多くの電気自動車所有者は寒波に見舞われるとひどく苦しみますが、そのことが燃料車を諦めて電気自動車を選ぶことを躊躇する多くの消費者を思いとどまらせます。
寒い季節には燃料自動車にも同様の影響があることは誰もが認めていますが、航続距離の減少、燃料消費量の増加、極度の低温が長時間続くと自動車が始動できなくなる可能性があります。しかし、燃料自動車の長距離走行の利点は、これらの悪影響をある程度覆い隠します。
また、燃料自動車のエンジンは車室内を暖めるために大量の廃熱を発生しますが、電気自動車の電気モーターは効率よく動作するため、廃熱がほとんど発生しません。したがって、周囲温度が低い場合、後者は快適な運転のために暖房のために追加のエネルギーを消費する必要があります。これは、EV航続距離がさらに失われることも意味します。
私たちは未知のゆえに不安を感じます。私たちが電気自動車について十分な知識を持ち、電気自動車がより良いサービスを提供できるようにその強みを活かし、弱点を回避する方法を理解していれば、もう心配する必要はありません。私たちはそれをもっと積極的に受け入れることができます。
さて、寒さがどのような影響を与えるかについて考えてみましょう。範囲そして充電EV の影響とその影響を弱めるためにどのような効果的な方法を使用できるか。
実用的な洞察
充電機器サプライヤーの視点から、寒さによる悪影響を軽減できるソリューションを考えてみました。
- まず、電気自動車のバッテリーレベルが 20% を下回らないようにしてください。
- 充電前にバッテリーを加熱して前処理し、シートとステアリングホイールのウォーマーを使用し、キャビンの暖房温度を下げてエネルギー消費を削減します。
- 一日の暖かい時間帯に充電するようにしてください。
- できれば暖かい密閉されたガレージで、最大充電量を 70% ～ 80% に設定して充電してください。
- プラグインパーキングを使用すると、車はバッテリーを消費するのではなく、暖房用に充電器からエネルギーを得ることができます。
- 凍結した道路では頻繁にブレーキをかける必要があるため、特に注意して運転してください。回生ブレーキを無効にすることを検討してください。確かに、これは特定の車両と運転条件によって異なります。
- バッテリーの予熱時間を短縮するために、駐車後すぐに充電してください。
事前に知っておくべきこと
EV バッテリー パックは、化学反応を通じて電力を供給します。正および負の電極/電解質界面で起こるこの電気化学反応の活性は温度に関係します。
化学反応は暖かい環境ほど速く進行します。温度が低いと電解液の粘度が増加し、バッテリー内の反応が遅くなり、バッテリーの内部抵抗が増加し、電荷の移動が遅くなります。電気化学的な分極反応が強化され、電荷分布がより不均一になり、リチウム樹枝状結晶の形成が促進されます。これは、バッテリーの有効エネルギーが減少することを意味し、航続距離が減少することを意味します。低温も燃料車に影響を与えますが、電気自動車の方がより顕著です。
低温によりEVの航続距離が低下することは知られていますが、それでも車両ごとに差があります。市場調査の統計によると、低温ではバッテリーの容量維持率が平均して 10% ～ 40% 低下します。これは、車種、気温の寒さ、暖房システム、運転や充電の習慣などの要因によって異なります。
EV のバッテリー温度が低すぎると、効率的に充電できません。電気自動車は、まず入力エネルギーを使用してバッテリーを加熱し、バッテリーが特定の温度に達したときにのみ実際の充電を開始します。
EV 所有者にとって、寒さは航続距離の低下と充電時間の延長を意味します。したがって、経験豊富なドライバーは通常、寒い季節に一晩充電し、出発前に車を予熱します。
EV向け熱管理技術
電気自動車の熱管理技術は、バッテリーの性能、航続距離、運転体験にとって非常に重要です。
主なタスクは、バッテリーが適切な温度範囲内で動作または充電できるようにバッテリーの温度を管理し、優れた動作条件を維持することです。バッテリーの性能、寿命、安全性を確保し、冬でも夏でも電気自動車の航続距離を効果的に延長します。
次に、運転体験を向上させるために、効果的な熱管理により、暑い夏や寒い冬でもドライバーに快適な車内温度を提供し、エネルギー損失を減らし、エネルギー効率を向上させます。
熱管理システムの効果的な割り当てにより、各回路の熱と冷却のニーズのバランスがとれ、エネルギー消費が削減されます。
