدترین ناحیه انجام می‌شود و انرژی هدررفته در ترمز به گرما در لنت‌ها تبدیل شده و از بین می‌رود. در خودروی برقی هر سه مورد برعکس است. موتور هنگام توقف انرژی مصرف نمی‌کند؛ اصلاً مفهومی به نام درجا کار کردن وجود ندارد. شتاب‌گیری‌ها در ناحیه‌ای از منحنی بازدهی موتور برقی رخ می‌دهد که موتور در آسوده‌ترین حالت است. و ترمز گرفتن به لطف ترمز باززایی به‌جای اتلاف، بازیابی است.

منطق کار ترمز باززایی ساده است: وقتی گاز را رها می‌کنید یا کند می‌شوید، موتور برقی به ژنراتور تبدیل می‌شود و انرژی جنبشی خودرو را به برق تبدیل کرده و به باتری می‌فرستد. این انرژی دوباره قابل استفاده است. در خودروی بنزینی انرژیِ لحظه ترمز برای همیشه از دست می‌رود؛ در خودروی برقی بخش قابل توجهی از مسیر دو بار «مجانی» طی می‌شود.

باززایی چند کیلووات‌ساعت به دست می‌آورد؟

بیایید با یک مثال عددی پیش برویم. در مسیری 42 کیلومتری بین خانه و کار با شیب‌های فراوان، وقتی باززایی روی دومین سطح بالاتر تنظیم می‌شود، در طول سفر تقریباً 4 کیلووات‌ساعت بازیابی شده و فقط 2 کیلووات‌ساعت به‌صورت خالص از باتری قابل استفاده است. اگر همین مسیر در جهت معکوس طی شود - با حدود 900 متر صعود - اوضاع برعکس می‌شود: مصرف به 8 کیلووات‌ساعت می‌رسد در حالی که بازیابی به زیر 2 کیلووات‌ساعت سقوط می‌کند. پیام روشن است: سهم باززایی را نمی‌توان مستقل از پروفیل مسیر و ترافیک در نظر گرفت.

برآوردها نشان می‌دهد ترمز باززایی تقریباً 20 درصد انرژی را نشان می‌دهد که انرژی بازگردانده می‌شود - یعنی در یک سفر 100 مایلی حدود 20 مایل برد به دست می‌آید. این سهم در بزرگراه ناچیز است، اما در ترافیک شهری با توقف‌وحرکت‌های مکرر، محیطی است که ترمز احیاکننده بیشترین «درخشش» را دارد. در سربالایی‌ها و سرازیری‌ها نیز مقدار شگفت‌انگیزی انرژی قابل جمع‌آوری است. یک مطالعه دانشگاهی منبع‌گرفته از انگلستان نیز تأیید می‌کند که مراحل احیا با شدت بالاتر، بازیابی بیشتری و مصرف خالص کمتری به همراه دارند.

یک جنبه عملی رانندگی هم وجود دارد: در مراحل احیای قوی، می‌توان خودرو را تقریباً بدون فشردن پدال ترمز و فقط با کنترل پدال گاز راند. به این one-pedal driving می‌گویند و در هر مدلی ارائه نمی‌شود. رها کردن گاز به معنای ترمز کردن است؛ این بالاترین سطح احیا است. راننده‌ای که جاده را زودتر خوانده و به‌موقع گاز را قطع کند، هم لنت ترمز و هم کیلووات‌ساعت را همزمان حفظ می‌کند.

چراغ‌های ترمز چه زمانی روشن می‌شوند؟

ترمز احیاکننده نه‌تنها یک مسئله مهندسی برق، بلکه یک مسئله ایمنی ترافیک نیز هست. وقتی خودروی شما کند می‌شود، راننده پشت سر باید شما را ببیند. قاعده عملی به این صورت کار می‌کند: وقتی کاهش سرعت 0,7 متر بر مجذور ثانیه کمتر باشد، چراغ‌های ترمز معمولاً روشن نمی‌شوند، در بازه 0,7 تا 1,3 متر بر مجذور ثانیه وضعیت بسته به سازنده متفاوت است و در بالای 1,3 متر بر مجذور ثانیه در اکثر کشورها چراغ‌های ترمز الزامی است. یعنی شدت احیا مستقیماً بر اینکه خودروی پشت سر شما چه قدر زود متوجه شما می‌شود تأثیر می‌گذارد.

