A kiterjesztett hatótávolságú technológia visszamenőleges?
A múlt héten a Huawei Yu Chengdong egy interjúban azt mondta, hogy „ostobaság azt állítani, hogy a megnövelt hatótávolságú járművek nem elég fejlettek. A megnövelt hatótávolságú üzemmód jelenleg a legmegfelelőbb új energiahordozó-üzemmód.”
Ez a kijelentés ismét heves vitát váltott ki az iparág és a fogyasztók között a kiterjesztett hibrid technológiáról (a továbbiakban: kiterjesztett folyamat). Számos autóipari vállalat vezetője, például Li Xiang, az Ideal vezérigazgatója, a Weima vezérigazgatója, Shen Hui és Li Ruifeng, a WeiPai vezérigazgatója is kifejtette véleményét.
Li Ruifeng, a Wei márka vezérigazgatója közvetlenül Yu Chengdonggal beszélgetett a Weibón, és elmondta, hogy „a vas előállítása továbbra is nehézkes, és az iparágban konszenzus van abban, hogy a programok hozzáadásának hibrid technológiája elmaradott”. Ezenkívül a Wei márka vezérigazgatója azonnal vásárolt egy M5-öt tesztelésre, amivel újabb puskapor szagát vitte a beszélgetésbe.
Valójában, mielőtt ez a vitahullám elkezdődött volna arról, hogy „vajon az emelés visszafelé halad-e”, az Ideal és a Volkswagen vezetői is „heves vitát” folytattak erről a kérdésről. Feng Sihan, a Volkswagen China vezérigazgatója nyíltan kijelentette, hogy „az emelési program a legrosszabb megoldás”.
Az elmúlt évek hazai autópiacát tekintve megfigyelhető, hogy az új autók általában a megnövelt hatótávolságú vagy a tisztán elektromos hajtásláncot választják, és ritkán alkalmaznak plug-in hibrid hajtásláncot. Ezzel szemben a hagyományos autógyártók új energiaforrásaik vagy tisztán elektromosak, vagy plug-in hibridek, és egyáltalán nem "törődnek" a megnövelt hatótávolsággal.
Azonban, mivel egyre több új autó vezeti be a piacon a kiterjesztett hatótávolságú rendszert, és megjelennek olyan népszerű autók, mint az Ideal One és az Enjie M5, a kiterjesztett hatótávolság fokozatosan ismertté válik a fogyasztók körében, és ma a piacon a hibrid hajtásláncok egyik főáramú formájává vált.
A megnövelt hatótávolságú modellek gyors térnyerése minden bizonnyal hatással lesz a hagyományos autógyártók üzemanyag- és hibrid modelljeinek eladásaira, ami a fent említett hagyományos autógyártók és az újonnan gyártott autók közötti vita gyökere.
Szóval, a megnövelt hatótávolságú technológia visszafelé haladó technológia? Mi a különbség a plug-inhez képest? Miért választják az új autók a megnövelt hatótávolságú technológiát? Che Dongxi ezekre a kérdésekre választ talált a két műszaki megoldás alapos tanulmányozása után.
1. A kiterjesztett tartomány és a plug-in keverés ugyanazon a gyökéren alapul, és a kiterjesztett tartományú struktúra egyszerűbb.
Mielőtt a megnövelt hatótávolságú és a plug-in hibrid modellekről beszélnénk, először is mutassuk be ezt a két teljesítményformát.
Az „elektromos járművek terminológiája” című nemzeti szabványdokumentum (gb/t 19596-2017) szerint az elektromos járműveket tisztán elektromos járművekre (a továbbiakban: tisztán elektromos járművek) és hibrid elektromos járművekre (a továbbiakban: hibrid elektromos járművek) osztják.
A hibrid járművek teljesítményszerkezet szerint soros, párhuzamos és hibrid járművekre oszthatók. Ezek közül a soros típus azt jelenti, hogy a jármű hajtóerejét kizárólag a motor biztosítja; a párhuzamos típus azt jelenti, hogy a jármű hajtóerejét a motor és a belső égésű motor biztosítja egyszerre vagy külön-külön; a hibrid típus két, soros/párhuzamos vezetési módot jelent egyszerre.
A hatótávnövelő egy soros hibrid. A motorból és generátorból álló hatótávnövelő tölti az akkumulátort, az akkumulátor pedig meghajtja a kerekeket, vagy a hatótávnövelő közvetlenül a motort látja el árammal a jármű meghajtásához.
