Зимняя эксплуатация – главный «экзамен» для любого электромобиля. Владельцы часто замечают, что с наступлением морозов реальный запас хода уменьшается почти вдвое. Основная причина не только в том, что емкость аккумулятора зимой снижается из-за замедления химических процессов, но и в огромных затратах энергии на обогрев салона и самого аккумулятора.
Именно здесь в игру вступает тепловой насос (тепловой насос), технология, которая становится обязательным стандартом для современных электромобилей. AUTOGEEK проанализировал, как этот агрегат позволяет экономить драгоценные километры и действительно ли он является панацеей от «зимнего стресса» электромобиля.
Что такое тепловой насос в электромобиле и как он работает?
Если обычный электрический обогреватель (ПТК-нагреватель) работает по принципу домашнего фена, просто пропуская ток через резистивный элемент для выработки тепла, то тепловой насос функционирует как «холодильник наоборот».
95–98%. Это значит, что на 1 кВт потребляемой энергии он производит чуть меньше 1 кВт тепла. В морозную ночь на обогрев кабины потребуется 4–6 кВт. Это колоссальная нагрузка, которая буквально высасывает энергию из высоковольтной батареи.
Физика процесса: передача энергии вместо ее создания
Тепловой насос не создает тепло «на пустом месте», а перемещает его. Он забирает низкопотенциальное тепло из окружающей среды (даже если на улице -10°С) и от узлов автомобиля (электродвигателя, инвертора, зарядного устройства). С помощью компрессора и хладагента это тепло концентрируется и передается в салон.
Благодаря этому Коэффициент эффективности (КПД) системы может достигать 3,0 или даже 4,0. То есть на 1 кВт потребленной электроэнергии вы получаете 3 – 4 кВт тепла. С но этот рычаг позволяет существенно снизить нагрузку на основной аккумулятор.
Почему зимой емкость аккумулятора быстро падает?
Сокращение пробега зимой – сложный физико-химический процесс. Владельцам важно понимать, куда исчезают проценты на экране приборной панели.
Влияние низких температур на химические процессы
Внутри литий-ионных элементов движение ионов лития через электролит при охлаждении замедляется. Внутреннее сопротивление увеличивается, что приводит к двум последствиям:
- Аккумулятор не может отдать всю свою номинальную энергию.
- Система управления (BMS) программно ограничивает мощность, чтобы избежать повреждения ячеек.
Деградация аккумулятора электромобиля: виноват ли холод?
Многих волнует вопрос: ускоряет ли зима деградацию аккумулятора электромобиля ? На самом деле, сам по себе холод не так губителен, как перегрев летом. Однако есть критический нюанс — зарядка. Попытка подать большую мощность (быстрая зарядка) на холодный аккумулятор может привести к литиевому напылению (образованию металлического лития на аноде), что необратимо снижает емкость.
Здесь также помогает тепловой насос, поскольку он обычно интегрирован в систему управления температурным режимом, которая может использовать избыточное тепло для нагрева аккумулятора перед зарядкой, сохраняя его срок службы.
Тепловой насос против обогревателя PTC: цифры и факты
Эффективность системы отопления напрямую зависит от пройденного расстояния. Давайте посмотрим на расчеты.
Как сэкономить до 30% заряда
Представьте себе 2-часовую поездку.
- Strong>Без теплового насоса: На отопление уходит 5кВтч. Это 10 кВт за 2 часа. Если ваша батарея емкостью 40 кВтч, вы только что потеряли 25% общего заряда только на тепло.
- Strong>С тепловым насосом: Потребление падает до 1,5 – 2 кВтч. Only 3 – 4 kW is consumed in 2 hours. This allows you to drive 20 – 30 km more.
Эффективность при экстремально низких температурах
Важно отметить, что наиболее эффективен тепловой насос в диапазоне от +5°С до -10°С. При температуре ниже -15°С или -20°С его КПД (КПД) падает, и в работу часто включаются вспомогательные подогреватели РТС. Однако по статистике большинство зимних дней в умеренном климате проходят в «идеальном» диапазоне для помпы.
Электромобили с тепловым насосом: список популярных моделей
Раньше этот вариант был премиум-классом, а сегодня он встречается даже в бюджетном сегменте. Вот текущий список электромобилей с тепловым насосом :
| Марка | Модели | Характеристики |
| Tesla | Модель 3, Модель Y, S, X | С 2021 года тепловой насос является базовым оборудованием. |
| Hyundai/Kia | Ioniq 5, EV6, Kona Electric | Использует высокоэффективные системы с отводом тепла от двигателя. |
| Volkswagen Group | ID.3, ID.4, Audi Q4 e-tron | Часто поставляется в качестве опции для холодных стран. |
| Nissan | Leaf (ZE1) | Доступно на рынках Европы и Америки. |
| BMW | i3, i4, iX | Одна из лучших систем терморегулирования на рынке. |
| Renault | Zoe | Один из первых серийных автомобилей с этой технологией. |
Таблица. Электромобили с тепловым насосом.
Будущее технологий: твердотельные аккумуляторы и термоменеджмент
Пока мы боремся за каждый процент эффективности современных систем, инженеры уже тестируют следующее поколение накопителей энергии.
Ресурс твердотельных аккумуляторов
В твердотельных аккумуляторах вместо жидкого используется твердый электролит. Это делает их пожаробезопасными и гораздо более устойчивыми к температурным колебаниям. Прогнозируемый ресурс твердотельных аккумуляторов превышает 5000 – 10 000 циклов заряд-разряд, что фактически делает их «вечными» на протяжении всего срока службы одного автомобиля.
Скорость зарядки гайки твердотельного аккумулятора зимой
Одна из главных проблем низких температур – медленная зарядка. Ожидается, что скорость зарядки твердотельного аккумулятора будет во много раз превышать текущие показатели. Благодаря стабильности конструкции такие аккумуляторы смогут получать большой ток даже при низких температурах без риска деградации, что избавит от необходимости длительного прогрева перед сеансом Supercharger.
Стоит ли переплачивать за тепловой насос при покупке автомобиля? салон.
Аргументы ЗА:
- Запас хода:Вы получаете дополнительные 20 – 50 км пробега в мороз.
- Strong>Скорость прогрев: Тепловой насос обычно начинает подавать теплый воздух быстрее, чем обогреватель.
- Strong> Ликвидность: Автомобиль с насосом продается дороже и быстрее, потому что покупатели знают о его преимуществах.
Strong> Аргументы ПРОТИВ:
- Strong>Цена: Это может стоить от $800 до $1500 в качестве опции.
- Strong>Сложность:Больше движущихся частей, фреоновые линии и компрессор требуют обслуживания (хотя и редко).
Strong>Вывод: Если вы живете в регионе, где зима длится более 3 месяцев и температура регулярно опускается ниже +5°C, переплата за тепловой насос окупится вашим спокойствием и экономией времени на зарядных станциях.
Тепловой насос не следует называть просто маркетинговым ходом. Теперь это необходимый инженерный ответ на вызовы зимней эксплуатации. Это позволяет устранить один из самых больших недостатков электромобилей — потерю автономности в холодную погоду. Поняв, как работает емкость аккумулятора зимой и выбрав правильную конфигурацию, вы сможете пользоваться преимуществами электротранспорта независимо от прогноза погоды.
В будущем Однако с развитием таких технологий, как твердотельные аккумуляторы, вопрос зимнего пробега уйдет в прошлое, а сегодня тепловой насос – ваш лучший союзник в борьбе с холодом.
