یک خودروی برقی ممکن است در یک روز معتدل، با یک بار شارژ صدها کیلومتر حرکت کند؛ اما چند ماه بعد، همان خودرو در هوای سرد مسافت کوتاه‌تری را طی کند و راننده را زودتر از همیشه به فکر پیدا کردن شارژر بیندازد.
این اتفاق برای بسیاری از خودروهای برقی کاملاً طبیعی است. مسئله هم فقط این نیست که «باتری در سرما ضعیف می‌شود». ماجرا کمی پیچیده‌تر است و اتفاقاً بخش مهمی از انرژی از جایی مصرف می‌شود که شاید انتظارش را نداشته باشید: گرم نگه داشتن خود خودرو و سرنشینان.
داده‌های واقعی هم نشان می‌دهند که سرما می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی داشته باشد. در یک تحلیل بزرگ که Geotab روی ۴۲۰۰ خودروی برقی و بیش از ۵.۲ میلیون سفر انجام داده، عملکرد خودروها در دماهای مختلف بررسی شد. نتیجه نشان داد که در دمای حدود ۲۱ درجه سانتی‌گراد، خودروها در بهترین وضعیت بهره‌وری قرار دارند؛ در حالی که در دمای منفی ۱۵ درجه، میانگین برد برخی خودروها به حدود ۵۴ درصد برد نامی رسید.
اما چرا؟
مشکل فقط خود باتری نیست
وقتی درباره کاهش برد در زمستان صحبت می‌شود، اولین مظنون معمولاً باتری است. این تصور بی‌راه نیست.
باتری‌های لیتیوم‌یونی در دمای پایین عملکرد متفاوتی دارند. حرکت یون‌ها درون باتری دشوارتر می‌شود و باتری برای دریافت و تحویل انرژی در شرایط سرد، ایده‌آل‌ترین وضعیت خود را ندارد.
خودرو هم این مسئله را نادیده نمی‌گیرد. سیستم مدیریت حرارتی باتری دائماً دما را کنترل می‌کند و در صورت نیاز برای گرم کردن باتری انرژی مصرف می‌کند.
کاهش برد در هوای سرد بیشتر از آنکه صرفاً نتیجه افت عملکرد شیمیایی باتری باشد، به مصرف انرژی سیستم‌های جانبی، به‌ویژه گرمایش، مربوط است.
یعنی باتری نه‌تنها باید انرژی لازم برای حرکت خودرو را تأمین کند، بلکه باید بخشی از انرژی خود را صرف مقابله با سرما هم بکند.
بخاری در خودروی برقی چه فرقی با خودروی بنزینی دارد؟
اینجا یکی از تفاوت‌های مهم خودروهای برقی و بنزینی خودش را نشان می‌دهد.
در یک خودروی بنزینی، موتور در حین کار مقدار زیادی گرما تولید می‌کند. بخشی از این گرما که در حالت عادی باید دفع شود، می‌تواند برای گرم کردن کابین مورد استفاده قرار بگیرد.
اما موتور الکتریکی چنین اتلاف حرارتی قابل‌توجهی ندارد.
بنابراین در یک خودروی برقی، وقتی راننده در یک صبح سرد بخاری را روشن می‌کند، سیستم گرمایش باید خودش انرژی مورد نیاز برای تولید گرما را تأمین کند؛ و این انرژی در نهایت از همان باتری می‌آید.
در بعضی خودروها این کار با گرم‌کن‌های مقاومتی انجام می‌شود و در برخی مدل‌های جدیدتر، پمپ حرارتی نقش مهمی دارد.
پمپ حرارتی می‌تواند در شرایط مناسب، گرما را از محیط بیرون دریافت و به داخل کابین منتقل کند و نسبت به سیستم‌های گرمایشی مقاومتی انرژی کمتری مصرف کند. البته هرچه دما پایین‌تر برود، کارایی پمپ حرارتی هم کاهش پیدا می‌کند. وزارت انرژی آمریکا نیز پمپ حرارتی را یکی از گزینه‌های مؤثر برای کاهش مصرف انرژی گرمایش در هوای سرد معرفی کرده است.
وقتی خودرو برای گرم شدن، قبل از حرکت برق مصرف می‌کند
فرض کنید شب خودرو را در هوای سرد پارک کرده‌اید. صبح وارد خودرو می‌شوید و بخاری را روشن می‌کنید.
خودرو باید هم کابین را گرم کند و هم باتری را در محدوده دمایی مناسب نگه دارد.
این انرژی در چند دقیقه اول می‌تواند سهم قابل‌توجهی از مصرف خودرو داشته باشد؛ مخصوصاً اگر مسیر کوتاه باشد.
مثلاً در یک سفر ۱۰ کیلومتری، ممکن است خودرو هنوز به دمای کاری مناسب نرسیده باشد که سفر تمام شود. در چنین شرایطی، انرژی صرف‌شده برای گرم کردن کابین و باتری نسبت به انرژی لازم برای خود حرکت، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
به همین دلیل است که سفرهای کوتاه زمستانی می‌توانند از نظر مصرف انرژی بسیار نامطلوب‌تر از یک رانندگی طولانی باشند.
