الشتاء ليس وقتًا سهلاً للسيارات الكهربائية، وخاصة للشحن السريع والمدى. دعونا نلقي نظرة فاحصة على أسباب عدم إمكانية التحميل بالسرعة المتوقعة، وما الذي يتم فعله لتحسين الوضع.
مع بداية الأيام الأولى لفصل الشتاء..قد يتغير سلوك بعض السيارات الكهربائية. بالإضافة إلى زيادة الاستهلاك ومحدودية الكبح المتجدد، فإن أداءشحن سريعيمكن أن تنخفض بشكل كبير.
وسنعود إلى هذه الظاهرة بالتفصيل، محاولين فهم ما يجب تحسينه حتى لا تعد مشكلة. بين وعود الشركات المصنعة بشأن قوة شحن المركبات والواقع في قلب الشتاء، دعونا نتفحص ما الذي يفسر هذه الاختلافات.
لماذا يتناقص نطاق السيارات الكهربائية مع البرد؟
كما تعلم على الأرجح، لا تمتلك السيارات الكهربائية نطاقًا كبيرًا كما هو متوقع عندما تنخفض درجات الحرارة.تتيح بعض التدابير الحد من فقدان الاستقلال الذاتي، إلا أنه أمر لا مفر منه تماما.
عندما لا تعود البطاريات في درجة حرارتها الاسمية، تنخفض الكفاءة بشكل كبير. ومن الناحية العملية، هذا يعني أن الفرق بين السعة المخزنة في البطارية وكمية الطاقة التي يمكن استخلاصها من تلك البطارية سيكون أكبر.
لإعطائك ترتيبًا من حيث الحجم، فإننا نقدرفقدان 20% من الاستقلالية عند حوالي 0 درجةوترتفع هذه النسبة إلى 40% في درجات التجمد أقل من -10 درجات.خلال عمليات محاكاة الرحلات الطويلة، نقدم أيضًا رحلة صيفية ورحلة شتوية.، لتسليط الضوء على تأثير درجات الحرارة على السيارات المختلفة التي تم اختبارها.
يحاول المصنعون تدريس كيفية التحكم الذاتي في الشتاء، كما هو الحال على سبيل المثال معمرسيدس مع EQEكما ترون أعلاه.يؤدي الانتقال من 20 درجة إلى -10 درجات إلى انخفاض بنسبة 30% في الاستقلالية وفقًا للشركة المصنعة الألمانيةوالتي بالتالي لا تسعى إلى إخفاء هذا التخفيض الكبير.
التحميل بالسرعة المعلن عنها ليس منهجيًا
بنفس الطريقةنادراً ما تعكس نطاقات WLTP المعلنة الواقعيجب أن نكون حذرين من وعود الشركات المصنعة فيما يتعلقأداء الشحن السريعالمركبات الكهربائية.
في الواقع، إذا تم احترامها في ظروف مثالية، فإنها لا تتحقق بشكل منهجي، بعيدًا عن ذلك. لذا،عندما يتم عرض سيارة بقدرة شحن قصوى تبلغ 200 كيلووات على سبيل المثال، يتم فهم ذلك ضمن الشروط.
أولاً،يجب أن تكون البطارية فارغة بما يكفي لقبول طاقة الشحن الكبيرة هذهمع العلم أن منحنيات الحمولة تتناقص تبعا لملء العبوة.
ثم، وهذه إحدى النقاط التي يمكن إهمالها كثيرًا،يجب أن تكون درجة حرارة الخلية الأمثل. عندما نقول "الأمثل" لا نعني حارًا جدًا ولا باردًا جدًا. ولكل خلية درجة حرارة تشغيل اسمية، وتقع بين 25 و35 درجة في الغالبية العظمى من الحالات.
متىتسلايعرض بفخر على موقعه قوةشحن فائقمن 250 كيلوواط، فمن الواضح أنإذا قمت بتوصيله بعد ليلة في برد الشتاء القارس، فسوف تكون بعيدًا عن الوصول إلى هذه القوى. الأمر نفسه ينطبق على أوقات الشحن المعلنة لـهيونداي أيونك 5من هو أحد أبطال الشحن السريع: 18 دقيقة ليصل إلى 80%؟ نعم "لكن".
