Пожалуй, это один из самых популярных вопросов у тех, кто только оказался за рулём электромобиля. И да, такое явление действительно носит массовый характер, поэтому давайте разберёмся в первопричинах и определим основные правила, которые сделают ваш запас хода в действительности близким к ожидаемому. В качестве примера начнём с автомобиля, где эта проблема возникла впервые и была заметнее всего, но многое будет актуально и для других марок и моделей.
Изначально такие вопросы массово начали возникать у владельцев Tesla Model S и особенно Model X. Автомобили зачастую не могли проехать и половины от расчётного запаса хода, который рисовали разработчики на приборной панели, да ещё и в момент простоя электромобиль мог сам по себе разрядиться. Эту же традицию продолжил и Porsche Taycan. Здесь существовало две никак не связанные между собой основные причины.
Многим уже известно, что пиковая мощность электродвигателя зачастую в несколько раз превышает номинальную, но что это значит на физическом уровне? Выделение тепла на всех токоведущих частях начиная от самого элемента питания и заканчивая непосредственно медным проводом в обмотке электродвигателя растёт пропорционально квадрату силы тока, но закладывать огромные сечения для снижения этих потерь – это большой перерасход материала, который сделает электромобиль слишком тяжелым. Поэтому впервые в массовом электромобиле Tesla применила подход, где большой электрический ток протекает по экстремально тонким проводникам (до 25А через 0,1 мм2 сечения на отдельных участках электрической цепи). Поскольку таких элементов в автомобиле было без малого 10.000 штук, то при каждом экстремально быстром ускорении значительная часть полезной энергии, которую можно было бы с пользой потратить на движение в общем потоке, просто уходила в тепло во имя создания неизгладимого впечатления от невиданной ранее в классе гражданских автомобилей динамики.
Теперь уже большинство современных электромобилей спроектировано таким образом, чтобы быть способными кратковременно выдавать огромную мощность, не особенно считаясь с потерями на нагрев, тогда как при обычном движении в плотном городским потоке используется лишь малая часть от их максимальной мощности, благодаря чему в таком режиме движения они являются действительно экономичными и энергоэффективными. Поэтому опытный электромобилист уже хорошо осведомлён о том, в каком режиме движения какой запас хода доступен для его электромобиля, а, кроме того, и большинство электромобилей научились достаточно неплохо прогнозировать остаточный запас хода в зависимости от используемого в настоящий момент стиля езды.
Более неожиданно для бывших владельцев ДВС было то, что, оставив Tesla первых поколений на ночь, с утра можно было обнаружить потерю нескольких десятков километров запаса хода. За недели без движения появлялся риск вообще полностью потерять запас хода. Примерно с тех времён эти истории передаются из уст в уста и в конечном счёте трансформировались в мем, что если и брать Теслу, то дизельную и на механике.
Тем временем прогресс не стоял на месте, выходили программные обновления, сменилось несколько поколений бортовых компьютеров и теперь машина может оставаться онлайн и в то же время чутко спать, расходуя абсолютный минимум энергии, будучи готовой проснуться по первой команде со смартфона владельца. Однако физика процесса по большому счёту осталась та же. Поддержание в работе всех умных систем электромобиля расходует пусть и минимальное, но вполне определённое количество энергии. Включение встроенных охранных функций и видеорегистратора существенно увеличивает потребление в простое. Поэтому в случае, если электромобиль требуется оставить без движения на год, лучше проконсультироваться со специалистами как его полностью обесточить для длительного хранения. Если такой возможности нет, то всегда есть вариант оставить его подключенным к розетке. Не волнуйтесь, батарея в себя не возьмёт больше энергии, чем нужно для работы машины.
Большинство электромобилей в своей конструкции используют не только высоковольтную тяговую батарею, уровень заряда которой достаточно легко узнать, глядя на приборную панель, но и стартерный аккумулятор с гораздо более низким напряжением работы, обычно это 12-16 В. Данный аккумулятор используется для включения силовых контакторов высоковольтной батареи и для поддержания в работе некоторых низковольтных систем в бортовой сети электромобиля.