چرا مصرف در بزرگراه بیشتر می‌شود: فیزیک مقاومت هوا

هرچه سرعت بالا می‌رود، دو مقاومتی که خودرو با آن‌ها مقابله می‌کند فعال می‌شوند: مقاومت غلتشی و مقاومت هوا. مقاومت غلتشی با سرعت تقریباً خطی تغییر می‌کند، اما مقاومت هوا به‌صورت نمایی با سرعت افزایش می‌یابد. به همین دلیل بالای هر آستانه سرعت، پسای آیرودینامیکی به نیروی غالب تبدیل می‌شود. در سرعت‌های بالای 60 کیلومتر بر ساعت حدود 30 تا 40 درصد انرژی صرف شکافتن هوا می‌شود. در سرعت‌های بزرگراهی این نسبت از 50 درصد نیز فراتر می‌رود؛ در 130 کیلومتر بر ساعت تا حدود 80 درصد توان خودرو برای مقابله با مقاومت آیرودینامیکی به کار می‌رود.

خودروی برقی نسبت به این منحنی به‌ویژه حساس است، زیرا موتور الکتریکی در سرعت‌های بالا نسبت به موتور بنزینی بازدهی کمتری به دست می‌آورد. نتیجه عملی: خودروهای برقی در بازه حدود 80 تا 95 کیلومتر بر ساعت بیشترین بازدهی را دارند. حتی سرعت 60 مایل بر ساعت به جای 70 مایل بر ساعت در بزرگراه نیز سهم قابل اندازه‌گیری‌ای به برد می‌دهد. سرعت 130 کیلومتر بر ساعت به‌عنوان سرعتی که مصرف خودروی برقی را به‌طور جدی بالا می‌برد شناخته می‌شود.

عامل دوم نبود احیا است. در رانندگی روان بزرگراهی تقریباً هیچ کندشدنی رخ نمی‌دهد؛ بازیابی انرژی نیز به‌موازات آن به صفر نزدیک می‌شود. در شهر هر توقف به معنای یک شارژ کوچک است، در حالی که در بزرگراه انرژی تنها در یک جهت جریان دارد. ترکیب این دو اثر - مقاومت هوای بالا و احیای صفر - توضیح کاملی است برای اینکه چرا مصرف بزرگراهی از مصرف شهری بیشتر است.

پروفایل مصرف شهری و بزرگراهی با اعداد

یک خودروی برقی متوسط در هر 100 کیلومتر حدود 12 تا 20 کیلووات‌ساعت برق مصرف می‌کند. از آنجا که سرعت مجاز شهری در ترکیه اغلب در محدوده 30–50 کیلومتر بر ساعت است، مصرف خودروی برقی در این سناریو نسبت به جاده‌های طولانی به‌طور محسوسی کمتر می‌شود. در بزرگراه با سرعت ثابت 110–120 کیلومتر بر ساعت، مصرف ~23 کیلووات ساعت/100 کیلومتر به این سطح می‌رسد. برای مقایسه، نگاهی به خودروی بنزینی بیندازیم: خودروهای بنزینی در شهر به‌طور میانگین 6–8 لیتر در 100 کیلومتر مصرف می‌کنند، در حالی که در بزرگراه این رقم حدود ~6.5 لیتر است - یعنی در خودروی بنزینی منحنی در جهت کاملاً معکوس خم می‌شود.

سناریوخودروی برقیخودروی بنزینی
شهر (30–50 کیلومتر بر ساعت، ترمز و گاز)~12–20 کیلووات ساعت/100 کیلومتر~6–8 لیتر/100 کیلومتر
بزرگراه (سرعت ثابت 110–120 کیلومتر بر ساعت)~23 کیلووات ساعت/100 کیلومتر~6.5 لیتر/100 کیلومتر
مقاومت غالبمزیت سرعت پایین در شهر + بازیابی انرژیمصرف سوخت در هر سناریو
پرجمعیت‌ترین محدوده سرعت کارآمد~80–95 کیلومتر بر ساعتمتغیر، معمولاً سرعت متوسط ثابت

می‌توان با واحدهای انرژی نیز مقایسه کرد: 1 لیتر بنزین تقریباً 9.5 کیلووات ساعت و 1 لیتر گازوئیل تقریباً 10.5 کیلووات ساعت انرژی دارد. بر اساس این معادل، خودرویی که در 100 کیلومتر 4.1 لیتر بنزین مصرف می‌کند، انرژی معادل تقریباً 39 کیلووات ساعت مصرف می‌کند - رقمی چند برابر مصرف شهری یک خودروی برقی مدرن.