البطاريات لا تحب البرد
ظاهرة يعرفها عشاق السيارات الكهربائية الناطقين باللغة الإنجليزية والتي يطلق عليها عادة “كولدجيت» يحدث بشكل دوري على العديد من السيارات الكهربائية. إنه على وشكعدم القدرة على الشحن بالسرعة المعلن عنها، وذلك بسبب برودة درجة حرارة البطارية.
في الممارسة العملية، يمكن أن يحدث هذا بطريقتين مختلفتين. الأول هو ببساطة عن طريق توصيل السيارة دون الحاجة إلى القيادة بما يكفي لتسخين البطارية (بعد الوقوف لساعات طويلة في البرد على وجه الخصوص).
والثاني، وهو نادر لحسن الحظ، يصيب بعض السيارات المجهزة بمضخة حرارية. هذا الإصدار من "كولدجيت" يأتي من حقيقة ذلكستقوم المضخة الحرارية بسحب الحرارة من البطارية لإعادة توزيعها في مقصورة الركابوذلك بهدف تقليل استهلاك الطاقة.
على الورق، إنها عملية رائعة من حيث كفاءتها: لا يتم فقدان الحرارة من البطارية، بل تعود مباشرة إلى مقصورة الركاب عبر نظام التدفئة، بحيث ترتفع درجة الحرارة الداخلية. ولسوء الحظ، عندما يتم تنفيذ ذلك بشكل سيئ، كان هذا هو الحال مع الأولتسلا موديل 3مجهزة بمضخة حرارية على وجه الخصوص - وهذا النظام عدواني للغاية.
من الناحية العملية، من الممكن أن تكون درجة الحرارة داخل السيارة 25 درجة، ودرجة الحرارة الخارجية 0 درجة، ودرجة حرارة البطارية 10 درجات فقط، حيث يجب أن تكون أكثر دفئًا بمقدار 15 إلى 20 درجة.
ونتيجة لذلك، فإن مستخدم السيارة الكهربائية الذي تكون بطاريته باردة جدًا بحيث لا يمكنها قبول طاقة الشحن الاسمية الخاصة بها، لن يتمكن من الشحن بسرعة، الأمر الذي قد يكون له عواقب مؤسفة أثناء الرحلات الطويلة. أسوأ،في بعض الحالات القصوى، يقوم البرنامج ببساطة بحظر الشحن قبل أن ترتفع درجة حرارة البطارية بدرجة كافية: لا يؤدي التوصيل إلى إعادة شحن البطارية على الإطلاق، بل يؤدي فقط إلى تسخينها لعدة دقائق قبل أن تتمكن من قبول الشحن.
المسكنات التي وضعها بعض السائقين عندما يكون ذلك ممكنًا تصل إلىاختر ما يسمى بالقيادة "اليويو".، ويتألف من مراحل متناوبة من التسارع والكبح الشديد للغاية، في محاولة لزيادة درجة حرارة البطارية. ومع ذلك، تقدم بعض السيارات الكهربائية حلاً أكثر أناقة.
التكييف المسبق للبطارية، نقطة حاسمة
وكما ذكرنا سابقاً، فإن الشحن بحالة جيدة يتطلب بطارية بدرجة حرارة كافية (بين 20 و30 درجة على الأقل).كيف تصل إلى درجة الحرارة هذه عندما يكون الجو أكثر برودة في الخارج؟
تأتي الإجابة من مكون برمجي مدمج في بعض السيارات الكهربائية، والذي يطلق عليه عادة "التهيئة المسبقة للبطارية". كما يوحي اسمها، فهي وظيفة تعمل على تنشيط آليات التسخين (أو التبريد) لحزمة البطارية، وذلك لتعديل درجة حرارتها بحيث تصل إلى منطقة الراحة الخاصة بها.
يمكننا على سبيل المثال أن نستشهد بالمخطط الموجود على متن الطائرة Teslas، والذييقوم تلقائيًا بتنشيط التكييف المسبق للبطارية قبل الوصول إلى شاحن فائق من العلامة التجارية، أو إلى أجهزة شحن سريعة معينة مثلالأيونية.مرسيدس,بي ام دبليوأوبورشلقد قمنا أيضًا بدمج هذه الوظيفة عن طريق ربطها بالتنقل.
