Czy rozszerzony zasięg to technologia wsteczna?
W zeszłym tygodniu Huawei Yu Chengdong powiedział w wywiadzie, że „to nonsens, gdy mówi się, że pojazd o rozszerzonym zasięgu nie jest wystarczająco zaawansowany. Tryb rozszerzonego zasięgu jest obecnie najbardziej odpowiednim trybem pojazdu o nowej energii”.
To oświadczenie ponownie wywołało ożywioną dyskusję między branżą a konsumentami na temat rozszerzonej technologii hybrydowej (zwanej dalej rozszerzonym procesem). A wielu szefów przedsiębiorstw samochodowych, takich jak idealny dyrektor generalny Li Xiang, dyrektor generalny Weima Shen Hui i dyrektor generalny WeiPai Li Ruifeng, wyraziło swoje poglądy.
Li Ruifeng, CEO marki Wei, rozmawiał bezpośrednio z Yu Chengdongiem na Weibo, mówiąc, że „nadal musi być trudno produkować żelazo, a branża jest zgodna co do tego, że hybrydowa technologia dodawania programów jest zacofana”. Ponadto CEO marki Wei natychmiast kupił M5 do testów, dodając kolejny zapach prochu do dyskusji.
W rzeczywistości, przed tą falą dyskusji na temat „czy wzrost jest wsteczny”, dyrektorzy Ideal i Volkswagen również przeprowadzili „gorącą dyskusję” na ten temat. Feng Sihan, CEO Volkswagen China, powiedział bez ogródek, że „program wzrostu jest najgorszym rozwiązaniem”.
Patrząc na krajowy rynek samochodowy w ostatnich latach, można zauważyć, że nowe samochody zazwyczaj wybierają dwie formy zasilania: rozszerzony zasięg lub czystą energię elektryczną i rzadko angażują się w hybrydowe zasilanie typu plug-in. Z kolei tradycyjne firmy samochodowe, wręcz przeciwnie, ich nowe produkty energetyczne są albo czystą energią elektryczną, albo hybrydą typu plug-in i wcale nie „obchodzą” rozszerzonego zasięgu.
Jednak wraz z pojawieniem się na rynku coraz większej liczby nowych samochodów z systemem zwiększonego zasięgu oraz pojawieniem się popularnych samochodów, takich jak Ideal One i Enjie M5, zwiększony zasięg stopniowo stał się znany wśród konsumentów i stał się główną formą hybrydową na dzisiejszym rynku.
Gwałtowny wzrost popularności samochodów z wydłużonym zasięgiem niechybnie wpłynie na sprzedaż modeli hybrydowych i spalinowych tradycyjnych producentów samochodów, co jest przyczyną sporu między wyżej wymienionymi tradycyjnymi producentami samochodów a nowymi samochodami.
Czy zatem rozszerzony zasięg to technologia wsteczna? Jaka jest różnica w porównaniu z plug-in? Dlaczego nowe samochody wybierają rozszerzony zasięg? Dzięki tym pytaniom Che Dongxi znalazł odpowiedzi po dogłębnym przestudiowaniu dwóch technicznych tras.
1、 Rozszerzony zakres i miksowanie wtyczek mają tę samą podstawę, a struktura rozszerzonego zakresu jest prostsza
Zanim omówimy zasięg pojazdu i hybrydę typu plug-in, najpierw przedstawimy te dwie formy zasilania.
Zgodnie z krajowym dokumentem standardowym „Terminologia pojazdów elektrycznych” (gb/t 19596-2017) pojazdy elektryczne dzielą się na pojazdy całkowicie elektryczne (zwane dalej pojazdami całkowicie elektrycznymi) i hybrydowe pojazdy elektryczne (zwane dalej hybrydowymi pojazdami elektrycznymi).
Pojazd hybrydowy można podzielić na szeregowy, równoległy i hybrydowy według struktury mocy. Wśród nich typ szeregowy oznacza, że siła napędowa pojazdu pochodzi wyłącznie z silnika; typ równoległy oznacza, że siła napędowa pojazdu jest dostarczana przez silnik i silnik spalinowy w tym samym czasie lub oddzielnie; typ hybrydowy odnosi się do dwóch trybów jazdy szeregowej/równoległej w tym samym czasie.