چرا ترافیک استانبول برای خودروی برقی مزیت است؟

ویژگی متمایز ترافیک استانبول، رانندگی روان نیست، بلکه چرخه توقف‌های مکرر و حرکت دوباره است. خودروی بنزینی در هر مرحله از این چرخه انرژی از دست می‌دهد؛ حتی در حالت درجا هم سوخت می‌سوزاند. اما در خودروی برقی، لحظه‌های انتظار مصرفی ندارند و کند شدن پس از هر حرکت دوباره، با بازیابی انرژی، برق را به باتری بازمی‌گرداند. دقیقاً به همین دلیل، خودروهای برقی و هیبریدهای قابل شارژ در کلان‌شهرهایی مانند استانبول در استفاده شهری مزیت ساختاری دارند. سفری حدوداً 155 کیلومتری مانند مسیر استانبول–بورسا نیز از سوی مالکان خودروهای برقی تجربه‌ای کم‌هزینه توصیف می‌شود - بهره‌وری شهری و برد بزرگراهی می‌توانند در یک خودرو با هم جمع شوند.

ارزش WLTP چه می‌گوید و واقعاً چه باید انتظار داشت؟

رقم برد روی شیشه از چرخه WLTP می‌آید. WLTP چرخه آزمونی است که توزیع نسبتاً متعادلی میان رانندگی شهری و برون‌شهری برقرار می‌کند و مسافت و فازهای رانندگی را نسبت به استاندارد قدیمی NEDC دو برابر می‌کند. از آنجا که تلفات شارژ را نیز در بر می‌گیرد، واقع‌بینانه‌تر از NEDC است؛ اما با این حال همچنان یک چرخه آزمایشگاهی است و بر پایه یک پروفایل واحد کار می‌کند. افزون بر این، برخی خودروسازان به‌جای WLTP از CLTC یا NEDC استفاده می‌کنند؛ در این حالت، کنار هم قرار دادن مستقیم اعداد بروشور دو خودروی برقی گمراه‌کننده است.

تعیین انتظارات دنیای واقعی بر اساس پروفایل، سالم‌تر است. تصویر کلی تجربه کاربران چنین است: در شهر، بردی 10–15 درصد بالاتر از WLTP و در بزرگراه 10–15 درصد پایین‌تر از WLTP انتظار می‌رود. آزمون‌های مستقل دنیای واقعی نیز نشان می‌دهند مسافت قابل طی با یک شارژ می‌تواند تا حدود 30 درصد کمتر از ارزش WLTP باشد. این اختلاف از عواملی مانند اقلیم، سبک رانندگی، پروفایل سرعت و بارهای کمکی ناشی می‌شود.

دما و کولر این تصویر را چگونه تغییر می‌دهند؟

تهویه و تهویه مطبوع، لایه‌ی دومی است که بر تفاوت پروفایل سوار می‌شود. گرمایش کابین و سرمایش با کولر می‌توانند باتری را به‌سرعت مصرف کنند؛ در سرما هم بار گرمایش و هم کندی واکنش‌های شیمیایی باتری برد را کاهش می‌دهند. در گرما نیز برد با دو سازوکار افت می‌کند: سرمایش فعال برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد باتری فعال می‌شود و استفاده از کولر افزایش می‌یابد. دادن یک عدد ثابت مانند «کولر همیشه برد را 10 درصد کاهش می‌دهد» نادرست است؛ این اثر بسته به دمای هوای بیرون، آفتاب، رطوبت، مدت سفر و دمای هدف کابین متفاوت است. دانستن اینکه بخاری صندلی‌ها انرژی کمتری نسبت به کولر مصرف می‌کنند، در ماه‌های زمستان تفاوت ایجاد می‌کند. رساندن باتری به دمای ایده‌آل پیش از سفر طولانی در حالی که به شارژر متصل است - یعنی پیش‌گرمایش یا پیش‌شرط‌بندی - هم بر سرعت شارژ و هم بر برد اثر مثبت دارد.

