Как температура влияет на физику и запас хода батарей для электромобилей?

Мы поощряем вопросы читателей об электромобилях, зарядке и обо всем, что вы хотите узнать. Поэтому, пожалуйста, отправьте их, и мы попросим наших экспертов ответить, а также пригласим других людей внести свой вклад через раздел комментариев.

Я хотел бы больше узнать о физических характеристиках емкости аккумулятора электромобиля, в частности о взаимосвязи между температурой и запасом хода. Я знаю, что при низких температурах запас хода уменьшается, насколько я понимаю, это связано с эффективностью разрядки, а не с емкостью аккумулятора.

Правильно ли это, и следует ли из этого, что если, скажем, батарея полностью заряжена при температуре 25 градусов, а затем охлаждается в течение ночи, скажем, до нуля градусов (обычно в Алисе или Канберре), то потеря дальности действия не является постоянной? увеличиваться при повышении температуры до 25 градусов?

Ура!

Майк

Привет, Майк. Вы задаете довольно странный вопрос, а именно:какова связь между температурой окружающей среды и диапазоном электромобиля?

На одном уровне ответ прост:новый цикл испытаний WLTP проводится при температуре 23 градуса Цельсия (23 ⁰ ). C) точно - поэтому диапазоны, указанные производителями, основаны на этой температуре. Охлаждение автомобиля после зарядки, но без использования, затем возврат к 23 ⁰ C вернет полный диапазон.

Теперь более сложный ответ. При более низких температурах аккумуляторы электромобилей основаны на серии химических реакций, и, как и в большинстве химических реакций, чем холоднее реагенты, тем медленнее реакция.

Теория гласит, что реакции внутри батареи для создания электрического потока становятся менее эффективными, когда они заставляют их выдавать тот же ток при более низких температурах, следовательно, уменьшается диапазон. (И наоборот при зарядке — поэтому при зарядке на морозе требуется больше энергии для полного заряда).

В краткосрочной перспективе никаких повреждений и после возвращения к «нормальной» температуре окружающей среды (например, 23 ⁰ C), возвращается полный диапазон.

Это то, что я обнаружил за 6 лет езды на электромобилях с несколькими электромобилями, особенно с моим Leaf. В Leaf зимой я теряю 10–15 % запаса хода, даже если не использую обогреватель (и 25 %, если использую!), но в теплое время года запас хода возвращается.

На более глубоком уровне ответ требовал погружения в темные искусства! Найти точное процентное уменьшение дальности на градус падения температуры, э-э, сродни колдовству. Это потому что:

• Разные производители электромобилей используют в своих батареях немного разные химические составы лития, поэтому, поскольку каждый химический состав реагирует на низкие температуры немного по-разному, то, как каждая модель будет реагировать на холод, зависит от этого химического состава, а также
• Многие производители электромобилей включают системы обогрева/охлаждения в корпус аккумуляторной батареи, поэтому уменьшение запаса хода в холодную погоду может быть связано с этой системой обогрева, а не с замедлением химической реакции. На самом деле аккумулятор вполне может по-прежнему иметь оптимальную рабочую температуру при температуре значительно ниже нуля:просто система обогрева работает все усерднее и усерднее, чтобы поддерживать оптимальную температуру аккумулятора, что вызывает взаимосвязь между более низкими температурами и более короткими диапазонами.
• Некоторые из этих систем обогрева аккумуляторов электромобилей лучше других поддерживают температуру аккумулятора, поэтому потеря запаса хода может быть связана с более низкой температурой аккумулятора (но не такой низкой, как температура окружающей среды) ПЛЮС использованием системы обогрева аккумуляторов.
ли>

Поэтому ответ на ваш вопрос состоит из нескольких частей:

1. Большинство аккумуляторов электромобилей имеют системы обогрева, поэтому зарядка/эксплуатация в холодную погоду означает, что используется система обогрева аккумуляторов, что снижает запас хода. Эффект либо не связан напрямую с работой батареи при низкой температуре окружающей среды, а скорее связан с ее использованием в системе обогрева; или может быть только частично связано с охлаждением, но не при полной температуре окружающей среды.
2. Для аккумуляторов без систем обогрева (Leafs, iMiEV, большинство транспортных средств, переоборудованных с ДВС в BEV) — взаимосвязь между тем, насколько холодно, и уменьшением запаса хода зависит от:

• химический состав батареи,
• сколько лет (из-за увеличения внутреннего сопротивления клеток) и
• насколько усердно вы его ведете.
• При условии, что вы не используете батарею в экстремально холодную погоду (будь то много быстрых зарядок или очень интенсивная езда), вы вряд ли нанесете ей какой-либо ущерб, а полный запас хода вернется весной.

В завершение — проверив чайные листья и принеся в жертву козла, чтобы прочитать его внутренности — проехать на электромобиле при минус 6 ⁰ . C в среднем приведет к уменьшению запаса хода на 12 % по сравнению с «нормальным» запасом хода.

Использование системы обогрева кабины может привести к уменьшению запаса хода до 40%. (На самом деле, я получил эти цифры из отчета «Американская автомобильная ассоциация Inc.», проводившегося в феврале 2019 года по результатам испытаний электромобилей в зависимости от температуры окружающей среды и использования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. отчет. См.:http://www.aaa.com/AAA/common/AAR/files/AAA-Electric-Vehicle-Range-Testing-Report.pdf)

В то же время — рад уступить здесь читателям-химикам — но я не хотел заходить слишком далеко в область химии, опасаясь, что редактор поместит вверху этой статьи:«ВНИМАНИЕ:ЭТА СТАТЬЯ СОДЕРЖИТ ЯВНОЕ НАУЧНОЕ СОДЕРЖАНИЕ». ”

Ура

Брайс