Уровень его заряда обычно поддерживается автоматически и отображается только в сервисном меню. Заряжается он так же от основной высоковольтной батареи и расходует определённое количество её энергии. Важный момент заключается в том, что если по какой-то причине маленький аккумулятор полностью разрядится, то электромобиль не сможет запуститься, даже если его основная батарея заряжена на 100%. Поэтому важно следить за состоянием 12В аккумулятора, особенно если он на вашем автомобиле свинцового типа. Срок его службы может быть от 2 до 7 лет в зависимости от его качества и интенсивности использования, что гораздо меньше, чем у основной высоковольтной батареи. В некоторых случаях проблемы с 12В АКБ могут так же приводить и к ускоренной разрядке основной высоковольтной батареи.
.jpg)
Для любого электромобиля существует ещё одна причина, по которой батарея может быстро разряжаться. Причина эта – климатическая установка, которая создаёт комфорт в салоне и в жару, и в холод. До половины от всей запасённой энергии в батарее может быть израсходовано этой системой, если вы совершаете короткие поездки в неблагоприятных климатических условиях. А некоторые электромобили имеют в своём арсенале и предустановленные функции защиты салона от перегрева, которые сводятся к включению кондиционера во время парковки под прямыми солнечными лучами, если температура в салоне автомобиля превышает 40-50 градусов по Цельсию.
Разумеется, вся климатика должна быть настроена в соответствии с вашими предпочтениями исходя из подходящего вам баланса между комфортом и запасом хода. В более современных моделях электромобилей в исполнении для холодного климата можно встретить ряд систем, которые значительно сокращают потребление климатической установки и сокращают разрыв между летним запасом хода и зимним. Первая – это тепловой насос, который позволяет на каждый потраченный киловатт электрической энергии получать от окружающей среды дополнительно до 5 киловатт тепловой энергии. Второе по эффективности решение – это использование электрического подогрева руля, сидений и стёкол при минимально комфортной температуре климата в салоне. Таким образом вся тепловая энергия может быть доставлена до потребителя без лишних потерь на нагрев большого объёма воздуха до высоких температур.
И только если всё вышеописанное уже было учтено, все системы электромобиля правильным образом были отрегулированы, а проблема с несоответствием реального запаса хода ожидаемому осталась, то это как раз тот случай, когда причину может показать диагностика высоковольтной батареи. Косвенным признаком, по которому легко определить состояние батареи электромобиля без всякого специального сервисного оборудования, являются показания обычного счётчика электрической энергии при полной зарядке батареи. Достаточно сравнить количество энергии, которое было потрачено на полную зарядку от 0 до 100% с номинальной ёмкостью высоковольтной батареи вашего электромобиля.
Показания на счётчике должны быть на несколько процентов выше, чем заявленная ёмкость по причине того, что небольшая часть энергии будет неизбежно потеряна на нагрев зарядного устройства и проводов во время зарядки. Важно проводить такой тест только при нормальной погоде с температурой воздуха около 20-25 градусов, иначе на показания могут серьёзно повлиять системы термального менеджмента высоковольтной батареи электромобиля. Учтите, что показания на станциях медленной зарядки будут гораздо точнее, чем на быстрых. При проведении такого теста важно учитывать дату производства электромобиля. Батареи со временем теряют часть энергии, все в разной степени, но пока этот процесс неизбежен. Подробнее про различия химии можно прочитать в соответствующей статье. Если брать в среднем, то ёмкость вашей батареи вполне могла уменьшиться на величину до 20% за 5 лет эксплуатации или 100.000 км пробега.
Что делать, если в батарею электромобиля входит значительно меньше энергии, чем заявлено в её характеристиках?
