Запас хода электроавтомобилей: как определить и что влияет
О чем речь? Запас хода электроавтомобилей – это характеристика, показывающая расстояние, которое машина проедет до разрядки. Параметр определяется емкостью батареи, стилем езды, внешней средой и конструктивными особенностями батареи.
На что обратить внимание? Заявленный запас хода не всегда соответствует реальному. Дело в том, что производители используют разные методы оценки, а тестирования проводят в идеальных условиях.
Вопросы, рассмотренные в материале:
Устройство электроавтомобилей
Если говорить о терминологии, электромобили обычно обозначаются аббревиатурой EV (от electrical vehicle), хотя это понятие применимо к любому транспортному средству, работающему на электрической тяге, от катеров до самолетов. Более конкретная аббревиатура EC (electric car) не получила широкого распространения, но теперь часто используется с дополнительными уточнениями. В современной классификации настоящие электромобили определяются как BEV (от battery), включая только те автомобили, которые используют исключительно энергию аккумуляторов.
Вторая категория автомобилей на электрической тяге — это FCEV (fuel cell electric vehicles). Название пошло от используемых топливных элементов (fuel cell), которые генерируют электричество за счет химии взаимодействия водорода и кислорода без процесса горения в специальных каталитических ячейках. Эти автомобили заправляются водородом, а их выхлопом является чистая вода. Генерируемый электрический ток заряжает батарею, которая питает электродвигатель.
Однако широкое распространение FCEV пока ограничено из-за сложностей с производством, транспортировкой и хранением водорода, а также с заправкой автомобилей этим топливом.
Более распространенное семейство гибридных конструкций — это HEV (hybrid electric vehicles), которые сочетают в себе электромотор и ДВС. Гибридные авто довольно востребованы среди производителей и потребителей. В некоторых странах гибриды получают налоговые льготы наравне с электромобилями, в то время как в других странах эти машины не имеют таких льгот, поскольку их силовые установки только снижают выбросы CO2, но не устраняют их полностью.
Таким образом, основным признаком настоящего электромобиля является не наличие зарядного кабеля, а отсутствие выхлопной трубы.
Основные характеристики электромобилей:
- Скорость зарядки батареи. Все решает емкость батареи и ее способность принимать мощные зарядные токи. В настоящее время для полной зарядки электрокара от обычной электрической сети требуется вся ночь, но с использованием специальных зарядных терминалов батарея может быть заряжена на 80 % менее чем за час.
- Запас хода электроавтомобилей. Большинство электромобилей не нуждаются в высокой динамике, для ежедневных поездок важнее иметь максимальный запас хода, определяемый емкостью батареи. Изначально серийные электромобили могли проехать только 100 км от одной зарядки, но сейчас средний пробег современных электрокаров составляет 300–400 км, что делает их эксплуатацию удобной. Существуют модели с запасом хода до 600–800 км, а с развитием технологий ожидается увеличение предельной дистанции до 800–1000 км, что сравнимо с автомобилями с традиционными ДВС.
- Мощность. Электродвигатели характеризуются низким уровнем потерь на трение и отсутствием необходимости в сложной системе смазки, что обеспечивает высокую мощность силовых установок, вплоть до многих сотен лошадиных сил. Скажем, двигатели электрического Porsche Taycan Turbo S суммарно выдают 761 лошадиную силу и позволяют автомобилю разогнаться до 100 км/ч за 2,8 секунды.
Факторы, влияющие на запас хода электроавтомобиля
Дело в том, что на автономность электромобилей оказывает влияние множество факторов, как явных, так и скрытых. Первый и основной из них — емкость аккумулятора. Тут все просто, чем больше емкость, тем больше энергии, требуемой для питания двигателя, можно взять в поездку. Важную роль играет эффективность самой системы электропривода. Чем эффективнее сконструированы двигатель, инвертор и управление энергией, тем экономичнее расходуется электроэнергия на движение автомобиля.
Масса и аэродинамика авто также оказывают значительное влияние на километраж, который оно может осилить без подзарядки. Каждый производитель прекрасно осведомлен о слабых местах своих разработок, из-за этого электромобили зачастую выглядят очень похожими друг на друга, так как в приоритете у всех находится обтекаемость и легкость.
В поиске возможности увеличения запаса хода электроавтомобилей специалисты уже добрались до аэродинамики колес и дисков, чем ранее массово не занимались. Более обтекаемые диски позволяют увеличить запас хода на несколько десятков километров для крупных авто при отсутствии внешних естественных (и не очень) помех движению.
Довольно редко упоминают химический состав аккумулятора, а ведь это весьма важный фактор, влияющий на его энергообмен. От системы охлаждения и нагрева батареи зависит ее работа в оптимальных условиях, наиболее приближенных к расчетным. Это означает, что химический состав определяет производительность и эффективность работы аккумулятора.
