Este tehnologia cu rază extinsă de acțiune înapoi în timp?
Săptămâna trecută, Huawei Yu Chengdong a declarat într-un interviu că „este o prostie să spui că vehiculul cu autonomie extinsă nu este suficient de avansat. Modul cu autonomie extinsă este cel mai potrivit mod de funcționare pentru vehiculele cu energie nouă în prezent”.
Această declarație a declanșat din nou o discuție aprinsă între industrie și consumatori cu privire la tehnologia hibridă augmentată (denumită în continuare proces augmentat). Iar o serie de directori de companii auto, precum Li Xiang, CEO-ul Ideal, Shen Hui, CEO-ul Weima, și Li Ruifeng, CEO-ul WeiPai, și-au exprimat opiniile.
Li Ruifeng, CEO-ul mărcii Wei, a discutat direct cu Yu Chengdong pe Weibo, spunând că „încă trebuie să fie dificil să se producă fier, iar în industrie există un consens că tehnologia hibridă de adăugare a programelor este înapoiată”. În plus, CEO-ul mărcii Wei a cumpărat imediat un M5 pentru testare, adăugând încă un miros de praf de pușcă discuției.
De fapt, înainte de acest val de discuții despre „dacă creșterea este inversă”, directorii de la Ideal și Volkswagen au avut și ei o „discuție aprinsă” pe această temă. Feng Sihan, CEO-ul Volkswagen China, a declarat fără menajamente că „programul de creștere este cea mai proastă soluție”.
Analizând piața auto autohtonă din ultimii ani, se poate observa că mașinile noi aleg, în general, două forme de alimentare: autonomie extinsă sau electricitate pură, și rareori se implică în sistemele hibride plug-in. Dimpotrivă, companiile auto tradiționale, dimpotrivă, își folosesc noile produse energetice fie electricitate pură, fie hibride plug-in și nu se „preocupă” deloc de autonomia extinsă.
Cu toate acestea, odată cu adoptarea pe piață a sistemului de autonomie extinsă din ce în ce mai mare a mașinilor noi și cu apariția unor mașini populare precum Ideal One și Enjie M5, autonomia extinsă este treptat recunoscută de consumatori și a devenit o formă hibridă mainstream pe piața actuală.
Creșterea rapidă a autonomiei extinse va avea cu siguranță un impact asupra vânzărilor de modele pe bază de combustibil și hibride ale companiilor de automobile tradiționale, ceea ce reprezintă rădăcina disputei dintre companiile de automobile tradiționale menționate mai sus și mașinile nou construite.
Deci, este tehnologia cu autonomie extinsă o tehnologie retrogradă? Care este diferența față de tehnologia plug-in? De ce aleg mașinile noi autonomia extinsă? La aceste întrebări, Che Dongxi a găsit câteva răspunsuri după un studiu aprofundat al celor două rute tehnice.
1. Mixajul cu gamă extinsă și cel cu plugin-uri au aceeași rădăcină, iar structura cu gamă extinsă este mai simplă.
Înainte de a discuta despre autonomie extinsă și hibrid plug-in, haideți să prezentăm mai întâi aceste două forme de putere.
Conform documentului standard național „Terminologia vehiculelor electrice” (gb/t 19596-2017), vehiculele electrice se împart în vehicule pur electrice (denumite în continuare vehicule pur electrice) și vehicule hibride electrice (denumite în continuare vehicule hibride electrice).
Vehiculul hibrid poate fi împărțit în serie, paralel și hibrid, în funcție de structura puterii. Printre acestea, tipul serie înseamnă că forța motrice a vehiculului provine exclusiv de la motor; tipul paralel înseamnă că forța motrice a vehiculului este furnizată de motor și de funcționare simultan sau separat; tipul hibrid se referă la două moduri de conducere simultane, serie/paralel.
Extensorul de autonomie este un hibrid în serie. Extensorul de autonomie compus din motor și generator încarcă bateria, iar bateria acționează roțile, sau extensorul de autonomie furnizează direct energie motorului pentru a acționa vehiculul.