Range Extender to hybryda szeregowa. Range Extender składa się z silnika i generatora, który ładuje akumulator, a akumulator napędza koła, lub Range Extender bezpośrednio dostarcza moc do silnika, aby napędzać pojazd.
Jednak koncepcja interpolacji i mieszania jest stosunkowo złożona. W odniesieniu do pojazdów elektrycznych hybrydy można również podzielić na hybrydy ładowane zewnętrznie i hybrydy nieładowane zewnętrznie według zewnętrznej pojemności ładowania.
Jak sama nazwa wskazuje, o ile jest port ładowania i można go ładować zewnętrznie, jest to hybryda ładowana zewnętrznie, którą można również nazwać „hybrydą typu plug-in”. Zgodnie z tym standardem klasyfikacji, rozszerzony zasięg jest rodzajem interpolacji i mieszania.
Podobnie hybryda bez zewnętrznego ładowania nie ma portu ładowania, więc nie można jej ładować zewnętrznie. Może ładować baterię tylko przez silnik, odzyskiwanie energii kinetycznej i inne metody.
Jednak obecnie typ hybrydowy wyróżnia się głównie strukturą mocy na rynku. W tej chwili układ hybrydowy typu plug-in jest równoległym lub hybrydowym układem hybrydowym. W porównaniu z rozszerzonym zasięgiem (typ szeregowy), silnik hybrydowy typu plug-in (hybrydowy) może nie tylko dostarczać energię elektryczną do akumulatorów i silników, ale także napędzać pojazdy bezpośrednio za pomocą przekładni hybrydowej (ECVT, DHT itp.) i tworzyć wspólną siłę z silnikiem, aby napędzać pojazdy.
Układy hybrydowe typu plug-in, takie jak układ hybrydowy Great Wall Lemon, układ hybrydowy Geely Raytheon i BYD DM-I, są układami hybrydowymi.
Silnik w Range Extender nie może bezpośrednio napędzać pojazdu. Musi generować energię elektryczną za pomocą generatora, magazynować energię elektryczną w akumulatorze lub bezpośrednio dostarczać ją do silnika. Silnik, jako jedyne ujście siły napędowej całego pojazdu, zapewnia zasilanie pojazdu.
Dlatego trzy główne części układu zwiększającego zasięg — układ zwiększający zasięg, akumulator i silnik — nie są połączone mechanicznie, ale elektrycznie, więc ogólna struktura jest stosunkowo prosta. Struktura układu hybrydowego typu plug-in jest bardziej złożona i wymaga sprzężenia różnych domen dynamicznych za pośrednictwem komponentów mechanicznych, takich jak skrzynia biegów.
Ogólnie rzecz biorąc, większość mechanicznych elementów transmisyjnych w układzie hybrydowym charakteryzuje się wysokimi barierami technicznymi, długim cyklem aplikacji i pulą patentów. Oczywiste jest, że „poszukujące prędkości” nowe samochody nie mają czasu na rozpoczęcie jazdy z biegami.
Jednak dla tradycyjnych przedsiębiorstw pojazdów paliwowych, przekładnia mechaniczna jest jedną z ich mocnych stron, a także mają one głębokie doświadczenie w akumulacji technicznej i produkcji masowej. Kiedy nadchodzi fala elektryfikacji, oczywiste jest, że dla tradycyjnych firm samochodowych niemożliwe jest zrezygnowanie z dziesięcioleci, a nawet stuleci akumulacji technologii i rozpoczęcie od nowa.
W końcu trudno jest wykonać duży zwrot.
Dlatego prostsza konstrukcja o rozszerzonym zasięgu stała się najlepszym wyborem dla nowych pojazdów, a hybryda typu plug-in, która nie tylko pozwala w pełni wykorzystać ciepło odpadowe przekładni mechanicznej i zmniejszyć zużycie energii, stała się pierwszym wyborem dla transformacji tradycyjnych przedsiębiorstw motoryzacyjnych.
2、 Zasięg wydłużony rozpoczął się sto lat temu, a akumulator silnika był kiedyś butelką do dragowania
Po wyjaśnieniu różnicy między hybrydą typu plug-in a samochodem o zwiększonym zasięgu oraz po tym, dlaczego nowe samochody zazwyczaj wybierają samochód o zwiększonym zasięgu, tradycyjni producenci samochodów wybierają hybrydę typu plug-in.