Az interpoláció és a keverés koncepciója azonban viszonylag összetett. Az elektromos járművek tekintetében a hibridek a külső töltési kapacitás szerint külsőleg tölthető hibridekre és nem külsőleg tölthető hibridekre is feloszthatók.
Ahogy a neve is sugallja, amennyiben van töltőport és külsőleg tölthető, akkor külsőleg tölthető hibridnek, más néven „plug-in hibridnek” is nevezhetjük. Ezen osztályozási szabvány szerint a megnövelt hatótávolság egyfajta interpoláció és keverés.
Hasonlóképpen, a kívülről nem tölthető hibridnek nincs töltőportja, így nem tölthető kívülről. Az akkumulátort csak a motoron keresztül, mozgási energia-visszanyeréssel és más módszerekkel tudja tölteni.
Jelenleg azonban a hibrid típust leginkább a piacon elérhető teljesítménystruktúra különbözteti meg. Jelenleg a plug-in hibrid rendszer párhuzamos vagy hibrid hibrid hibrid rendszer. A kiterjesztett hatótávolságú (soros) típussal összehasonlítva a plug-in hibrid (hibrid) motor nemcsak az akkumulátorok és motorok számára képes elektromos energiát biztosítani, hanem hibrid átvitelen (ECVT, DHT stb.) keresztül közvetlenül is képes meghajtani a járműveket, és a motorral közös erőt alkotva hajtja a járműveket.
A plug-in hibrid rendszerek, mint például a Great Wall Lemon hibrid rendszer, a Geely Raytheon hibrid rendszer és a BYD DM-I, mind hibrid hibrid rendszerek.
A hatótávnövelő motorja nem tudja közvetlenül meghajtani a járművet. A generátoron keresztül kell áramot termelnie, azt az akkumulátorban kell tárolnia, vagy közvetlenül a motornak kell betáplálnia. A motor, mint a teljes jármű hajtóerejének egyetlen kimenete, biztosítja az áramot a jármű számára.
Ezért a hatótávolság-növelő rendszer három fő része – a hatótávolság-növelő, az akkumulátor és a motor – nem mechanikus kapcsolatban áll, hanem elektromosan vannak összekapcsolva, így az általános szerkezet viszonylag egyszerű; a plug-in hibrid rendszer szerkezete összetettebb, ami különböző dinamikus tartományok közötti összekapcsolást igényel mechanikus alkatrészeken, például sebességváltón keresztül.
Általánosságban elmondható, hogy a hibrid rendszerben található mechanikus sebességváltó alkatrészek többsége magas műszaki korlátokkal, hosszú alkalmazási ciklussal és szabadalmi alappal rendelkezik. Nyilvánvaló, hogy a „sebességet kereső” új autóknak nincs idejük fokozatokba kapcsolni.
A hagyományos üzemanyaggal működő járműveket gyártó vállalatok számára azonban a mechanikus erőátvitel az egyik erősségük, és mélyreható műszaki felhalmozással és tömeggyártási tapasztalattal rendelkeznek. Amikor az elektrifikáció hulláma közeleg, a hagyományos autógyártók számára nyilvánvalóan lehetetlen feladni évtizedek vagy akár évszázadok technológiai felhalmozódását, és újrakezdeni.
Végül is nehéz nagyot fordulni.
Ezért az egyszerűbb, kiterjesztett hatótávolságú struktúra vált a legjobb választássá az új járművek számára, és a plug-in hibrid, amely nemcsak a mechanikus erőátvitel hulladékhőjét képes teljes mértékben kihasználni és az energiafogyasztást csökkenti, a hagyományos járműipari vállalkozások átalakításának elsődleges választásává vált.
2. A kibővített hatótávolság száz évvel ezelőtt kezdődött, és a motor akkumulátora valaha egy drag palack volt.
Miután tisztázták a különbséget a plug-in hibrid és a megnövelt hatótávolságú autók között, és azt, hogy miért választják általában az új autók a megnövelt hatótávolságú autókat, a hagyományos autógyártók a plug-in hibridet választják.
Tehát a kiterjesztett tartomány esetében az egyszerű szerkezet elmaradottságot jelent?
Először is, időbeli szempontból a kiterjesztett hatótávolság valóban egy elmaradott technológia.