Вы должны понимать, что указанный производителем запас хода электроавтомобиля, например, в 500 километров рассчитан в идеальных условиях, и его довольно сложно (если не сказать невозможно) будет достичь в реальной жизни. То есть температура окружающей среды должна быть в среднем плюсовом диапазоне, автомобиль двигается по ровной хорошей дороге с максимально эффективной с точки зрения расхода заряда скоростью, используя штатные шины, не испытывая дополнительной нагрузки. Водитель будет избегать максимального использования возможностей электродвигателя и применять рекуперативное торможение на спусках.
Попасть в подобную ситуацию в нашей жизни – это все равно, что попасть в сказку, а значит, при движении по городу или «тапке в пол» на трассе ваша батарея будет разряжаться быстрее. Рекуперативное торможение может быть недоступно на трассах, и батарея не получает дополнительную энергию.
Современные электромобили могут использовать систему рекуперации кинетической энергии (KERS), которая частично заряжает аккумулятор при снижении скорости. Настройка системы KERS позволяет водителю реже использовать тормозную систему.
На запас хода также влияет стиль вождения. Указанная выше рекуперация при торможении для подзаряда аккумулятора потребует от вас чаще снижать скорость для большей экономии заряда. Так как после торможения в любом случае последует разгон, на который тратится энергия электродвигателя, этот метод экономии энергии является своего рода компромиссом.
Для достижения максимального запаса хода водителю придется минимизировать потребление электроэнергии на дополнительные функции, такие как музыка, зарядка гаджетов, климат-контроль и массаж. Таким образом, водитель должен выбирать между комфортом и запасом хода. Для авто с двигателями внутреннего сгорания подобная проблема не так актуальна, хотя использование различных функций повышения комфорта и агрессивный стиль вождения увеличивают расход и в этом случае.
Факторы, влияющие на запас хода электроавтомобиля
Перед тем как подвести итоги, заметим, что многие автопроизводители определяют запас хода с помощью различных методов. В Китае пробег на одной зарядке измеряется по циклу CLTC, который фокусируется на городских поездках. А для американского рынка используется цикл EPA, ориентированный на поездки по шоссе.
Учесть различия между ними сложно. Поэтому в рамках этого рейтинга мы представим информацию не только о предполагаемом запасе хода электромобиля, но и о емкости его батареи, типе привода и других характеристиках. Итак, перед вами наш топ электроавтомобилей с максимальным запасом хода.
1. Zeekr 001
Самым популярным электромобилем в России стал Zeekr 001 от Geely. Речь идет о версии с аккумуляторной батареей на 140 кВт⋅ч от крупного китайского производителя CATL. Этот аккумулятор относится к новейшему поколению аккумуляторов компании под названием Qilin и обладает эффективной технологией охлаждения и плотностью энергии 200 Вт⋅ч/кг. Благодаря этой батарее крупный шутинг-брейк массой 2,1 тонны имеет запас хода 1032 километра по циклу CLTC. Однако реальные испытания показали, что запас хода электроавтомобиля Zeekr 001 более 900 километров.
Однако у этой версии есть недостаток — задний привод. Это решение обусловлено не маркетинговыми соображениями, а невозможностью разместить электромотор на передней оси из-за большого тягового аккумулятора. В результате такой Zeekr 001 оснащен электромотором мощностью 272 лошадиных силы. До 100 километров в час эта версия разгоняется примерно за 7 секунд. Но если для вас важнее всего запас хода, этот автомобиль станет отличным выбором.
2. GAC Aion LX
Второе место занимает крупный кроссовер GAC Aion LX. В максимальной комплектации на его переднеприводную версию устанавливается аккумулятор емкостью 144,4 кВт·ч. Это самый мощный аккумулятор среди всех представленных автомобилей с плотностью энергии 205 Вт·ч/кг. Интересно, что производством аккумулятора занимается одна из дочерних компаний GAC Group.
По характеристикам батареи LX превосходит Zeekr 001. Однако его запас хода меньше из-за большего веса и высокого аэродинамического сопротивления. В результате Aion LX проезжает на одном заряде 1008 километров по устаревшему циклу NEDC. Автомобиль приводится в движение электромотором мощностью 245 лошадиных сил. До 100 километров в час такой автомобиль разгоняется за 8 секунд.
3. Mercedes-Benz EQS
Третье место занимает представитель немецкого автомобилестроения — Mercedes-Benz EQS. В комплектации 580 4 Matic он оснащен аккумулятором на 120 кВт·ч (эффективная емкость 107,8 кВт·ч). Два электрических мотора с общей мощностью 516 лошадиных сил обеспечивают его работу. До 100 км/ч автомобиль разгоняется за 4,3 секунды. По циклу испытаний ARAI, EQS может проехать на одном заряде до 857 километров. Однако по европейской методике испытаний WLTP, запас хода этого электромобиля составляет 588 километров.
