سرمای زمستان چقدر برد الکتریکی پلاگین هیبرید را کاهش می‌دهد؟

یک پلاگین هیبرید که در هوای سرد ۵۰ کیلومتر برد دارد، می‌تواند یک‌سوم برد خود را از دست بدهد و مقصر اصلی این افت، گرمایش کابین است.
یک پلاگین هیبرید که در هوای سرد ۵۰ کیلومتر برد دارد، می‌تواند یک‌سوم برد خود را از دست بدهد و مقصر اصلی این افت، گرمایش کابین است.

این صفحه را به اشتراک بگذارید

سرمای زمستان، برد الکتریکی یک خودروی هیبرید پلاگین‌دار را معمولاً بین 20 تا 40 درصد کاهش می‌دهد؛ یعنی یک PHEV که در هوای معتدل 50 کیلومتر برد می‌دهد، در دماهای زیر انجماد ممکن است به حدود 30-40 کیلومتر برسد. بخش عمده این افت زیر کاپوت نیست، بلکه از کابین می‌آید: گرمایش برقی مستقیماً باتری را مصرف می‌کند و شیمی سرد باتری کار را سخت‌تر هم می‌کند. افت برد موقتی است و با اقدامات درست تا حد زیادی قابل جبران.

نکات برجسته

  • در دمای 6- درجه سانتی‌گراد با روشن بودن گرمایش کابین، افت برد می‌تواند تا 41٪ برسد
  • استفاده از صندلی و فرمان گرم‌شده به جای گرمایش کابین، راندمان را 7-8٪ افزایش می‌دهد
  • پمپ حرارتی در شرایط سرد می‌تواند برد را 8-10٪ بالا ببرد
  • پیش‌گرمایش (preconditioning) در سه آزمایش EV، 5-7٪ راندمان به دست آورد
  • سرمای هوا به باتری آسیب دائمی نمی‌زند؛ برد در هوای معتدل به حالت عادی برمی‌گردد

هیبرید پلاگین‌دار در زمستان چقدر برد الکتریکی از دست می‌دهد؟

اگر بخواهیم صادقانه رقم را بگوییم، یک پاسخ واحد وجود ندارد؛ یک بازه وجود دارد. در دماهای نزدیک به انجماد، افت معمول در بازه 20 تا 30 درصد است و در بدترین شرایط ممکن است از 40 درصد هم فراتر برود. در آزمایش‌های استاندارد دینامومتری در دمای 6- درجه سانتی‌گراد با روشن بودن گرمایش کابین، برد به طور میانگین 41٪ کاهش یافت؛ خودرویی که 100 واحد برد می‌داد، به 59 واحد رسید. داده‌های واقعی در مقیاس گسترده کمی خوش‌بینانه‌تر هستند: در دمای انجماد، خودروها به طور میانگین 70 تا 78 درصد برد خود را حفظ می‌کنند و تفاوت میان مدل‌ها بین 16 تا 46 درصد در نوسان است.

در انتقال این اعداد به PHEV دو تفکیک مهم وجود دارد. نخست، بیشتر این مطالعات روی خودروهای تمام‌برقی انجام شده‌اند؛ چون برد الکتریکی PHEV کوتاه است، همان افت مطلق، حتی اگر درصدی مشابه باشد، در عمل معادل افت کیلومتری کمتری است. دوم، PHEV یک پشتیبان مثل موتور بنزینی در اختیار دارد: وقتی برق تمام شود، خودرو به راه خود ادامه می‌دهد و می‌تواند بار گرمایش را به موتور منتقل کند. مشاهدات واقعی مالکان نیز با این چارچوب همخوانی دارد - یک PHEV که در هوای معتدل حدود 80 کیلومتر برد الکتریکی می‌دهد، در زمستان به بازه 48-72 کیلومتر می‌رسد.

افت از دو منبع جداگانه ناشی می‌شود: گرمایش کابین و شیمی باتری

Benzinli motorun bedava atık ısısı, elektrikli tahrikte lüks bir batarya faturasına dönüşür ve kış menzilinin asıl bedelini kabin ısıtması öder.

نسبت دادن افت برد به یک دلیل واحد، تشخیص نادرستی است. در این ماجرا دو سازوکار جداگانه در کار است و هر یک به‌قدری با دیگری متفاوت عمل می‌کند که قابل مقایسه نیست.