A megnövelt hatótávolságú autók története a 19. század végéig vezethető vissza, amikor Ferdinand Porsche, a Porsche alapítója megépítette a világ első széria hibrid autóját, a Lohner Porsche-t.
A Lohner Porsche egy elektromos jármű. Az első tengelyen két agymotor hajtja a járművet. A rövid hatótávolság miatt azonban Ferdinand Porsche két generátort szerelt be a jármű hatótávolságának javítása érdekében, amelyek egy soros hibrid rendszert alkottak, és a hatótávolság növelésének előfutárává váltak.
Mivel a kiterjesztett hatótávolságú technológia több mint 120 éve létezik, miért nem fejlődött gyorsan?
Először is, a kiterjesztett hatótávolságú rendszerben a motor az egyetlen energiaforrás a keréken, és a kiterjesztett hatótávolságú eszköz egy nagy napelemes töltőkincsként értelmezhető. Az előbbi fosszilis tüzelőanyagokat használ és elektromos energiát ad le, míg az utóbbi napenergiát használ és elektromos energiát ad le.
Ezért a hatótávolság-növelő alapvető funkciója az energia típusának átalakítása, először a fosszilis tüzelőanyagokban található kémiai energiát elektromos energiává alakítva, majd az elektromos energiát mozgási energiává alakítva a motoron keresztül.
Az alapvető fizikai ismeretek szerint az energiaátalakítás folyamatában bizonyos fogyasztás bekövetkezik. A teljes kiterjesztett hatótávolságú rendszerben legalább két energiaátalakítás (kémiai energia, elektromos energia, mozgási energia) történik, így a kiterjesztett hatótávolságú rendszer energiahatékonysága viszonylag alacsonyabb.
Az üzemanyaggal működő járművek erőteljes fejlesztésének korszakában a hagyományos autógyártók a nagyobb üzemanyag-hatékonyságú motorok és a nagyobb átviteli hatékonyságú sebességváltók fejlesztésére koncentrálnak. Melyik vállalat tudta akkoriban 1%-kal, vagy akár a Nobel-díj közelébe érve javítani a motor termikus hatásfokát?
Ezért a megnövelt hatótávolságú teljesítményszerkezetet, amely nem javíthatja, hanem csökkentheti az energiahatékonyságot, sok autógyártó figyelmen kívül hagyta és figyelmen kívül hagyta.
Másodszor, az alacsony energiahatékonyság mellett a motorok és az akkumulátorok is két fő ok, amelyek korlátozzák a megnövelt hatótávolságú járművek fejlesztését.
A kiterjesztett hatótávolságú rendszerben a motor az egyetlen járműenergia-forrás, de 20-30 évvel ezelőtt a járműhajtású motor technológiája még nem volt kiforrott, a költségek magasak voltak, a térfogat viszonylag nagy, és a teljesítmény önmagában nem tudta meghajtani a járművet.
Abban az időben az akkumulátorok helyzete hasonló volt a motorokéhoz. Sem az energiasűrűség, sem az egységnyi kapacitás nem volt összehasonlítható a jelenlegi akkumulátortechnológiával. Ha nagy kapacitásra van szükség, nagyobb térfogatra van szükség, ami drágább költségekkel és nagyobb járműtömeggel jár.
Képzeljük el, hogy 30 évvel ezelőtt, ha a három ideális elektromos mutató alapján összeraktunk volna egy megnövelt hatótávolságú járművet, a költségek azonnal megnőttek volna.
A kiterjesztett hatótávolságot azonban teljes mértékben a motor hajtja, és a motor előnyei közé tartozik a nyomatékhiszterézis hiánya, a csendes működés stb. Ezért a kiterjesztett hatótávolság személygépkocsikban való elterjedése előtt inkább járművekben és hajókban, például tankokban, óriás bányászati autókban, tengeralattjárókban alkalmazták, amelyek nem érzékenyek a költségekre és a mennyiségre, és magasabbak az elvárások a teljesítmény, a csendes működés, a pillanatnyi nyomaték stb. tekintetében.
Összefoglalva, a Wei Pai és a Volkswagen vezérigazgatója nem alaptalanul állítja, hogy a megnövelt hatótávolság egy elmaradott technológia. Az üzemanyaggal működő járművek fellendülésének korában a magasabb költségekkel és alacsonyabb hatékonysággal járó megnövelt hatótávolság valóban elmaradott technológia. A Volkswagen és a Great Wall (Wei márka) szintén két hagyományos márka, amelyek az üzemanyag-korszakban nőttek fel.
