Насколько кондиционер и отопление увеличивают расход топлива в гибридном автомобиле?

Использование кондиционера в гибридном автомобиле может снизить экономию топлива, особенно в коротких поездках, более чем на 25% ; отопление же в холодную погоду заметно уменьшает запас хода и эффективность. Энергетическая нагрузка распределяется между двигателем и батареей, поэтому влияние кондиционера в гибридах может измеряться в большей степени, чем в традиционных автомобилях. Правильные привычки вентиляции и климат-контроля позволяют вернуть значительную часть этих потерь.

Насколько сильно кондиционер на самом деле увеличивает расход гибрида?

Компрессор кондиционера - один из немногих потребителей, требующих постоянной механической или электрической мощности всё время работы автомобиля, и источником этой мощности в конечном счёте является топливо. Измеренные эффекты варьируются в широком диапазоне в зависимости от условий эксплуатации: при городской езде с включённым кондиционером зафиксирована потеря экономии топлива до 21% а в очень жаркую погоду и в коротких поездках указано, что эта цифра может превышать 25% . У гибридов ситуация несколько тоньше; при движении в электрическом режиме мощность, потребляемая компрессором, поступает напрямую от батареи, при разряде батареи двигатель включается чаще, и рост расхода проявляется на двух уровнях.

С инженерной точки зрения ясно, почему эффект больше в коротких поездках: когда разница температур в салоне максимальна, система работает на полной мощности и ещё не вышла на устойчивый режим. В длительной поездке после достижения целевой температуры кондиционер работает лишь в режиме поддержания; стабильная скорость на трассе поглощает часть этой нагрузки. На коротком городском отрезке система всю дорогу работает в самом тяжёлом режиме, знаменатель - расстояние - остаётся малым, и проценты растут.

Почему цифры различаются между собой?

Естественно видеть разницу между процентами, приводимыми по влиянию кондиционера, ведь условия измерений различны: наружная температура, продолжительность поездки, распределение город/трасса и целевая температура салона напрямую меняют результат. Кондиционер, работающий в умеренный день на среднем режиме, увеличивает расход в пределах единиц процентов, тогда как у автомобиля, выехавшего на короткое расстояние в пик дневной жары, потери могут превышать двадцать процентов. Практический вывод таков: цифра, определяющая худший сценарий, относится к коротким поездкам в жаркую погоду; в умеренных условиях и в длительных поездках эффект гораздо меньше.

Разница между электрическим компрессором и компрессором, приводимым от двигателя

В классической системе компрессор кондиционера получает мощность от ремня двигателя: если двигатель не работает, кондиционер тоже не работает, а даже на холостом ходу компрессор создаёт нагрузку на двигатель. В гибридах распространённое решение - компрессор с электрическим приводом; он питается от высоковольтной батареи, работает независимо от оборотов двигателя и может обеспечивать целевую охлаждающую производительность в любом диапазоне оборотов. Эта независимость даёт два практических результата: в электрическом режиме салон можно охлаждать, а обороты компрессора можно точно регулировать в соответствии с потребностью, не отбирая лишнюю мощность.

В количественном отношении измерено, что компрессор с электрическим приводом улучшает охлаждающую производительность по сравнению с ремённой системой в диапазоне 15-54% и обеспечивает снижение расхода топлива. Источник улучшения здесь - не только эффективность самого компрессора, а управляемость системы: энергия - это не сама затраченная работа, а разницу создаёт выполнение работы в нужное время и в нужной дозе. Тем не менее читать это нужно внимательно; по мнению некоторых пользователей, максимальная холодопроизводительность электрических компрессоров может уступать мощным ремённым агрегатам. То есть электрический компрессор выигрывает в эффективности, но по пиковой мощности не всегда равнозначен в каждом применении.

Для пользователей гибридов это означает в вождении следующее: включение двигателя внезапно при работающем кондиционере - это нормально, но у автомобилей с электрическим компрессором такое случается реже. Система HVAC всё же может запустить бензиновый двигатель; тем, кто хочет уменьшить такие включения, эко-режимы климат-контроля, снижая нагрузку на батарею, сохраняют электрический запас хода.

Как отопление влияет на расход в холодную погоду и на запас хода?

Холод - самый коварный враг эффективности гибрида. При температурах около -7°C у гибридов измерено среднее падение топливной экономичности на 22,8%; опыт пользователей описывает эту потерю обычно в диапазоне от двадцати до тридцати процентов, вплоть до потери около 10 MPG на бак. Долгосрочные измерения одного владельца Honda Civic Hybrid резюмируют ситуацию: летом автомобиль показывавший 45-47 MPG, зимой опускается до уровня 36-38 MPG. Причин несколько, и они многослойны: холодная батарея принимает и отдаёт меньше мощности, двигатель работает неэффективно, пока не достигнет идеальной температуры, а обогрев салона требует дополнительной энергии.

Резистивный нагреватель или тепловой насос?