گرمایش کابین: مقصر اصلی افت

در یک خودروی بنزینی، 12 تا 30 درصد انرژی تولیدشده توسط موتور به‌صورت گرما تلف می‌شود و این گرمای اتلافی به‌عنوان گرمایش رایگان کابین استفاده می‌شود. اما یک خودروی با پیشرانه برقی حدود 80 درصد انرژی ذخیره‌شده در باتری را به حرکت تبدیل می‌کند؛ گرمای اتلافی چندانی برای استفاده وجود ندارد. وقتی بخواهید کابین را گرم کنید، انرژی را مستقیماً از باتری می‌کشید. به همین دلیل است که در داده‌های آزمایش، بزرگ‌ترین افت رخ می‌دهد: در آزمایش‌های هوای سرد، عامل اصلی افت سیستم گرمایش است و شرایط سرد با گرمایش روشن، در مقایسه با شرایط مرجع معتدل، به‌طور محسوسی انرژی بیشتری مصرف می‌کند.

برای درک حس مقیاس، یک مثال ملموس: گرمایش کابین در هوای سرد، هزینه انرژی اضافی قابل توجهی به ازای هر مسافت ایجاد می کند و حتی کاهش چند درجه ای دمای کابین مستقیماً روی برد اثر می گذارد. از سوی دیگر یک روش افراطی هم اندازه گیری شده است - بستن کامل کولر و سیستم گرمایش و استفاده فقط از صندلی و فرمان گرم شده، راندمان را 7 تا 8 درصد افزایش می دهد. اما تست درایورها کابین را آنقدر سرد یافتند که آزاردهنده بود؛ این روش برای استفاده روزمره توصیه نمی شود.

شیمی باتری: بخشی که قابل پیشگیری نیست

تولید انرژی در باتری لیتیوم یونی بر واکنش های شیمیایی استوار است و این واکنش ها با افت دما کند می شوند. الکترولیت در سرما گرانروی خود را تغییر می دهد، حرکت یون ها دشوار می شود، مقاومت داخلی افزایش می یابد و ولتاژ دشارژ افت می کند. نتیجه: با اینکه باتری همان ظرفیت را دارد، توان و انرژی قابل استفاده کمتری ارائه می دهد. می دانند که زیر 5 درجه سانتیگراد این اثر عاملی است که بخش 25 تا 40 درصدی افت برد را توضیح می دهد و این بخش با تصمیمات راننده به طور کامل از بین نمی رود - اما فناوری هایی مانند پمپ حرارتی و پیش گرم کردن باتری تا حد زیادی جبرانش می کنند.

سمت شارژ نیز همان موج را درگیر می کند: باتری های لیتیوم یونی به سریع ترین سرعت شارژ خود در دمای محیط حدود 20 تا 25 درجه سانتیگراد می رسند. در سرما شارژ کند می شود و پیش گرم کردن باتری پیش از شارژ سریع می تواند 20 تا 30 دقیقه صرفه جویی کند.

تفاوت مصرف تابستان و زمستان: مقایسه با اعداد

جدول مقایسه روشن می کند که شرایط چگونه رفتار PHEV را تغییر می دهد:

شرایطاثر بر برد الکتریکیتوضیح
هوای معتدل (مرجع)%100نزدیک ترین شرایط به مقدار کاتالوگی PHEV
حوالی نقطه انجمادحفظ 70 تا 80 درصدمیانگین بازه مشاهده شده
منفی 6 درجه سانتیگراد با گرمایش روشنافت تا 59 درصدبدترین سناریو، شرایط تست
هوای گرم (حدود 27 تا 38 درجه سانتیگراد)بین 69 تا 97 درصدبار کولر کمتر از گرمایش است؛ در گرمای شدید افت تا 31 درصد دیده می شود
مصرف زمستانی هیبرید (غیر PHEV)افت 22.8 درصدی در اقتصاد سوختاندازه گیری شده نسبت به هوای معتدل

در سمت گرم وضعیت ملایم تر است: میانگین افت برد در حدود 27 درجه سانتیگراد تقریباً 3 درصد و در 32 درجه سانتیگراد در حد 5 درصد است؛ فقط در گرمای شدید بالای 38 درجه سانتیگراد به طور محسوسی افزایش می یابد. یعنی برای PHEV، سرما فصلی به طور قابل توجه سخت تر از گرماست.