Elérkezett a jelen. Bár elvileg nincs minőségi különbség a jelenlegi és a több mint 100 évvel ezelőtti kiterjesztett hatótávolságú technológia között, mégis a kiterjesztett hatótávolságú generátoros áramtermelésről, a motorral hajtott járművekről van szó, amelyeket ma is „elmaradott technológiának” nevezhetünk.
Egy évszázad után azonban végre megjelent a megnövelt hatótávolságú technológia. A motor- és akkumulátor-technológia gyors fejlődésével az eredeti két hajtáslánc vált a legfontosabb versenytársává, eltörölve a megnövelt hatótávolság hátrányait az üzemanyag-korszakban, és elkezdve meghódítani az üzemanyag-piacot.
3. Szelektív plug-in keverés városi munkakörülmények és kiterjesztett hatótávolságú nagysebességű munkakörülmények között
A fogyasztók számára mindegy, hogy a megnövelt hatótávolság elmaradott technológia-e, hanem az, hogy melyik üzemanyag-takarékosabb és melyik kényelmesebb vezetni.
Ahogy fentebb említettük, a hatótávnövelő soros felépítésű. A hatótávnövelő nem tudja közvetlenül meghajtani a járművet, az összes energiát a motor biztosítja.
Ezáltal a megnövelt hatótávolságú rendszerrel rendelkező járművek hasonló vezetési élményt és vezetési jellemzőket biztosítanak, mint a tiszta villamosok. Energiafogyasztás tekintetében a megnövelt hatótávolság szintén hasonló a tiszta elektromos áramhoz - alacsony energiafogyasztás városi körülmények között és magas energiafogyasztás nagy sebességű viszonyok között.
Pontosabban, mivel a hatótávnövelő csak az akkumulátort tölti vagy a motort látja el árammal, a hatótávnövelő az idő nagy részében viszonylag gazdaságos sebességtartományban tartható. Még tisztán elektromos prioritású módban (először az akkumulátor energiáját fogyasztva) sem tud a hatótávnövelő beindulni, és nem is fogyaszt üzemanyagot. Az üzemanyaggal működő járművek motorja azonban nem mindig működhet egy rögzített sebességtartományban. Ha előzni és gyorsítani kell, növelni kell a sebességet, és ha dugóban ragadunk, sokáig alapjáraton fogunk járni.
Ezért normál vezetési körülmények között a megnövelt hatótávolságú autó energiafogyasztása (üzemanyag-fogyasztása) alacsony sebességű városi utakon általában alacsonyabb, mint az azonos lökettérfogatú motorral felszerelt üzemanyaggal működő járműveké.
Azonban, akárcsak a tiszta elektromos áram esetében, az energiafogyasztás nagy sebességű körülmények között magasabb, mint alacsony sebességű körülmények között; Ezzel szemben az üzemanyaggal működő járművek energiafogyasztása nagy sebességű körülmények között alacsonyabb, mint városi körülmények között.
Ez azt jelenti, hogy nagy sebességű munkakörülmények között a motor energiafogyasztása magasabb, az akkumulátor energiája gyorsabban merül, és a hatótávolság-növelőnek hosszú ideig „teljes terhelésen” kell működnie. Ezenkívül az akkumulátorcsomagok létezése miatt az azonos méretű, megnövelt hatótávolságú járművek járműtömege általában nagyobb, mint az üzemanyaggal működő járműveké.
Az üzemanyaggal működő járművek számára előnyös a sebességváltó megléte. Nagy sebességnél a jármű magasabb fokozatba kapcsolhat, így a motor gazdaságos sebességgel jár, és az energiafogyasztás viszonylag alacsonyabb.
Ezért általánosságban elmondható, hogy a megnövelt hatótávolságú járművek energiafogyasztása nagy sebességű munkakörülmények között majdnem megegyezik, vagy akár nagyobb is, mint az azonos lökettérfogatú motorral működő üzemanyaggal működő járműveké.
Miután a kiterjesztett hatótávolságú járművek és az üzemanyag energiafogyasztási jellemzőiről beszéltünk, létezik-e olyan hibrid technológia, amely ötvözi a kiterjesztett hatótávolságú járművek alacsony sebességű energiafogyasztásának és az üzemanyaggal működő járművek alacsony sebességű energiafogyasztásának előnyeit, és szélesebb sebességtartományban gazdaságosabb energiafogyasztást biztosít?