Totuși, conceptul de interpolare și amestecare este relativ complex. În ceea ce privește vehiculele electrice, hibridele pot fi, de asemenea, împărțite în hibride încărcabile extern și hibride neîncărcabile extern, în funcție de capacitatea de încărcare externă.
Așa cum sugerează și numele, atâta timp cât există un port de încărcare și poate fi încărcat extern, este un hibrid încărcabil extern, care poate fi numit și „hibrid plug-in”. Conform acestui standard de clasificare, autonomia extinsă este un fel de interpolare și amestecare.
În mod similar, hibridul neîncărcabil extern nu are port de încărcare, deci nu poate fi încărcat extern. Bateria poate fi încărcată doar prin intermediul motorului, prin recuperarea energiei cinetice și prin alte metode.
Cu toate acestea, în prezent, tipul hibrid se distinge în principal prin structura de putere de pe piață. În acest moment, sistemul hibrid plug-in este un sistem hibrid paralel sau hibrid. Comparativ cu sistemul cu autonomie extinsă (tipul serie), motorul hibrid plug-in (hibrid) nu numai că poate furniza energie electrică pentru baterii și motoare, dar poate și acționa vehiculele direct prin intermediul transmisiei hibride (ECVT, DHT etc.) și poate forma o forță comună cu motorul pentru a acționa vehiculele.
Sistemele hibride plug-in, cum ar fi sistemul hibrid Great Wall Lemon, sistemul hibrid Geely Raytheon și BYD DM-I, sunt toate sisteme hibride.
Motorul din sistemul de extindere a autonomiei nu poate acționa direct vehiculul. Acesta trebuie să genereze electricitate prin generator, să o stocheze în baterie sau să o furnizeze direct motorului. Motorul, fiind singura sursă de alimentare a forței motrice a întregului vehicul, furnizează energie pentru vehicul.
Prin urmare, cele trei părți principale ale sistemului de extindere a autonomiei - extinsorul de autonomie, bateria și motorul - nu implică conexiune mecanică, dar sunt toate conectate electric, astfel încât structura generală este relativ simplă; Structura sistemului hibrid plug-in este mai complexă, ceea ce necesită cuplarea între diferite domenii dinamice prin intermediul unor componente mecanice, cum ar fi cutia de viteze.
În general, majoritatea componentelor transmisiei mecanice din sistemul hibrid au caracteristici precum bariere tehnice ridicate, cicluri lungi de aplicare și brevete. Este evident că mașinile noi „căutând viteză” nu au timp să înceapă cu vitezele.
Totuși, pentru întreprinderile tradiționale de vehicule pe combustibil, transmisia mecanică este unul dintre punctele lor forte, acestea având o vastă acumulare tehnică și experiență în producția de masă. Odată cu apariția valului electrificării, este evident imposibil pentru companiile auto tradiționale să renunțe la decenii sau chiar secole de acumulare de tehnologie și să o ia de la capăt.
La urma urmei, e greu să faci o întoarcere semnificativă.
Prin urmare, o structură mai simplă cu autonomie extinsă a devenit cea mai bună alegere pentru vehiculele noi, iar hibridul plug-in, care nu numai că poate valorifica pe deplin căldura reziduală a transmisiei mecanice și poate reduce consumul de energie, a devenit prima opțiune pentru transformarea întreprinderilor tradiționale de vehicule.
2. Autonomia extinsă a început acum o sută de ani, iar bateria motorului era odată o sticlă de tracțiune.
După clarificarea diferenței dintre hibridul plug-in și autonomia extinsă și de ce mașinile noi aleg în general autonomia extinsă, companiile auto tradiționale aleg hibridul plug-in.
Deci, pentru o gamă extinsă, o structură simplă înseamnă înapoiere?
În primul rând, din punct de vedere al timpului, raza extinsă de acțiune este într-adevăr o tehnologie înapoiată.
Istoria autonomiei extinse poate fi urmărită până la sfârșitul secolului al XIX-lea, când Ferdinand Porsche, fondatorul Porsche, a construit prima mașină hibridă de serie din lume, Lohner Porsche.