現在主流の熱管理技術には次のものがあります。PTC(正の温度係数) 抵抗電気ヒーターに依存し、H食べるPうーん熱力学サイクルを利用した技術。これらの技術の開発は、パフォーマンス、安全性、エネルギー効率、運転体験の向上にとって非常に重要です。
寒さがEV航続距離に与える影響
現時点では、寒さによって電気自動車の航続距離が短くなるということは誰もが同意しています。
ただし、EV領域には2種類の損失があります。 1つは一時的な航続距離の喪失、これは、温度、地形、タイヤ空気圧などの要因によって引き起こされる一時的な損失です。温度が適切な温度に戻ると、失われた走行距離は戻ります。
もう一つは、恒久的な射程距離の喪失。車の使用年数 (バッテリー寿命)、毎日の充電習慣、毎日のメンテナンス行為はすべて、車の航続距離の低下の原因となり、元に戻らない可能性があります。
前述したように、寒さによりEVバッテリーの性能が低下します。バッテリー内の化学反応の活性が低下し、バッテリー容量の保持が低下するだけでなく、バッテリーの充放電効率も低下します。バッテリーの抵抗が増加し、エネルギー回収能力が低下します。
燃料自動車とは異なり、電気自動車はバッテリーのエネルギーを消費し、車内を暖めバッテリーを加熱するために熱を発生させる必要があるため、1マイルあたりのエネルギー消費量が増加し、航続距離が短くなります。このとき、損失は一時的なもので、すぐに戻ってきますので、あまり心配する必要はありません。
前述のバッテリーの分極は、電極内でリチウムの析出を引き起こし、さらにはリチウム樹枝状結晶の形成を引き起こし、バッテリーの性能の低下、バッテリー容量の低下、さらには安全性の問題につながります。現時点では、損失は永久的です。
一時的であれ永続的であれ、被害を可能な限り最小限に抑えたいのは確かです。自動車メーカーは次のような対応に努めています。
- 出発または充電する前にバッテリーの予熱プログラムを設定してください
- エネルギー回収効率の向上
- 客室暖房システムを最適化する
- 車両のバッテリー管理システムを最適化
- 抵抗の少ない流線型の車体デザイン
寒さがEVの充電に与える影響
バッテリーの放電を車両の運動エネルギーに変換するには適切な温度が必要であるのと同様に、効率的な充電も適切な温度範囲内である必要があります。
温度が高すぎるか低すぎると、バッテリーの抵抗が増加し、充電速度が制限され、バッテリーの性能に影響を及ぼし、充電効率が低下し、充電時間が長くなる原因となります。
低温条件下では、BMS のバッテリー監視および制御機能にエラーが発生したり、さらには機能しなくなる可能性があり、充電効率がさらに低下します。
低温バッテリーは初期段階では充電できない場合があるため、充電を開始する前にバッテリーを適切な温度まで加熱する必要があり、これにより充電時間がさらに長くなります。
さらに、多くの充電器には寒冷地では制限があり、充電ニーズを満たすのに十分な電流と電圧を供給できません。内部電子コンポーネントにも、より適切な動作温度要件があります。気温が低いと安定性や機能が低下し、作業効率に影響を与える可能性があります。
充電ケーブル、特に DC 充電ケーブルは低温でより影響を受けるようです。それらは厚くて重いため、寒さにより硬くなり、曲がりにくくなり、EVドライバーが操作するのが困難になる可能性があります。
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電気自動車革命が環境、気候、エネルギー、人々の福祉の将来にとって正しく、さらには次世代にとって有益であると私たちが確信しているのであれば、たとえ私たちがこのような寒冷気候の課題に直面することを知っていても、私たちはそうすべきです。それを実現するために努力を惜しまない。
寒さは電気自動車の航続距離、充電、さらには市場普及に大きな課題をもたらします。しかし、Workersbee は、すべての先駆者たちと協力して、熱管理技術の革新、充電環境の繁栄、さまざまな実現可能なソリューションの進歩について話し合うことを心から楽しみにしています。私たちは、課題は克服され、持続可能な電化への道はよりスムーズかつより広範なものになると信じています。
すべてのパートナーや先駆者と EV に関する洞察を話し合い、共有できることを光栄に思います。
投稿日時: 2024 年 2 月 29 日