Что произойдет с электромобилем при -40: эксперимент

Во время пробега протяженностью 2200 км сотрудники норвежской электромобильной ассоциации проверили электромобили низкими температурами. Испытанные машины проморозили до 40 градусов ниже нуля в специальной камере – чтобы потом проверить качество работы климатических систем, да и вообще работоспособность электромобилей. Полностью справились с задачей всего два из них. У других возникли проблемы, причем отнюдь не с тяговыми батареями.

Читайте также: Бюджетный электромобиль Dacia Spring получил грузовую версию

Норвегия уже давно входит в топ «электрифицированных» регионов мира: продажа электромобилей последние десять лет росла почти непрерывно, и к 2022 году их рыночная доля достигла 79,3%. По данным норвежской электромобильной ассоциации, на дорогах страны уже колесит более 620 тысяч электричек — при общем количестве машин 2,8 миллиона экземпляров и население почти 5,5 миллиона человек.

Этому способствовали цены на бензин — одни из самых высоких в Европе, налоговые льготы для покупателей «электричек» и меры по развитию инфраструктуры (сейчас количество зарядных станций в стране уже превышает 20 тысяч точек, из которых более шести тысяч — быстрые зарядки высокой мощности). Экологические преимущества от перехода на электромобили в Норвегии должны быть особенно существенными – ведь большинство электрогенерации в стране приходится на «чистые» гидроэлектростанции.

Норвежская электромобильная ассоциация уже четвертый раз проводит большой зимний тест. В ходе 2200-километрового пробега пользовались преимущественно быстрыми коммерческими зарядками. "Заряжаться на таких дорого, но все равно дешевле, чем заправляться бензином или соляркой", – резюмируют участники теста.

Норвежская электромобильная ассоциация уже четвертый раз проводит большой зимний тест. В ходе 2200-километрового пробега пользовались преимущественно быстрыми коммерческими зарядками. "Заряжаться на таких дорого, но все равно дешевле, чем заправляться бензином или соляркой", – резюмируют участники теста.

Вместе с тем, суровый скандинавский климат не очень дружелюбен к технике, и электромобили здесь не исключение. Считается, что литиево-ионные батареи способны отдавать заряд в диапазоне температур от -20 до +60 градусов. А оптимальный режим, в котором ячейки и выдают заявленную мощность и способны к зарядке на полную емкость, заметно уже от 15 до 35 градусов тепла.

Поэтому электромобили нуждаются в продуманной системе термального менеджмента батарей – чтобы их охлаждать, так и подогревать в морозы. Кстати, с этим бывают проблемы: например, исследователи обнаружили недавно, что на кроссовере Dongfeng Fengon E3 в программе управления не предусмотрен подогрев батареи во время зарядки – поэтому «заправить» на морозе сильно разряженный электромобиль не выходит.

И это не единственная проблема. В холода неприятный сюрприз владельцу электромобиля может прийти с неожиданной стороны от свинцово-кислотного аккумулятора. У современных электромобилей электрическая система разделена на две части: тяговые моторы работают от основной литиево-ионной батареи с рабочим напряжением 400 или 800 Вольт, а все бортовое оборудование питается от обычной 12-вольтовой батареи, как на машинах с бензиновым или дизельным двигателем. Последняя заряжается от тяговой батареи через понижающий преобразователь постоянного тока – как правило, когда машина "заведена".

Для испытания морозом все электромобили поместили в климатические камеры на заполярном полигоне Lapland Proving Ground в Финляндии. Температура в этих боксах поддерживалась на уровне 40 градусов ниже нуля.

Испытатели Норвежской электромобильной ассоциации спросили: а не станет ли на морозе именно 12-вольтовая батарея слабым местом электромобиля? Они решили смоделировать следующую ситуацию: электромобиль почти полностью заряженной тяговой батареей ночует на 40-градусном морозе; после этого водитель открывает машину, включает обогрев салона, и когда стекла отмерзают, а температура внутри становится приемлемой, отправляется в поездку.

На большей части территории страны таких суровых морозов не бывает – в зимние месяцы там обычно 10-20 градусов ниже нуля. Вот и в этот раз во время тестового пробега температура не опускалась ниже 15 градусов. И все же в отдельных регионах вдали от моря бывает гораздо холоднее, вплоть до сорока градусов ниже нуля. Поэтому испытывать электромобили решили именно при такой температуре.

Для этого прибегли к услугам заполярного полигона Lapland Proving Ground в Лапландии, близ финского города Муонио. Помимо ледовых и снежных трасс разного профиля, там построен комплекс климатических камер, позволяющих проморозить автомобиль практически до любой заданной температуры.

В испытаниях участвовало пять электромобилей, вышедших на рынок в прошлом году: Kia Niro EV, электрическая версия нового кроссовера BMW X1 под индексом iX1, соплатформенные кроссоверы Nissan Ariya и Renault Megane E-Tech, а также британско-китайский хэтчбек MG4.

Внутри климатических камер испытуемые машины провели по 12-14 часов. В ходе эксперимента испытатели замерили напряжение на клеммах аккумуляторов перед постановкой машин внутрь и после вскрытия машин утром.