یک نکته جالب: خودرو حتی برای گرم کردن باتری هم انرژی می‌خواهد
باتری خودرو فقط یک مخزن ساده انرژی نیست که در هر دمایی دقیقاً یک رفتار داشته باشد.
خودروهای مدرن به سیستم مدیریت حرارتی مجهزند تا دمای باتری را در محدوده مناسب نگه دارند. این سیستم می‌تواند باتری را گرم یا خنک کند و در شرایط سرد، انرژی بیشتری مصرف خواهد کرد.
دلیل این کار فقط حفظ برد نیست. دمای مناسب باتری برای عملکرد صحیح و همچنین شارژ مناسب اهمیت دارد.
به همین خاطر ممکن است در یک صبح بسیار سرد، خودرو پس از اتصال به شارژر، ابتدا بخشی از انرژی را صرف آماده‌سازی حرارتی باتری کند و سپس با سرعت بیشتری به شارژ ادامه دهد.
این مسئله در شارژ سریع اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؛ چون باتری سرد نمی‌تواند همیشه با همان سرعتی که در دمای مناسب شارژ می‌شود، انرژی دریافت کند.
چرا عدد روی کاتالوگ در زمستان دیگر چندان قابل اعتماد نیست؟
بردی که خودروساز اعلام می‌کند، در شرایط استاندارد آزمایشگاهی و طبق یک چرخه مشخص اندازه‌گیری می‌شود.
اما جاده واقعی آزمایشگاه نیست.
دما، سرعت، باد، شیب مسیر، فشار باد لاستیک‌ها، سبک رانندگی، تعداد سرنشینان و استفاده از سیستم‌های گرمایشی همگی روی مصرف انرژی تأثیر می‌گذارند.
این مسئله البته مختص خودروهای برقی نیست. یک خودروی بنزینی هم در هوای سرد معمولاً مصرف بیشتری دارد. تفاوت اینجاست که در خودروی برقی، انرژی ذخیره‌شده محدود در باتری باید هم برای حرکت و هم برای مدیریت دمای خودرو مصرف شود و این موضوع مستقیماً خودش را در عدد برد نشان می‌دهد.
در نتیجه، اگر خودرویی در شرایط استاندارد برد ۵۰۰ کیلومتر دارد، نباید انتظار داشت این عدد در هر دما و هر شرایط جاده‌ای دقیقاً تکرار شود.
آیا همه خودروهای برقی به یک اندازه در زمستان افت برد دارند؟
خیر.
این شاید یکی از مهم‌ترین نکات برای خریداران خودروهای برقی باشد.
نوع سیستم گرمایش، طراحی خودرو، اندازه باتری، عایق‌بندی کابین، نرم‌افزار مدیریت باتری و وجود یا نبود پمپ حرارتی می‌تواند تفاوت ایجاد کند.
حتی اندازه و شکل خودرو نیز بی‌تأثیر نیست. یک خودروی بزرگ‌تر انرژی بیشتری برای حرکت مصرف می‌کند و در شرایط خاص ممکن است اثر عوامل محیطی روی برد آن محسوس‌تر باشد.
بیشتر خودروهای بررسی‌شده روند مشابهی در برابر تغییر دما داشته‌اند، اما میزان افت برد در همه مدل‌ها یکسان نبوده است. خودروهای جدیدتر مجهز به سیستم‌های حرارتی پیشرفته‌تر، از جمله پمپ حرارتی، می‌توانند در شرایط سرد عملکرد بهتری داشته باشند.
به زبان ساده، «خودروی برقی» یک دسته فنی واحد نیست.
دو خودرو با باتری‌های مشابه می‌توانند در یک روز سرد رفتار متفاوتی داشته باشند.
یک اشتباه رایج؛ سرما را مقصر همه چیز ندانیم
فرض کنید در زمستان متوجه شده‌اید برد خودرو به شکل محسوسی کاهش پیدا کرده است.
نباید همه این کاهش را به دمای هوا نسبت داد!
سرعت بالا هم می‌تواند تأثیر زیادی داشته باشد. در بزرگراه، مقاومت هوا با افزایش سرعت به‌شدت بیشتر می‌شود و انرژی بیشتری برای حرکت لازم است. در سرعت‌های بالاتر، اثر سرعت و مقاومت هوا می‌تواند آن‌قدر مهم شود که نقش دما در کاهش برد نسبتاً کمرنگ‌تر شود.
بنابراین ممکن است دو راننده در یک روز سرد، با یک خودرو و یک باتری مشابه، بردهای متفاوتی تجربه کنند؛ یکی بیشتر در شهر و با سرعت پایین حرکت کند و دیگری بخش زیادی از مسیر را با سرعت بالا در بزرگراه طی کند.
سرما تنها یکی از قطعات این پازل است.