Czy zatem w przypadku rozszerzonego zasięgu prosta struktura oznacza zacofanie?
Przede wszystkim, biorąc pod uwagę czas, zasięg rozszerzony jest faktycznie technologią zacofaną.
Historia zwiększonego zasięgu sięga końca XIX wieku, kiedy Ferdinand Porsche, założyciel Porsche, zbudował pierwszy na świecie seryjny samochód hybrydowy Lohner Porsche.
Lohner Porsche to pojazd elektryczny. Na przedniej osi znajdują się dwa silniki piastowe, które napędzają pojazd. Jednak ze względu na krótki zasięg Ferdinand Porsche zainstalował dwa generatory, aby poprawić zasięg pojazdu, co utworzyło szeregowy układ hybrydowy i stało się przodkiem zwiększenia zasięgu.
Dlaczego technologia rozszerzonego zasięgu nie rozwija się szybko, skoro istnieje już od ponad 120 lat?
Przede wszystkim w systemie rozszerzonego zasięgu silnik jest jedynym źródłem mocy na kole, a urządzenie rozszerzonego zasięgu można rozumieć jako duży skarb ładowania słonecznego. Pierwszy pobiera paliwa kopalne i wyprowadza energię elektryczną, podczas gdy drugi pobiera energię słoneczną i wyprowadza energię elektryczną.
Dlatego też zasadniczą funkcją przedłużacza zasięgu jest zamiana rodzaju energii, najpierw zamiana energii chemicznej zawartej w paliwach kopalnych na energię elektryczną, a następnie zamiana energii elektrycznej na energię kinetyczną za pomocą silnika.
Zgodnie z podstawową wiedzą fizyczną, pewne zużycie musi wystąpić w procesie konwersji energii. W całym systemie rozszerzonego zasięgu zaangażowane są co najmniej dwie konwersje energii (energia chemiczna, energia elektryczna, energia kinetyczna), więc efektywność energetyczna rozszerzonego zasięgu jest stosunkowo niższa.
W erze intensywnego rozwoju pojazdów zasilanych paliwem, tradycyjne firmy samochodowe koncentrują się na rozwijaniu silników o wyższej wydajności paliwowej i skrzyń biegów o wyższej wydajności przekładni. Która firma w tym czasie mogłaby poprawić sprawność cieplną silnika o 1%, a nawet zbliżyć się do Nagrody Nobla.
Dlatego struktura mocy o wydłużonym zasięgu, która nie może poprawić, ale obniżyć efektywności energetycznej, została zignorowana i odrzucona przez wiele firm samochodowych.
Po drugie, oprócz niskiej efektywności energetycznej, silniki i akumulatory stanowią dwa główne powody ograniczające rozwój pojazdów o zwiększonym zasięgu.
W systemie o rozszerzonym zasięgu silnik stanowi jedyne źródło mocy pojazdu, ale 20–30 lat temu technologia silników napędowych pojazdów nie była dojrzała, a ich koszty były wysokie, liczba dostępnych jednostek była stosunkowo duża, a sama moc nie wystarczyła do napędzania pojazdu.
W tamtym czasie sytuacja baterii była podobna do sytuacji silnika. Ani gęstość energii, ani pojedyncza pojemność nie mogły być porównywane z obecną technologią baterii. Jeśli chcesz mieć dużą pojemność, potrzebujesz większej objętości, co pociągnie za sobą wyższe koszty i większą masę pojazdu.
Wyobraź sobie, że 30 lat temu, gdybyś zmontował pojazd o zwiększonym zasięgu zgodnie z trzema wskaźnikami elektrycznymi modelu idealnego, koszty natychmiast wzrosłyby.
Jednakże rozszerzony zasięg jest całkowicie napędzany przez silnik, a silnik ma zalety braku histerezy momentu obrotowego, ciszy itd. Dlatego też, przed popularyzacją rozszerzonego zasięgu w dziedzinie samochodów osobowych, był on bardziej stosowany w pojazdach i statkach, takich jak czołgi, gigantyczne samochody górnicze, łodzie podwodne, które nie są wrażliwe na koszty i objętość i mają wyższe wymagania dotyczące mocy, ciszy, natychmiastowego momentu obrotowego itd.