Lohner Porsche este un vehicul electric. Există două motoare pe puntea față pentru a acționa vehiculul. Cu toate acestea, din cauza autonomiei scurte, Ferdinand Porsche a instalat două generatoare pentru a îmbunătăți autonomia vehiculului, ceea ce a format un sistem hibrid în serie și a devenit precursorul creșterii autonomiei.
Întrucât tehnologia cu rază extinsă de acțiune există de mai bine de 120 de ani, de ce nu s-a dezvoltat rapid?
În primul rând, în sistemul cu autonomie extinsă, motorul este singura sursă de energie de pe roată, iar dispozitivul cu autonomie extinsă poate fi înțeles ca o mare comoară de încărcare solară. Primul introduce combustibili fosili și produce energie electrică, în timp ce cel de-al doilea introduce energie solară și produce energie electrică.
Prin urmare, funcția esențială a extenderului de autonomie este de a converti tipul de energie, transformând mai întâi energia chimică din combustibilii fosili în energie electrică, apoi transformând energia electrică în energie cinetică prin intermediul motorului.
Conform cunoștințelor fizice de bază, este inevitabil să aibă loc un anumit consum în procesul de conversie a energiei. În întregul sistem cu autonomie extinsă, sunt implicate cel puțin două conversii de energie (energie chimică, energie electrică, energie cinetică), astfel încât eficiența energetică a autonomiei extinse este relativ mai mică.
În era dezvoltării viguroase a vehiculelor pe combustibil, companiile auto tradiționale se concentrează pe dezvoltarea de motoare cu o eficiență mai mare a consumului de combustibil și cutii de viteze cu o eficiență mai mare a transmisiei. La acea vreme, care companie putea îmbunătăți eficiența termică a motorului cu 1% sau chiar aproape de Premiul Nobel?
Prin urmare, structura de putere a autonomiei extinse, care nu poate decât să îmbunătățească și să reducă eficiența energetică, a fost lăsată în urmă și ignorată de multe companii auto.
În al doilea rând, pe lângă eficiența energetică scăzută, motoarele și bateriile sunt, de asemenea, două motive majore care limitează dezvoltarea autonomiei extinse.
În sistemul cu autonomie extinsă, motorul este singura sursă de energie pentru vehicul, dar acum 20 ~ 30 de ani, tehnologia motorului de acționare a vehiculelor nu era matură, iar costul era ridicat, volumul era relativ mare, iar puterea nu putea acționa vehiculul singur.
La acea vreme, situația bateriei era similară cu cea a motorului. Nici densitatea energetică, nici capacitatea individuală nu puteau fi comparate cu tehnologia actuală a bateriilor. Dacă doriți o capacitate mare, aveți nevoie de un volum mai mare, ceea ce va duce la costuri mai mari și la o greutate mai mare a vehiculului.
Imaginează-ți că acum 30 de ani, dacă ai asambla un vehicul cu autonomie extinsă conform celor trei indicatori electrici ai celui ideal, costul ar crește semnificativ.
Totuși, autonomia extinsă este acționată complet de motor, iar motorul are avantajele absenței histerezisului cuplului, silențiozității etc. Prin urmare, înainte de popularizarea autonomiei extinse în domeniul autoturismelor, aceasta era aplicată mai mult la vehicule și nave, cum ar fi tancuri, mașini miniere gigantice, submarine, care nu sunt sensibile la cost și volum și au cerințe mai mari de putere, silențiozitate, cuplu instantaneu etc.
În concluzie, nu este nerezonabil ca directorul general al Wei Pai și Volkswagen să afirme că autonomia extinsă este o tehnologie înapoiată. În era vehiculelor pe combustibil în plină expansiune, autonomia extinsă cu costuri mai mari și eficiență mai scăzută este într-adevăr o tehnologie înapoiată. Volkswagen și Great Wall (marca Wei) sunt, de asemenea, două mărci tradiționale care au crescut în era combustibilului.