في الممارسة العملية،سيولد محرك (محركات) السيارة حرارة، والتي سيتم إعادة توجيهها إلى مبرد البطارية، لزيادة درجة حرارتها. النظير هو ذلكهذه الميزة تستهلك المزيد من الطاقةلذلك يجب إجراء حساب دقيق لتحديد ما إذا كان الأمر يستحق ذلك أم لا.
في الممارسة العملية، وحتى أكثر من ذلك في فصل الشتاء،يعد التكييف المسبق قبل الشحن السريع أمرًا ضروريًا في كثير من الحالات. لا داعي للقلق على السائق بشأن ما يحدث، فهو يضمن الوصول إلى محطة الشحن السريع في الظروف المثالية.
دراسة أجراهابي 3 للسياراتكما قامت بقياس علمي للآثار الضارة للبرد على بطاريات السيارات الكهربائية، وسلطت الضوء على ذلكالاستفادة من دمج التكييف المسبق للبطارية في أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن الطائرة.
وتظهر استنتاجات أبحاثهم على وجه الخصوص ذلكيمكن أن تنخفض سعة الطاقة المخزنة بنسبة 30% في البرد القارس، ويجب تجنب الشحن السريع في ظروف التجمد بأي ثمن(وهذا هو السبب في أن السلطات محدودة من قبل الشركات المصنعة).
وأخيرا، يأتي دور الاستدامة،نظرًا لأن الشيخوخة تكون أسرع بما يصل إلى أربع مرات بالنسبة للخلايا المشحونة والتفريغ عند درجة حرارة أقل من 5 درجات مئويةمقارنة بالآخرين. إذا كانت الشركات المصنعة لا ترغب في احترام عمليات استبدال البطاريات بموجب الضمان، فمن الضروري بالنسبة لهم تجنب هذا الموقف.
التكييف المسبق للبطارية هو ميزة موجودة في المزيد والمزيد من السيارات.قامت كيا، على سبيل المثال، بتحديث سيارتها EV6حتى تتمكن من الاستمتاع بالشحن خلال 18 دقيقة حتى في فصل الشتاء. وبدون هذا التحديث، استغرق الشحن ما يقرب من 35 دقيقة في الشتاء، مقارنة بـ 18 دقيقة في الصيف!
التكييف المسبق قريبا على جميع السيارات؟
ويجب احترام الممارسات الجيدة فيما يتعلق بالشحن السريع في الشتاء بأي ثمن، حتى لا تكون هناك مفاجآت غير سارة. لذلك، إذا كان لديك الفرصة،اترك سيارتك الكهربائية متوقفة، خاصة في البرد. سيتم بعد ذلك الحفاظ على خلايا البطارية عند درجة الحرارة الصحيحة، إذا تم تنفيذ نظام إدارة البطارية بشكل صحيح.
عندما لا يكون ذلك ممكنًا، تتجلى ظاهرة "البوابة الباردة" لدى الكثيرين عند العودة من العطلة الشتوية، مع المغادرة في البرد، والشحن أبطأ بكثير مما كان متوقعًا بعد بضع عشرات من الدقائق.لدى الشركات المصنعة بعد ذلك بطاقة للعب في المركبات المستقبلية: تأكد من توفير التكييف المسبق للبطارية في جميع الطرازات، من أجل الوصول إلى شاحن في أفضل الظروف..
أخيراً،بعض البطاريات أكثر حساسية للبرد من غيرها، مثل بطاريات LFP (الليثيوم والحديد والفوسفات) من Tesla: بدون تكييف مسبق وفي ظروف التجميد، تكون قوى الشحن منخفضة بشكل يبعث على السخرية. تكون التركيبات الأخرى (NMC لليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت، أو NCA لليثيوم والنيكل والكوبالت) أقل عرضة للانخفاض الشديد في طاقة الشحن.
للذهاب أبعد من ذلك
السيارة الكهربائية في الشتاء: ماذا تفعل للحد من تأثيرها في الطقس البارد؟