Podsumowując, nie jest nierozsądne, aby CEO Wei Pai i Volkswagena powiedział, że rozszerzony zasięg to zacofana technologia. W erze rozkwitu pojazdów zasilanych paliwem, rozszerzony zasięg przy wyższych kosztach i niższej wydajności jest rzeczywiście zacofaną technologią. Volkswagen i Great Wall (marka Wei) to również dwie tradycyjne marki, które rozwinęły się w erze paliw.
Nadszedł czas na teraźniejszość. Chociaż w zasadzie nie ma jakościowej zmiany między obecną technologią rozszerzonego zasięgu a technologią rozszerzonego zasięgu sprzed ponad 100 lat, to nadal jest to generator o rozszerzonym zasięgu, pojazdy napędzane silnikiem, które nadal można nazwać „technologią wsteczną”.
Jednak po stuleciu w końcu nadeszła technologia rozszerzonego zasięgu. Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii silników i akumulatorów dwa oryginalne mopy stały się jej najważniejszą konkurencją, usuwając wady rozszerzonego zasięgu w erze paliw i zaczynając podbijać rynek paliw.
3、 Selektywne mieszanie wtyczek w warunkach pracy miejskiej i warunkach pracy o dużym zakresie prędkości
Dla konsumentów nie ma znaczenia, czy zwiększony zasięg to technologia wsteczna, ale który model jest bardziej oszczędny i wygodniejszy w prowadzeniu.
Jak wspomniano powyżej, range extender jest strukturą szeregową. Range extender nie może bezpośrednio napędzać pojazdu, a cała moc pochodzi z silnika.
Dlatego pojazdy z systemem rozszerzonego zasięgu mają podobne wrażenia z jazdy i charakterystykę jazdy jak czyste tramwaje. Pod względem zużycia energii, rozszerzony zasięg jest również podobny do czystej energii elektrycznej - niskie zużycie energii w warunkach miejskich i wysokie zużycie energii w warunkach dużej prędkości.
Konkretnie, ponieważ przedłużacz zasięgu ładuje tylko akumulator lub dostarcza zasilanie do silnika, przedłużacz zasięgu może być utrzymywany w stosunkowo ekonomicznym zakresie prędkości przez większość czasu. Nawet w trybie priorytetu czysto elektrycznego (najpierw zużywając energię z akumulatora), przedłużacz zasięgu nie może nawet uruchomić się ani nie zużywać paliwa. Jednak silnik pojazdu zasilanego paliwem nie zawsze może pracować w stałym zakresie prędkości. Jeśli musisz wyprzedzić i przyspieszyć, musisz zwiększyć prędkość, a jeśli utkniesz w korku, będziesz długo stał na biegu jałowym.
Dlatego też w normalnych warunkach jazdy zużycie energii (zużycie paliwa) o zwiększonym zasięgu na drogach miejskich z niską prędkością jest na ogół niższe niż w przypadku pojazdów spalinowych wyposażonych w silnik o tej samej pojemności skokowej.
Jednak podobnie jak w przypadku czystej energii elektrycznej, zużycie energii przy dużej prędkości jest wyższe niż przy niskiej prędkości. Z kolei zużycie energii przez pojazdy spalinowe przy dużej prędkości jest niższe niż w warunkach miejskich.
Oznacza to, że w warunkach pracy z dużą prędkością zużycie energii przez silnik jest wyższe, moc akumulatora będzie zużywana szybciej, a przedłużacz zasięgu będzie musiał pracować przy „pełnym obciążeniu” przez długi czas. Ponadto, ze względu na istnienie akumulatorów, masa pojazdu o zwiększonym zasięgu o tej samej wielkości jest na ogół większa niż pojazdów zasilanych paliwem.
Pojazdy zasilane paliwem korzystają z istnienia skrzyni biegów. W warunkach dużej prędkości pojazd może przejść na wyższy bieg, dzięki czemu silnik pracuje z ekonomiczną prędkością, a zużycie energii jest stosunkowo niższe.
Dlatego też, ogólnie rzecz biorąc, zużycie energii w pojazdach o zwiększonym zasięgu i przy dużej prędkości jest niemal takie samo, jak w pojazdach z silnikiem o tej samej pojemności skokowej, a nawet wyższe.