Хуже ночлег на морозе перенес «китаец» под британским брендом MG4: холода дочистили его маленький аккумулятор емкостью всего 45 ампер-часов. Утром машина никак не реагировала на команды с пульта – пришлось открывать ее механически, ключом. А когда подняли капот и подсоединили к аккумулятору вольтметр, тот показал жалкие 3,15 вольта. Попытки зарядить разряженную и промороженную батарею от сети закончились фиаско – чтобы продлить пробег на MG, испытателям пришлось ехать в магазин запчастей за новым аккумулятором.

Renault Megane E-Tech, напротив, перенес морозы как ни в чем не бывало: напряжение на аккумуляторе составило очень высокие 15,12 вольта (несмотря на скромную емкость 50 ампер-часов). Напряжение оказалось даже больше, чем вечером! Технические специалисты из Renault объяснили такую аномалию: оказывается, преобразователь постоянного тока на Мегане периодически заряжает 12-вольтовый аккумулятор от основной тяговой батареи даже в то время, когда машина выключена.

Подогрев салона показал очень высокую эффективность: через десять минут после его включения лед сошел достаточно для того, чтобы начинать движение, через тринадцать минут стекла были полностью свободны ото льда, а температура в контрольной точке салона достигла 18 градусов. Через 15 минут в салоне – комфортные 19,3 градуса. Но здесь испытатели обнаружили следы антифриза под машиной. Тем не менее, внимательное освидетельствование показало, что все шланги и радиаторы целые: можно ехать.

Хорошо справился с ночными морозами и BMW iX1: большой аккумулятор на 60 ампер-часов выдал напряжение 14,8 вольта – тоже больше, чем вечером. Найти этому исчерпывающее объяснение норвежцы не смогли: специалисты BMW уверяли, что автоматическая подзарядка в спящем режиме не предусмотрена. Возможно, преобразователь успел дозарядить батарею через несколько минут между открытием машины и измерением. Что касается самого аккумулятора, то мы точно знаем, что идущие на конвейерную установку батареи подвергают испытаниям при температурах до -40 градусов.

Салон у BMW прогревался медленнее, чем у Renault: слегка теплый воздух начинал дуть лишь на восьмой минуте, к нулю температура в салоне поднялась через 11 минут после включения климатики, а через 12 минут стекла еще только начинали размораживаться. Впрочем, через 15 минут после начала эксперимента температура в салоне достигла вполне удобных 17 градусов. BMW не показал ошибок на приборной панели: можно ехать.

Nissan Ariya после морозов выглядел вполне благополучно – открылся с пульта, правда напряжение на аккумуляторе было ниже, чем у соперников (11,42 вольта). Обогрев салона стартовал нормально... но через три минуты на щитке приборов осветилась целая гроздья ошибок: "TM system error" и "EV system error, EV system OFF, Stop safely, see user manual". И через четыре минуты после старта вентилятор обогревателя затих...

Испытатели предполагают, что водителю Nissan Ariya в такой ситуации разумнее не прогревать салон, а ехать сразу – вероятно, на ходу преобразователь напряжения сможет зарядить 12-вольтовую батарею.

Что касается Kia Niro EV, то он из-за ошибки оказался в неравных с остальными условиями: температура у него в климатической камере оказалась ниже, чем положено – 44 градуса ниже нуля. Да и внутри он провел больше времени... Но машина открылась нормально, а вольтметр на клеммах большого аккумулятора емкостью 60 ампер-часов показал 11,72 вольта.

Сначала ситуация выглядела обнадеживающе, но обогреватель едва справлялся с холодом: через десять минут работы он смог поднять температуру в салоне лишь до 25 градусов ниже нуля. А через 11 минут после старта бортовая электроника окончательно выбросила белый флаг: на приборном щитке появилось сообщение Low battery level for 12V battery. Stop safely». Напряжение на аккумуляторе при этом опустилось до 6,4 вольт, попытки его зарядить успехом не увенчались.

После этого жесткого теста испытатели закатили все машины в теплую мастерскую, и приступили к замене аккумуляторов на трех заглохших электромобилях. Через несколько часов они как ни в чем не бывало смогли продлить автопробег, проехав после этого еще 1800 километров.

Чтобы продлить автопробег в тот же день, на трех из пяти электромобилей пришлось заменить 12-вольтовые батареи. «Родные» аккумуляторы все-таки вернулись в работоспособное состояние, когда отогрелись.

Единственным источником сюрпризов снова стал MG4 китайского концерна SAIC: первые километры пути белый хэтчбек не хотел прогревать салон. Не подверглось и предположение, что в этом виноват морозный ночлег: на следующий день «глюк» повторился, хотя на улице было гораздо теплее.

Конечно, у нас в стране электромобилям до популярности норвежских масштабов очень далеко. И все же исследование норвежцев для нас совсем не бесполезно: оно подсветило потенциальные «грабли», на которые могут наступить отечественные пользователи «электричек».

Жителям холодных регионов специалисты Norsk elbilforening советуют почаще контролировать напряжение в аккумуляторе и заряжать его, если напряжение упало до 12,7-12,8 вольт (особенно если вы совершаете много коротких поездок). Иначе в какой-то момент вы рискуете остаться наедине с гирляндой ошибок на приборной панели и никуда не уехать... В общем, открытие во многом неожиданное: оказывается, для электромобилей важна емкость не только большой тяговой батареи, но и обычного аккумулятора — о котором даже не каждый владелец знает.