4. Lucid Air
Четвертое место в рейтинге занимает американский электромобиль Lucid Air. Более конкретно речь идет о его версии под названием Grand Touring, которая предназначена для длительных поездок по шоссе. Это самый мощный автомобиль в данном списке. Мощность его двигателя составляет 819 лошадиных сил. Что касается тяговой батареи, ее емкость равна 112 киловатт-часам. Одного полного заряда аккумулятора Lucid Air Grand Touring хватает на 830 километров пробега.
5. Zeekr 009
Минивэн Zeekr 009, замыкающий пятерку лидеров, также принадлежит популярному в России бренду Zeekr. На борту этого автомобиля установлен тот же тяговый аккумулятор, что и у лидера рейтинга, Zeekr 001. Однако благодаря удлиненной колесной базе минивэна на его передней оси удалось разместить дополнительный электромотор. В результате Zeekr 009 предлагает водителю 544 лошадиные силы и способен разогнаться до 100 км/ч на спидометре за 4,5 секунды. А при полном заряде батареи минивэн Zeekr 009 может проехать 822 километра по китайскому циклу CLTC.
Способы продления запаса хода электроавтомобиля
Чтобы обеспечить максимальный запас хода электроавтомобиля, выбирайте модель с аккумулятором повышенной емкости (кВт⋅ч). Чем выше этот показатель при равных условиях, тем больше пробег. Также рекомендуется выбирать автомобили с более экономичными и эффективными электромоторами, которые рационально расходуют энергию.
Чтобы продлить время работы электромобиля на одной зарядке в повседневной жизни, следуйте этим правилам:
- Поддерживайте умеренный скоростной режим 60–90 км/ч, так как резкие ускорения и высокая скорость увеличивают потребление электроэнергии.
- Избегайте частых интенсивных ускорений и резких торможений, чтобы предотвратить перерасход тока и дополнительную нагрузку на двигатель и трансмиссию.
- Двигайтесь плавно, учитывая дорожную ситуацию.
- Используйте режим рекуперативного торможения, когда возможно, чтобы часть энергии возвращалась в аккумулятор при замедлении.
- Раз в месяц выполняйте полную зарядку батареи от 0 до 100 %, что положительно скажется на емкости и ресурсе батареи.
- Не используйте без необходимости систему отопления салона во время движения, так как работа кондиционера увеличивает расход электроэнергии.
- Перед поездкой прогревайте или охлаждайте салон электромобиля при подключении к зарядной станции или в другом режиме, который не требует расходования заряда тяговой батареи.
Часто задаваемые вопросы о запасе хода электроавтомобилей
Как рассчитать пробег электромобиля?
Возможен только приблизительный расчет. Используем данные о емкости и напряжении тяговых аккумуляторов, указанные в технической документации. Например, 60 кВт·ч и 400 В. Определяем потребление энергии электромобилем на 100 км пробега в определенном цикле: городском, загородном или смешанном. Этот показатель также берется из технической документации. Затем делим емкость аккумулятора в кВт·ч на средний расход энергии в кВт·ч на 100 км. В нашем случае получаем: 60 кВт·ч / 18 кВт·ч / 100 км = 333 км.
Для точности расчета учитываем поправки на текущую температуру, рельеф и стиль вождения. Умножаем 333 км на соответствующий коэффициент, например 0,85. В итоге получаем 283 км реального пробега на данном электромобиле в определенных условиях.
Как буксировка прицепа влияет на пробег электромобиля?
Буксировка прицепа оказывает значительное влияние на запас хода электроавтомобиля, так как ухудшает общую аэродинамику и увеличивает вес. Это приводит к повышению сопротивления встречному воздуху и качению, что увеличивает энергопотребление, особенно при движении на подъем. Запас хода электромобиля при буксировке прицепа может сократиться в 1,5–2 раза по сравнению с обычными поездками.
Насколько может отличаться заявленный запас от реального?
Американское издание Consumer Reports провело исследование, чтобы определить, насколько расстояние, которое преодолевают электромобили на одном заряде в реальной жизни, отличается от заявленных производителем показателей по методике EPA. В испытаниях участвовали 22 модели электромобилей разных классов, от обтекаемых седанов до тяжелых угловатых пикапов. Почти половина из 22 электромобилей не достигла заявленного EPA запаса хода.
Следуя этим простым рекомендациям, которые были описаны в данной статье, вы можете увеличить дальность поездки на одном заряде практически на 20 %! Если вы хотите получать такие результаты постоянно, следует обратить пристальное внимание на контроль расхода энергии вашего электрокара в разных условиях, анализировать получаемую статистику и делать соответствующие выводы.