راه های عملی برای کاهش افت برد

هرچند بخش شیمیایی افت در کنترل شما نیست، اما کنترل مصرف ناشی از گرمایش تا حد زیادی ممکن است. به ترتیب اهمیت:

  • پیش تهویه هنگام اتصال به پریز. گرم کردن خودرو در حین اتصال به شبکه و آماده کردن باتری باعث می شود هزینه گرمایش پیش از حرکت به جای باتری از پریز خانه پرداخت شود. در خودروهایی که از قابلیت خروج زمان بندی شده استفاده می کنند، در تست ها افزایش راندمان 5 تا 7 درصدی و برد اضافی بیش از ده مایل اندازه گیری شده است.
  • گرمایش نقطه ای به جای گرمایش کل. نگه داشتن دمای کابین در سطح پایین و اولویت دادن به صندلی و فرمان گرم شده، همان آسایش را با انرژی بسیار کمتری فراهم می کند.
  • پمپ حرارتی. در مقایسه با هیتر مقاومتی، در شرایط سرد می تواند برد را 8 تا 10 درصد افزایش دهد؛ یک تجهیز که هنگام انتخاب خودرو باید به آن توجه کرد.
  • پارک در گاراژ. سپری کردن شب در محیطی گرمتر باعث می‌شود باتری خودرو صبح روز بعد وضعیت بهتری داشته باشد.
  • شارژ در حالت گرم. شارژ در سرما هم کندتر می‌شود و هم بازدهی کمتری دارد؛ بهینه است که شارژ را زمانی برنامه‌ریزی کنید که باتری گرم باشد.
  • در پارک‌های طولانی، خودرو را با شارژ 50 تا 60 درصد رها کردن. این استراتژی از نظر سلامت باتری هم درست است.
  • گروه‌بندی توقف‌ها. با هر بازشدن در، کابین سرد می‌شود و گرمایش مجدد انرژی اضافی از باتری مصرف می‌کند؛ تبدیل کارهای کوتاه به یک سفر طولانی واحد، برد خودرو را حفظ می‌کند.

آیا هوای سرد به باتری PHEV آسیب دائمی می‌زند؟

پاسخ روشن: خیر. سرما واکنش‌های درون باتری را به طور موقت کند می‌کند؛ با معتدل شدن دما، برد خودرو به حالت عادی بازمی‌گردد. نکته جالب‌تر اینکه واکنش‌های شیمیایی کندشده در سرما، پیری ناشی از حرارت را نیز کند می‌کنند - یعنی در بلندمدت، اقلیم‌های سرد از نظر عمر باتری نسبت به اقلیم‌های با دمای بالا دارای مزیت محسوب می‌شوند. خطر آسیب دائمی عمدتاً در دمای بسیار بالا و مشکلات خنک‌کاری مانند محدودیت جریان هوا بروز می‌کند. البته دیدگاهی محتاطانه‌تر نیز وجود دارد که فقط قرارگیری طولانی‌مدت در سرمای شدید می‌تواند عملکرد را طی زمان در حد اندکی کاهش دهد؛ این دیدگاه قاعده اصلی را تغییر نمی‌دهد اما مزیت گاراژ را در مناطق با زمستان‌های بسیار سخت بار دیگر یادآوری می‌کند.

آیا PHEV در اقلیم سرد انتخاب منطقی‌ای است؟

وقتی با خودروهای تمام‌برقی مقایسه می‌شویم که بردشان در زمستان بیشتر کاهش می‌یابد، هیبرید پلاگین‌دار در اقلیم‌های سرد یک مزیت ساختاری دارد: در مسافت‌های کوتاه رانندگی برقی، و در جاده‌های طولانی و دماهای شدید، برد و پشتیبان گرمایشی موتور بنزینی. وقتی گرمایش برقی باتری را به سرعت مصرف می‌کند، خودرو می‌تواند برای گرم کردن سریع‌تر کابین، موتور بنزینی را نیز فعال کند - این یک خرابی نیست، بلکه رفتار طراحی‌شده سیستم است. در سمت مصرف، در زمستان در هیبریدها و PHEVها می‌توان افت بازدهی در بازه 5 تا 15 درصد تا 20 تا 40 درصد انتظار داشت؛ در PHEV بخشی از این افت نه در برد برقی، بلکه در موتور بنزینی رخ می‌دهد که دفعات بیشتری فعال می‌شود.

نتیجه را می‌توان مثل یک محاسبه مهندسی خلاصه کرد: افت زمستانی واقعی، قابل اندازه‌گیری و عمدتاً قابل مدیریت است. پیش‌گرمایش در حالت اتصال به پریز، اولویت دادن به صندلی‌های گرم‌شونده، گاراژ و زمان‌بندی هوشمندانه شارژ می‌توانند افتِ تا 40 درصدی را در عمل به بازه 15 تا 20 درصد کاهش دهند - و حتی اگر هیچ اقدامی انجام نشود، با رسیدن بهار، برد kilometres از دست‌رفته را خودبه‌خود بازمی‌گرداند.

منابع