A sosit momentul prezentului. Deși, în principiu, nu există nicio schimbare calitativă între tehnologia actuală cu rază extinsă de acțiune și tehnologia cu rază extinsă de acțiune de acum mai bine de 100 de ani, este vorba încă de generarea de energie electrică cu generatoare cu rază extinsă de acțiune, vehicule cu motor, care pot fi încă numite „tehnologie înapoiată”.
Totuși, după un secol, tehnologia cu autonomie extinsă a apărut în sfârșit. Odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei motoarelor și bateriilor, cele două mopuri originale au devenit cea mai importantă competitivitate a sa, eliminând dezavantajele autonomiei extinse în era combustibilului și începând să afecteze piața combustibililor.
3. Mixaj selectiv plug-in în condiții de lucru urbane și în condiții de lucru cu rază extinsă de acțiune și viteză mare
Pentru consumatori, nu le pasă dacă autonomia extinsă este o tehnologie înapoiată, ci care este mai eficientă din punct de vedere al consumului de combustibil și care este mai confortabil de condus.
Așa cum am menționat mai sus, extensorul de autonomie este o structură în serie. Extensorul de autonomie nu poate acționa direct vehiculul, toată puterea provine de la motor.
Prin urmare, acest lucru face ca vehiculele cu sistem de autonomie extinsă să aibă o experiență de condus și caracteristici de condus similare cu tramvaiele pure. În ceea ce privește consumul de energie, autonomia extinsă este, de asemenea, similară cu electricitatea pură - consum redus de energie în condiții urbane și consum ridicat de energie în condiții de viteză mare.
Mai exact, deoarece dispozitivul de extindere a autonomiei doar încarcă bateria sau furnizează energie motorului, acesta poate fi menținut într-un interval de viteză relativ economic în majoritatea timpului. Chiar și în modul prioritar pur electric (consumând mai întâi energia bateriei), dispozitivul de extindere a autonomiei nici măcar nu poate porni și nici nu poate produce consum de combustibil. Cu toate acestea, motorul unui vehicul pe combustibil nu poate funcționa întotdeauna într-un interval de viteză fix. Dacă trebuie să depășești și să accelerezi, trebuie să crești viteza, iar dacă ești blocat într-un ambuteiaj, vei sta în gol pentru o perioadă lungă de timp.
Prin urmare, în condiții normale de conducere, consumul de energie (consumul de combustibil) pentru autonomie extinsă pe drumurile urbane cu viteză redusă este, în general, mai mic decât cel al vehiculelor pe combustibil echipate cu aceeași cilindree.
Totuși, la fel ca în cazul energiei electrice pure, consumul de energie în condiții de viteză mare este mai mare decât cel în condiții de viteză mică; Dimpotrivă, consumul de energie al vehiculelor pe combustibil în condiții de viteză mare este mai mic decât cel în condiții urbane.
Aceasta înseamnă că, în condiții de lucru la viteză mare, consumul de energie al motorului este mai mare, bateria se va consuma mai rapid, iar dispozitivul de extindere a autonomiei va trebui să funcționeze la „sarcină maximă” pentru o perioadă lungă de timp. Mai mult, datorită existenței pachetelor de baterii, greutatea vehiculelor cu autonomie extinsă de aceeași dimensiune este, în general, mai mare decât cea a vehiculelor pe combustibil.
Vehiculele pe bază de combustibil beneficiază de existența cutiei de viteze. În condiții de viteză mare, vehiculul poate urca într-o treaptă superioară de viteză, astfel încât motorul să aibă o turație economică, iar consumul de energie să fie relativ mai mic.
Prin urmare, în general, consumul de energie al vehiculelor cu autonomie extinsă în condiții de lucru la viteză mare este aproape același cu cel al vehiculelor pe combustibil cu aceeași cilindree, sau chiar mai mare.
După ce am discutat despre caracteristicile consumului de energie ale vehiculelor cu autonomie extinsă și ale combustibilului, există o tehnologie hibridă care poate combina avantajele consumului de energie la viteză redusă al vehiculelor cu autonomie extinsă și consumul de energie la viteză redusă al vehiculelor pe combustibil și care poate avea un consum de energie mai economic într-un interval de viteză mai larg?
