Владельцы электромобилей привыкли думать о ресурсе батареи в основном в контексте быстрых зарядок, жары и постоянного заряда до 100%. Новое исследование показало, что не менее важным может быть то, как водитель нажимает на педаль акселератора.
Частые резкие ускорения и режимы высокой токовой нагрузки могут существенно ускорять старение тяговой батареи. Это следует из исследования ученых Shanghai Dianji University, опубликованное в Scientific Reports. По результатам моделирования после 1000 циклов разница в потере емкости между наиболее спокойным и агрессивным стилями езды достигла примерно 2,5 раза.
Основой исследования стали данные 15 электромобилей, эксплуатировавшихся в китайском Гуанчжоу в течение 2022 года. Информация по автомобилям поступала каждые 10 секунд. Исследователи фиксировали скорость, ток батареи, уровень заряда, напряжение, температуру и ряд других параметров.
После этого с помощью методов машинного обучения поездки разделили на пять типов стиля вождения, от максимально плавного и экономного до наиболее агрессивного.
Важный нюанс состоит в том, что агрессивную езду определяли не просто по высокой скорости. Значительно важнее повторяющиеся моменты, когда водитель требовал от батареи большой мощности, например резко разгонялся с небольшой скорости.
Поэтому равномерное движение по трассе на высокой скорости не обязательно создает такой же стресс для батареи, как постоянные старты со светофоров с педалью акселератора почти в полу.
У наиболее агрессивной группы среднеквадратическое значение тока батареи составляло 66,02 А.
У водителей с наиболее экономичным стилем этот показатель равнялся лишь 20,56 А.
Фактически батарея агрессивно управляемого автомобиля гораздо чаще работала под большой нагрузкой. Именно высокие токи исследователи связывают с ускорением старения аккумулятора.
Авто24 раньше объяснял, какие режимы эксплуатации ускоряют деградацию тяговой батареи. Среди нежелательных факторов не только глубокий разряд и высокая температура, но и частые интенсивные ускорения, которые заставляют батарею отдавать большой ток.
Когда исследователи сравнили крайние стили вождения, разница в мгновенном показателе старения батареи оказалась еще больше. Самый агрессивный режим создавал в 18,4 раза более высокий уровень стресса старения, чем самый плавный.
Однако эту цифру не следует трактовать так, будто батарея такого автомобиля обязательно прослужит в 18 раз меньше. Речь идет именно о расчетной интенсивности процессов старения во время определенных режимов работы.
В модельном сценарии, где исследователи меняли только поведение водителя с агрессивной на экономную, оставляя другие условия одинаковыми, расчетный краткосрочный стресс батареи снижался на 91,3%.
Наиболее интересную цифру получили при моделировании долгосрочной деградации.
Для автомобиля с наиболее плавным стилем езды после 1000 циклов зарядки и разрядки модель прогнозировала потерю около 21,15% начальной емкости.
Для наиболее агрессивного стиля прогнозируемая потеря достигла 53,22%. Таким образом, разница составляет примерно 2,5 раза.
Для владельца электромобиля это имеет совершенно практическое значение. Меньшая остаточная емкость означает более короткий запас хода, а состояние батареи оказывает непосредственное влияние и на стоимость машины на вторичном рынке.
Авто24 уже писал о реальной деградации более 22 тысяч электромобилей. В их исследовании средняя потеря емкости составила около 2,3% в год, но условия эксплуатации могли существенно изменять этот показатель.
Исследователи не проехали на каждом из 15 автомобилей по 1000 полных циклов и затем не измерили остаточную емкость батарей. Реальные данные за год использовали для определения нагрузочного характера, после чего долгосрочную деградацию прогнозировали математической моделью.
Поэтому показатели 21,15% и 53,22% не являются фактическими результатами эксплуатации конкретных батарей, а модельным прогнозом.
На реальный ресурс аккумулятора одновременно влияют химический состав ячеек, температура, качество термоменеджмента, частота скоростных зарядок, уровень заряда при длительной парковке, масса автомобиля, климат и многие другие факторы.
Поэтому вывод исследования корректнее формулировать не как "агрессивная езда гарантированно сокращает жизнь батареи в 2,5 раза", а как значительный дополнительный фактор риска ее ускоренного старения.
Для владельца это не значит, что быстрым электромобилем нужно постоянно ездить в режиме Eco.
Главный негативный фактор, на который указывает исследование,– это систематические высокие токовые перегрузки. То есть единичный обгон или несколько активных ускорений вряд ли определят судьбу батареи.
Другое дело, когда резкий старт становится обычным режимом каждой поездки: сильное ускорение, торможение, снова сильное ускорение и так в течение многих лет.
Особенно интересно это выглядит на фоне современных мощных электромобилей, где максимальный крутящий момент доступен практически сразу, а ускорение до 100 км/ч за 3-5 секунд давно перестало быть исключительной характеристикой суперкара.
Стиль езды является одним из факторов старения. Авто24 собирал основные рекомендации по продлению жизни аккумулятора электромобиля. Для большинства литий-ионных батарей полезно избегать длительного пребывания на крайних уровнях заряда, а для повседневного использования часто оптимален диапазон примерно 20-80%, если производитель не рекомендует другую схему.
При этом разные типы батарей требуют разного подхода. К примеру, для LFP производители могут рекомендовать периодический заряд до 100% для корректной калибровки системы управления батареей. Авто24 отдельно разбирал правила эксплуатации разных типов тяговых аккумуляторов.
Новое исследование добавляет к этому еще одну простую рекомендацию: если нет необходимости в максимальном ускорении, более плавное нажатие на акселератор может оказаться полезным не только для запаса хода здесь и сейчас, но и для долгосрочного здоровья батареи.