چطور در زمستان برد بیشتری بگیریم؟
قرار نیست برای حفظ چند کیلومتر برد، بخاری را خاموش کنیم و در خودرو یخ بزنیم. چند راهکار ساده می‌تواند مصرف اضافی را کاهش دهد.
خودرو را قبل از حرکت گرم کنید
اگر خودرو به برق متصل است، بهتر است پیش از حرکت از قابلیت Preconditioning استفاده شود. در این حالت خودرو می‌تواند کابین و در صورت پشتیبانی، باتری را در حالی که هنوز به شارژر متصل است، به دمای مناسب برساند.
در نتیجه، انرژی ذخیره‌شده در باتری کمتر صرف این کار می‌شود.
صندلی و فرمان گرم را جدی بگیرید
گرم کردن کل هوای کابین انرژی بیشتری می‌خواهد. در بعضی شرایط، استفاده از گرم‌کن صندلی و فرمان می‌تواند راه مؤثرتری برای ایجاد احساس گرما با مصرف انرژی کمتر باشد.
بهتر است به جای اینکه تمام کابین را بیش از حد گرم کنیم، تا حد امکان از گرم‌کن‌های مستقیم مانند صندلی و فرمان استفاده شود.
سرعت را کمی پایین‌تر بیاورید
این توصیه شاید قدیمی‌ترین توصیه این فهرست باشد، اما هنوز هم کار می‌کند.
سرعت بالاتر یعنی مقاومت هوای بیشتر و مصرف انرژی بالاتر. مخصوصاً در مسیرهای طولانی بزرگراهی، کاهش اندک سرعت می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی روی مصرف داشته باشد.
فشار باد لاستیک‌ها را بررسی کنید
هوای سرد می‌تواند فشار باد لاستیک را کاهش دهد. لاستیک کم‌باد مقاومت غلتشی بیشتری ایجاد می‌کند و خودرو برای حرکت به انرژی بیشتری نیاز خواهد داشت.
این موضوع به‌تنهایی توضیح‌دهنده افت شدید برد نیست، اما وقتی چند عامل کوچک هم‌زمان روی مصرف اثر می‌گذارند، همین موارد نیز اهمیت پیدا می‌کنند.
برای شارژ هم برنامه داشته باشید
اگر هوا بسیار سرد است و قصد سفر طولانی دارید، بهتر است فقط به عدد برد روی نمایشگر خودرو اعتماد نکنید.
مسیر و ایستگاه‌های شارژ را از قبل بررسی کنید و در صورت امکان، باتری را پیش از رسیدن به شارژر سریع به دمای مناسب برسانید. این کار می‌تواند به عملکرد بهتر شارژ سریع کمک کند.
آیا این یعنی خودروهای برقی برای مناطق سرد مناسب نیستند؟
اتفاقاً نه.
اگر قرار بود خودروهای برقی در سرما کار نکنند، کشورهای سردسیر باید خیلی زود از این فناوری کنار می‌کشیدند. در حالی که خودروهای برقی در کشورهایی مانند نروژ، سوئد و کانادا بخش مهمی از بازار خودرو را تشکیل داده‌اند.
مسئله بیشتر به شناخت رفتار خودرو در شرایط مختلف مربوط می‌شود.
خودروی برقی در زمستان می‌تواند کاملاً قابل‌اعتماد باشد، اما راننده باید بداند که برد اعلام‌شده در شرایط معتدل لزوماً همان بردی نیست که در یک صبح بسیار سرد به دست خواهد آمد.
در واقع، همان‌طور که یک راننده باتجربه خودروی بنزینی می‌داند مصرف سوخت در شهر، بزرگراه یا زمستان یکسان نیست، مالک خودروی برقی هم باید با رفتار باتری و سیستم‌های حرارتی خودرو آشنا باشد.
زمستان، آزمون واقعی برای فناوری باتری
کاهش برد در زمستان یک نقطه‌ضعف واقعی خودروهای برقی است و نمی‌توان آن را صرفاً یک شایعه یا بزرگ‌نمایی منتقدان دانست. داده‌های میلیون‌ها سفر هم تأثیر دما را تأیید می‌کنند.
اما از طرف دیگر، این مسئله به معنی ناتوانی خودروهای برقی در هوای سرد نیست.
باتری‌های مدرن، سیستم‌های مدیریت حرارتی، پمپ‌های حرارتی و قابلیت پیش‌گرمایش، همگی برای کم کردن همین مشکل توسعه پیدا کرده‌اند. ضمن اینکه خود فناوری نیز همچنان در حال پیشرفت است.
شاید مهم‌ترین تغییر در آینده این نباشد که خودروهای برقی دیگر هیچ افت بردی در زمستان نداشته باشند؛ بلکه این باشد که این افت آن‌قدر کوچک شود که راننده در استفاده روزمره تقریباً متوجه آن نشود.
تا آن زمان، یک قاعده ساده ارزش به خاطر سپردن دارد:
در زمستان، بخشی از انرژی باتری دیگر صرف حرکت نمی‌شود؛ صرف مبارزه با سرما می‌شود.