Răspunsul este da, adică amestecați-le.
Pe scurt, sistemul hibrid plug-in este mai convenabil. Comparativ cu autonomia extinsă, primul poate conduce vehiculul direct cu motorul în condiții de lucru la viteză mare; comparativ cu combustibilul, sistemul hibrid plug-in poate fi, de asemenea, similar cu autonomia extinsă. Motorul furnizează energie electrică autovehiculului și acționează vehiculul.
În plus, sistemul hibrid plug-in dispune și de transmisii hibride (ECVT, DHT), care permit ca puterea motorului să se „integreze” pentru a face față accelerării rapide sau cererii mari de putere.
Dar, cum se spune, poți obține ceva doar dacă renunți la acel lucru.
Datorită existenței mecanismului de transmisie mecanică, structura mixajului plug-in este mai complexă, iar volumul este relativ mai mare. Prin urmare, între modelele plug-in hybrid și cele cu autonomie extinsă de același nivel, capacitatea bateriei modelului cu autonomie extinsă este mai mare decât cea a modelului plug-in hybrid, ceea ce poate oferi și o autonomie pur electrică mai lungă. Dacă mașina se deplasează doar în mediul urban, autonomia extinsă poate fi încărcată chiar și fără realimentare.
De exemplu, capacitatea bateriei modelului Ideal One din 2021 este de 40,5 kWh, iar autonomia pur electrică conform NEDC este de 188 km. Capacitatea bateriei modelelor Mercedes Benz gle 350 e (versiunea hibridă plug-in) și BMW X5 xdrive45e (versiunea hibridă plug-in), similare cu modelele sale, este de doar 31,2 kWh, respectiv 24 kWh, iar autonomia pur electrică conform NEDC este de doar 103 km, respectiv 85 km.
Motivul pentru care modelul DM-I de la BYD este atât de popular în prezent este, în mare parte, acela că capacitatea bateriei modelului anterior este mai mare decât cea a vechiului model DM și chiar o depășește pe cea a modelului cu autonomie extinsă de același nivel. Naveta în orașe se poate realiza folosind doar electricitate și fără petrol, iar costul utilizării mașinilor va fi redus în mod corespunzător.
Pe scurt, pentru vehiculele nou construite, sistemele hibride plug-in (hibrid) cu o structură mai complexă necesită nu doar un ciclu de cercetare și dezvoltare prealabilă mai lung, ci și un număr mare de teste de fiabilitate pe întregul sistem hibrid plug-in, ceea ce evident nu este rapid.
Odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei bateriilor și motoarelor, extinderea autonomiei cu o structură mai simplă a devenit o „scurtătură” pentru mașinile noi, depășind direct cea mai dificilă parte a procesului de construire a puterii.
Însă, pentru noua transformare energetică a companiilor auto tradiționale, evident că acestea nu vor să renunțe la sistemele de energie, transmisie și alte sisteme în care au investit mulți ani de energie (resurse umane și financiare) în cercetare și dezvoltare, și apoi să o ia de la capăt.
Tehnologia hibridă, cum ar fi hibridul plug-in, care nu numai că poate valorifica pe deplin căldura reziduală a componentelor vehiculului cu combustibil, cum ar fi motorul și cutia de viteze, dar poate reduce considerabil consumul de combustibil, a devenit alegerea comună a întreprinderilor tradiționale de vehicule din țară și din străinătate.
Prin urmare, fie că este vorba de un hibrid plug-in sau de un sistem de autonomie extinsă, acesta reprezintă de fapt schema de refinanțare în perioada de blocaj a tehnologiei actuale a bateriilor. Atunci când problemele legate de autonomia bateriei și de eficiența reaprovizionării cu energie vor fi rezolvate complet în viitor, consumul de combustibil va fi complet eliminat. Tehnologia hibridă, cum ar fi cea cu autonomie extinsă și hibridul plug-in, ar putea deveni modul de alimentare al câtorva echipamente speciale.
Data publicării: 19 iulie 2022