Энергетический баланс обогрева салона зависит от того, какой технологией вы отапливаете. Резистивный нагреватель превращает в тепло 100% потребляемого электричества; коэффициент эффективности (COP) равен 1, и в холодную погоду он потребляет большую мощность от батареи, что в некоторых случаях может снизить запас хода на 30%. Тепловой насос, напротив, работает иначе: на каждую единицу потреблённой электроэнергии он может произвести 3-4 единицы тепла вместе с теплом, перенесённым из наружного воздуха. Измеренная разница очевидна: при умеренном холоде тепловой насос снижает запас хода примерно на 20%, тогда как резистивный нагреватель - на 33%; при температуре около 0°C в топливной экономичности систем с тепловым насосом наблюдалось улучшение до 13,4%. улучшение зафиксировано.

Влияние обогрева гораздо сильнее в коротких поездках. Когда салон и двигатель холодные, система работает на полную мощность; если поездка короткая, эта высокая нагрузка никогда не компенсируется. Влияние обогревателя на запас хода в электрическом режиме работает по той же логике: каждый дополнительный киловатт, потребляемый от батареи, вычитается из электрического запаса хода, а при включении двигателя переходит в расход топлива.

Город или трасса: где нагрузка выше?

Естественная стихия гибрида - движение с частыми остановками; благодаря рекуперативному торможению и поддержке электромотора городские показатели у большинства гибридов лучше трассовых, производители обычно 48-60 MPG сообщают цифры в этом диапазоне. Однако климат-контроль меняет эту картину: на низких городских скоростях дополнительная нагрузка от кондиционера и обогрева составляет относительно большую долю общего потока энергии. На трассе общий расход выше, поэтому относительная доля климат-контроля снижается, но из-за аэродинамического сопротивления и постоянной высокой скорости трассовый КПД гибрида в большинстве моделей всё равно не достигает городского значения. Сценарий, в котором нагрузка климат-контроля ощущается сильнее всего, - короткая городская поездка в холодную погоду; самый мягкий сценарий - длительное путешествие по трассе с постоянной скоростью при стабильной температуре.

Конкретные способы эффективного использования климат-контроля

Большую часть этих потерь можно сократить за счёт привычек использования. Цель климат-контроля салона - обеспечить необходимый комфорт с минимальными затратами энергии; для этого применимы следующие практики:

• Используйте режим рециркуляции: Повторное охлаждение уже охлаждённого воздуха требует гораздо меньше энергии, чем охлаждение горячего наружного воздуха, и быстрее охлаждает салон.
• Проветривайте перед выездом: В тёплую погоду сначала откройте окна и выпустите скопившийся горячий воздух, затем включите кондиционер на низком режиме. Парковка в тени или использование солнцезащитного козырька напрямую снижает начальную нагрузку.
• Держите вентилятор на средней скорости: Когда на максимальной скорости вентилятора достигнута желаемая температура, снизьте скорость; сначала короткий период быстрого охлаждения на высокой скорости вентилятора, затем средняя скорость - разумно.
• Предпочитайте обогрев сидений и руля: Эти обогреватели нагревают тело напрямую и потребляют гораздо меньше энергии, чем обогрев всего воздуха в салоне; выключайте их, когда салон прогрет.
• Используйте режимы ECO и эко-климата: Эти режимы ограничивают нагрузку HVAC и снижают лишние запуски двигателя. Также не ставьте N в движении с частыми остановками.

В части отопления самый эффективный ход - тот, который можно сделать ещё до начала поездки: предварительный прогрев салона при подключении к зарядному устройству покрывает нагрузку на обогрев от розетки и оставляет батарею свежей и полностью заряженной перед поездкой. В холодную погоду при первой посадке использование режима циркуляции совместно с каналами панели и ног обеспечивает быстрый выход салона на комфортную температуру. В поездках по трассе поддержание постоянной скорости с помощью круиз-контроля сохраняет нагрузку на двигатель и батарею предсказуемой, ограничивая относительное влияние климат-контроля.

Резюме: Измеряйте потери, затем управляйте ими

В гибриде кондиционер и отопление - это переменная, влияющая на расход от небольших процентных разниц в зависимости от условий эксплуатации до потерь, достигающих двадцати и более процентов. Кондиционер обходится дороже всего в коротких, жарких городских поездках; отопление же зимой одновременно съедает и MPG, и электрический запас хода. Технологии, такие как электрический компрессор и тепловой насос, структурно снижают эти затраты, но выигрыш на стороне водителя - вентиляция, циркуляция, предварительный прогрев, точечный обогрев - по-прежнему остаётся самым дешёвым и доступным инструментом экономичности. Если вы отдельно зафиксируете данные OBD или средний расход на приборной панели с включённым и выключенным кондиционером, вы сможете измерить реальный коэффициент вашего автомобиля за несколько баков топлива; дальше - чистое дело управления.

Источники

• Действительно ли кондиционер влияет на расход топлива?
• Потребляет ли автомобильный кондиционер больше топлива?
• Включаем кондиционер - снижаем запас хода гибрида
• Как жара и холод влияют на запас хода электромобилей и гибридов
• Исследование: насколько тепловые насосы увеличивают запас хода электромобилей
• Влияние электрического компрессора автомобильной системы кондиционирования на расход топлива и анализ характеристик
• Выбор электрического компрессора для внедорожных автомобилей
• Почему гибриды так экономичны в городе?
• Использование климат-контроля на гибридах и PHEV
• Ваш гид по электромобилям зимой
• Как максимально повысить экономию топлива на гибридных автомобилях
• Как получить максимум от вашего электромобиля зимой
• Разбираемся в топливной экономичности гибридных автомобилей