رانندگی بهینه بر اساس پروفایل و برنامه‌ریزی سفر طولانی

سبک رانندگی اثری بزرگ‌تر از مدیریت سیستم‌های کمکی مانند خاموش کردن کولر دارد. چند قانون اثبات‌شده برای رانندگی شهری:

  • روان شتاب بگیرید و به سرعت هدف برسید؛ مسابقه‌های چراغ راهنمایی گران‌ترین دشمن برد هستند.
  • جاده را بخوانید و زود گاز را قطع کنید؛ این کار هم انرژی ذخیره می‌کند و هم ترمز احیاکننده را به حداکثر می‌رساند.
  • در استفاده شهری، احیا را روی مرحله‌ی قوی تنظیم کنید؛ در پروفایل توقف‌وحرکت، انرژی را به بهترین شکل به همین روش بازیابی می‌کنید.
  • چون احیای قوی در سطح لغزنده می‌تواند کشش را کاهش دهد، در شرایط جوی بد مرحله را کاهش دهید.
  • اگر باتری کاملاً پر باشد، ترمز احیاکننده کاهش می‌یابد یا غیرفعال می‌شود - جایی برای ذخیره‌ی انرژی وجود ندارد؛ این موضوع در سفرهای کوتاهی که با شارژ کامل آغاز می‌شوند، در کیلومترهای اول محسوس است.

در جاده اما معادله تغییر می‌کند. چون مقاومت هوا به نفع شما عمل نمی‌کند، نظم در برنامه‌ریزی تعیین‌کننده است. مسیر باید از قبل تنظیم شود، برد و زمان‌های شارژ بررسی شود، به‌جای یک شارژ طولانی، شارژهای با فاصله‌ی کوتاه‌تر ترجیح داده شود و محل اقامت بر اساس زیرساخت شارژ انتخاب شود. آماده‌سازی‌های ساده مانند دانلود اپلیکیشن‌های ایستگاه شارژ و ساخت حساب پیش از حرکت، و برنامه‌ریزی با زمان بافر، کیفیت سفر را مستقیماً تعیین می‌کنند.

پرسش‌های پرتکرار: ترافیک سنگین و بحث رانندگی با یک پدال

رایج‌ترین نگرانی کسانی که به فکر گذار از بنزینی به برقی هستند، این پرسش است: «نشستن در ترافیک قفل‌شده برد را مصرف می‌کند؟» پاسخ دلگرم‌کننده است: در ترافیک سنگین، خودروی برقی تقریباً هیچ انرژی مصرف نمی‌کند، چون درجا کارکردن وجود ندارد و ترمزگیری پس از هر حرکت جدید، انرژی را بازمی‌گرداند. می‌توان گفت نگرانی ترافیکی یک الگوی نادرست است که با عادت‌های بنزینی منتقل می‌شود.

در مورد اینکه رانندگی با یک پدل لزوماً برد را بیشینه می‌کند یا نه، بحث وجود دارد. تحلیل‌های موجود به این نتیجه رسیده‌اند که حالت تک‌پدل به اندازه استفاده خوب از ترمز دستی کارآمد است یا اندکی کارآمدتر؛ این دیدگاه نیز رایج است که انتخاب حالت به‌تنهایی تعیین‌کننده نیست. مهم معماری پدل نیست، بلکه اصل کلی است: هرچه ترمزگیری شدید کمتر باشد، بازیابی انرژی بیشتر است.

جدول خلاصه: هر پروفایل چه انتظاری باید داشته باشد

می‌توان انتظار واقع‌بینانه برد خود را بر اساس سناریوی رانندگی در سه عنوان خلاصه کرد. در استفاده شهری می‌توانید کمی بالاتر از مقدار WLTP قرار بگیرید؛ بازیابی انرژی و سرعت پایین به نفع شماست. استفاده ترکیبی نزدیک‌ترین منطقه به WLTP است. در جاده‌های طولانی با اولویت بزرگراه، 10 تا 15 درصد کمتر از WLTP و در شرایط سرعت و دمای دشوار انحراف تا 30 درصد را در نظر بگیرید. راه‌حل واقعی نگرانی برد، باتری بزرگ‌تر نیست، بلکه درک درست پروفایل است.

منابع