Может ли электромобиль не завестись на морозе?

Норвегия уже давно входит в топ самых «электрифицированных» регионов мира: продажи электромобилей последние десять лет росли почти непрерывно, и к 2022 году их рыночная доля достигла 79,3%. По данным Норвежской электромобильной ассоциации, на дорогах страны уже колесит свыше 620 тысяч «электричек» — при общем количестве машин в 2,8 миллиона экземпляров и населении почти в 5,5 миллионов 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 — это быстрые зарядки высокой мощности). Экологические преимущества от перехода на электромобили в Норвегии должны быть особенно существенными — ведь большая часть электрогенерации в стране приходится на «чистые» гидроэлектростанции.

Вместе с тем, суровый скандинавский климат не очень-то дружелюбен к технике, и электромобили здесь не исключение. Считается, что литий-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 ёмкость, заметно уже — от 15 до 35 градусов тепла.

Поэтому электромобили нуждаются в продуманной системе термального менеджмента батарей — как чтобы их охлаждать, так и подогревать в морозы. Кстати, с этим бывают проблемы: например, наши коллеги из газеты «Авторевю» обнаружили недавно, что на кроссовере Dongfeng Fengon E3 в программе управления не предусмотрен подогрев батареи при зарядке — поэтому «заправить» на морозе сильно разряженный электромобиль не получается.

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

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

На большей части территории страны столь суровых морозов не бывает — в зимние месяцы там обычно 10-20 градусов ниже нуля. Вот и на этот раз во время тестового пробега температура не опускалась ниже 15 градусов. И всё 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 финcкого города Муонио. Кроме ледовых и снежных трасс разного профиля там построен комплекс климатических камер, позволяющих проморозить автомобиль практически до любой заданной температуры.

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

Внутри климатических камер подопытные машины провели по 12-14 часов. В ходе эксперимента испытатели замеряли напряжение на клеммах аккумуляторов перед постановкой машин внутрь и после открывания машин поутру.

Хуже всех ночёвку на морозе перенёс «китаец» под британским брендом MG4: холода начисто доканали его маленький аккумулятор ёмкостью всего 45 ампер-часов. Поутру машина никак не реагировала на команды с пульта — пришлось открывать её 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 продолжить пробег на MG, испытателям пришлось ехать на BMW в магазин запчастей за новым аккумулятором.

Renault Megane E-Tech, напротив, перенёс морозы как ни в чём ни бывало: напряжение на аккумуляторе составило очень высокие 15,12 вольта (несмотря на скромную ёмкость в 50 ампер-часов). Напряжение оказалось даже больше, чем вечером! Технические специалисты из Renault объяснили такую аномалию: оказывается, преобразователь постоянного тока на Мегане периодически подзаряжает 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 лёд сошёл достаточно для того, чтобы начинать движение, через тринадцать минут стёкла были полностью свободны ото льда, а температура в контрольной точке салона достигла 18 градусов. Через 15 минут в салоне — комфортные 19,3 градуса. Но тут испытатели обнаружили следы антифриза под машиной. Тем не менее, внимательный осмотр показал, что все шланги и радиаторы целые: можно выезжать.

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 за несколько минут между открытием машины и замером. Что касается самого аккумулятора, то мы точно знаем, что идущие на конвейерную установку батареи подвергают испытаниям при температурах до -40 градусов.

Салон в BMW прогревался медленнее, чем в Renault: слегка тёплый воздух начинал дуть лишь на восьмой минуте, до нуля температура в салоне поднялась через 11 минут после включения климатики, а через 12 минут стёкла ещё только начинали оттаивать. Впрочем, через 15 минут после начала эксперимента температура в салоне достигла вполне комфортных 17 градусов. BMW не показал ошибок на панели приборов, не было и течей: 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 высветилась целая гроздь ошибок: «TM system error» и «EV system error, EV system OFF, Stop safely, see user manual». И через четыре минуты после старта вентилятор отопителя 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 условиях: температура у него в климатической камере оказалась ниже положенного — 44 градуса ниже нуля. Да и внутри он провёл больше времени... Но машина открылась нормально, а вольтметр на клеммах большого аккумулятора ёмкостью 60 ампер-часов показал 11,72 вольт.

Сперва ситуация выглядела обнадёживающе, но отопитель еле-еле справлялся с холодом: за десять минут работы он смог поднять температуру в салоне лишь до 25 градусов ниже нуля. А через 11 минут после старта бортовая электроника окончательно выкинула 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 жёсткого теста испытатели закатили все машины в тёплую мастерскую, и приступили к замене аккумуляторов на трёх «заглохших» электромобилях. Несколько часов спустя они как ни в чём ни бывало смогли продолжить автопробег, проехав после этого ещё 1800 километров.

Единственным источником сюрпризов вновь стал MG4 китайского концерна SAIC: первые километры пути белый хэтчбек никак не хотел прогревать салон. Не подвердилось и предположение, что в этом виновата морозная ночёвка: на следующий день «глюк» повторился, хотя на улице было гораздо теплее.

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

Жителям холодных регионов специалисты Norsk elbilforening советуют почаще контролировать напряжение в аккумуляторе и подзаряжать 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 ёмкость не только большой тяговой батареи, но и обычного аккумулятора — про который даже не каждый владелец знает!