Как правило, существует две основных причины. Если электромобиль с большим пробегом и совсем не новый, то неизбежна определённая деградация. В этом нет ничего страшного и на сегодняшний день не существует способов вернуть потерянную ёмкость без физической замены батареи. Всякие народные приёмы вроде раскачки большими токами или долгой зарядки малыми токами могут немного повлиять на работу контроллера батареи и временно дать несколько дополнительных процентов ёмкости, так же как и его «обнуление» или «сброс к заводским настройками», но со временем система сопоставит показания датчиков, и батарея вернётся к своему безопасному диапазону работы снизив доступную ёмкость, вероятно, даже сильнее, чем было до всех этих манипуляций.
Вторая причина – это заводской брак в одной из ячеек высоковольтной батареи. В таком случае ёмкость всей батареи будет ограничена на уровне ёмкости самой слабой ячейки. Например, если в батарее одна из ячеек потеряла 50% своей ёмкости, то все другие будут ограничены так же на 50%. В таком случае замена одной ячейки или одного модуля высоковольтной батареи, в составе которого находится эта проблемная ячейка, может дать прибавку к реальному запасу хода в несколько десятков процентов. Повышенный саморазряд или пробой изоляции так же может быть причиной замены модуля. Диагностика таких неисправностей и ремонт возможен только в специализированных мастерских с определённым набором диагностического оборудования. Однако, по многолетнему опыту работы мастерской Lipetsk Electric Drive, статистика показывает, что большинство автопроизводителей очень хорошо справляются с входным контролем элементов питания батареи и вероятность брака, который может привести к преждевременной необходимости замены одной ячейки (или модуля), обычно значительно менее 1%. То есть более 99% батарей не требуют ремонта на протяжении всего своего расчётного срока службы. Исключением, пожалуй, является только Kia Soul EV первого поколения, где уже давно наблюдается массовый отказ отдельных ячеек производства SK Innovation. Так же подобные проблемы встречаются на Tesla, но всё ещё не имеют массового характера. Исходя из наших наблюдений, можно порекомендовать при выборе электромобиля отдавать предпочтение максимально ремонтопригодным конструкциям, где батарея состоит из одинаковых модулей с небольшим количеством ячеек в каждом, потому что, например, замена одного большого неразборного модуля высоковольтной батареи Tesla Mоdel 3/Y из за брака всего одного аккумуляторного элемента в нём может обойтись более чем в четверть от стоимости всей высоковольтной батареи в сборе.
Подводя итог, можно сказать, что «проблема» быстрой разрядки батареи зачастую является не проблемой в смысле неисправности, а чаще всего является следствием завышенных ожиданий водителя. Электромобиль — это сложный энергетический комплекс, где запас хода — это не фиксированная величина, а переменный ресурс, гибко зависящий от множества условий. Основные «пожиратели» заряда — это моторы, ответственные за высокую динамику, а также расплата за круглосуточную «онлайн интеллектуальность» автомобиля и комфорт в салоне. Производители постоянно работают над снижением этих потерь: совершенствуются системы термоменеджмента, внедряются тепловые насосы, а алгоритмы «сна» становятся все экономнее. Поэтому для комфортной эксплуатации важно понимать и принимать эти особенности. Эффективный запас хода — это результат симбиоза энергоэффективных технологий и привычек водителя. Грамотное использование предкондиционирования, плавная манера езды в потоке и осознание того, что именно потребляет энергию и в каких количествах — это секрет максимального запаса хода. Благодаря пониманию физики работы вашего электромобиля и разумному подходу к его эксплуатации вполне реально даже превысить заявленный автопроизводителем запас хода, рассчитанный по одному из самых оптимистичных стандартов измерений. Однако, стоит ли заниматься экстремальной экономией заряда или использовать электромобиль по максимуму ни в чём себе не отказывая — решать только вам, теперь вы знаете все причины почему батарея может быстро разрядиться!