A válasz igen, vagyis keverd össze.
Röviden, a plug-in hibrid rendszer kényelmesebb. A megnövelt hatótávolságú rendszerhez képest az előbbi közvetlenül a motorral hajthatja a járművet nagy sebességű munkakörülmények között; az üzemanyaggal való működéshez képest a plug-in hibrid rendszer szintén megnövelt hatótávolságú lehet. A motor biztosítja az áramot a villanymotornak, és hajtja a járművet.
Ezenkívül a plug-in hibrid rendszer hibrid sebességváltókkal (ECVT, DHT) is rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a motor és a benzinmotor teljesítményének „integrációját”, hogy megbirkózzon a gyors gyorsulással vagy a nagy teljesítményigénnyel.
De ahogy a mondás tartja, csak akkor kaphatsz valamit, ha lemondasz róla.
A mechanikus erőátviteli mechanizmus megléte miatt a plug-in hibrid szerkezete összetettebb, és a térfogata viszonylag nagyobb. Ezért az azonos szintű plug-in hibrid és kiterjesztett hatótávolságú modellek között a kiterjesztett hatótávolságú modell akkumulátorkapacitása nagyobb, mint a plug-in hibrid modellé, ami hosszabb tisztán elektromos hatótávolságot is eredményezhet. Ha az autó csak városi közlekedésre van szükség, a kiterjesztett hatótávolságú modell akár tankolás nélkül is tölthető.
Például egy 2021-es ideális modell akkumulátor-kapacitása 40,5 kWh, az NEDC szerint mért tisztán elektromos futásteljesítménye pedig 188 km. A méretéhez közel álló Mercedes Benz GLE 350 e (plug-in hibrid változat) és BMW X5 xdrive45e (plug-in hibrid változat) akkumulátor-kapacitása mindössze 31,2 kWh és 24 kWh, az NEDC szerint mért tisztán elektromos futásteljesítménye pedig mindössze 103 km és 85 km.
A BYD DM-I modelljének jelenlegi népszerűsége nagyrészt annak köszönhető, hogy az előbbi modell akkumulátorkapacitása nagyobb, mint a régi DM modellé, sőt, még az azonos szintű, megnövelt hatótávolságú modellét is meghaladja. A városi közlekedés kizárólag elektromos árammal, olaj nélkül is megoldható, és az autóhasználat költségei ennek megfelelően csökkennek.
Összefoglalva, az újonnan gyártott, összetettebb felépítésű plug-in hibrid (hibrid) járművek esetében nemcsak hosszabb előzetes kutatási és fejlesztési ciklusra van szükség, hanem nagyszámú megbízhatósági tesztre is a teljes plug-in hibrid rendszeren, ami nyilvánvalóan nem túl gyors.
Az akkumulátor- és motortechnológia gyors fejlődésével az egyszerűbb szerkezettel történő hatótávolság-növelés „rövidítéssé” vált az új autók számára, közvetlenül az autóépítés legnehezebb energiaellátási részét hagyva el.
De a hagyományos autógyártó cégek új energetikai átalakulásához nyilvánvalóan nem akarnak lemondani az energiaellátásról, az erőátvitelről és az egyéb rendszerekről, amelyek kutatásába és fejlesztésébe sok évnyi energiát (emberi és pénzügyi erőforrást) fektettek, majd mindent a nulláról kezdeni.
A hibrid technológia, mint például a plug-in hibrid, amely nemcsak teljes mértékben hasznosítja az üzemanyaggal működő járműalkatrészek, például a motor és a sebességváltó hulladékhőjét, hanem jelentősen csökkenti az üzemanyag-fogyasztást is, a hagyományos járműipari vállalatok közös választásává vált belföldön és külföldön egyaránt.
Tehát, legyen szó akár plug-in hibridről, akár megnövelt hatótávolságú autóról, ez valójában a jelenlegi akkumulátor-technológia szűk keresztmetszetének időszakában a forgalomirányítási rendszer. Amikor a jövőben az akkumulátor hatótávolságának és az energiafeltöltési hatékonyságnak a problémái teljesen megoldódnak, az üzemanyag-fogyasztás is teljesen megszűnik. A hibrid technológia, mint például a megnövelt hatótávolságú és a plug-in hibrid, néhány speciális berendezés energiaellátási módjává válhat.
Közzététel ideje: 2022. július 19.