Po omówieniu charakterystyki zużycia energii przy zwiększonym zasięgu i paliwie, czy istnieje technologia hybrydowa, która łączyłaby zalety zużycia energii przy niskiej prędkości charakterystyczne dla pojazdów o zwiększonym zasięgu i zużycia energii przy niskiej prędkości charakterystyczne dla pojazdów spalinowych, a także mogłaby zapewniać bardziej ekonomiczne zużycie energii w szerszym zakresie prędkości?
Odpowiedź brzmi: tak, czyli wymieszaj.
Krótko mówiąc, hybrydowy system typu plug-in jest wygodniejszy. W porównaniu z rozszerzonym zasięgiem, ten pierwszy może napędzać pojazd bezpośrednio silnikiem w warunkach pracy przy dużej prędkości; W porównaniu z paliwem, mieszanie typu plug-in może również zapewniać rozszerzony zasięg. Silnik dostarcza moc do silnika i napędza pojazd.
Ponadto układ hybrydowy typu plug-in posiada również hybrydowe przekładnie (ECVT, DHT), które umożliwiają „integrację” mocy silnika elektrycznego i spalinowego, aby poradzić sobie z gwałtownym przyspieszaniem lub dużym zapotrzebowaniem na moc.
Ale jak głosi przysłowie, możesz coś zyskać tylko wtedy, gdy z tego zrezygnujesz.
Ze względu na istnienie mechanicznego mechanizmu transmisji, struktura mieszania plug-in jest bardziej złożona, a objętość jest stosunkowo większa. Dlatego między hybrydami plug-in i modelami o rozszerzonym zasięgu tego samego poziomu, pojemność akumulatora modelu o rozszerzonym zasięgu jest większa niż modelu hybrydowego plug-in, co może również zapewnić dłuższy zasięg czysto elektryczny. Jeśli scena samochodowa obejmuje tylko dojazdy do pracy w obszarze miejskim, rozszerzony zasięg można nawet naładować bez tankowania.
Na przykład pojemność akumulatora idealnego modelu z 2021 r. wynosi 40,5 kWh, a czysty zasięg elektryczny w teście NEDC wynosi 188 km. Pojemność akumulatora Mercedesa Benz gle 350 e (wersja hybrydowa typu plug-in) i BMW X5 xdrive45e (wersja hybrydowa typu plug-in) zbliżona do jego rozmiaru wynosi tylko 31,2 kWh i 24 kWh, a czysty zasięg elektryczny w teście NEDC wynosi tylko 103 km i 85 km.
Powodem, dla którego model DM-I firmy BYD jest obecnie tak popularny, jest w dużej mierze fakt, że pojemność baterii poprzedniego modelu jest większa niż starego modelu DM, a nawet przewyższa pojemność modelu o rozszerzonym zasięgu tego samego poziomu. Dojazdy do pracy w miastach można osiągnąć, korzystając wyłącznie z energii elektrycznej i bez oleju napędowego, a koszty korzystania z samochodów odpowiednio się obniżą.
Podsumowując, w przypadku nowo budowanych pojazdów hybrydy typu plug-in (napęd hybrydowy) o bardziej złożonej konstrukcji wymagają nie tylko dłuższego cyklu badań wstępnych i rozwojowych, ale także dużej liczby testów niezawodności całego układu hybrydowego typu plug-in, co oczywiście nie jest szybkie.
Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii akumulatorów i silników, wydłużenie zasięgu poprzez prostszą konstrukcję stało się „skrótem” dla nowych samochodów, bezpośrednio pomijając najtrudniejszą część zasilania konstrukcji samochodu.
Ale jeśli chodzi o nową transformację energetyczną tradycyjnych producentów samochodów, to najwyraźniej nie chcą oni rezygnować z mocy, przekładni i innych systemów, w które przez wiele lat inwestowali energię (zasoby ludzkie i finansowe) w badaniach i rozwoju, by potem zaczynać wszystko od nowa.
Technologia hybrydowa, taka jak hybryda typu plug-in, która nie tylko pozwala w pełni wykorzystać ciepło odpadowe podzespołów pojazdu, takich jak silnik i skrzynia biegów, ale także znacznie zmniejszyć zużycie paliwa, stała się powszechnym wyborem tradycyjnych producentów pojazdów w kraju i za granicą.
Dlatego też, czy to hybryda typu plug-in, czy o rozszerzonym zasięgu, jest to w rzeczywistości schemat obrotu w okresie wąskiego gardła obecnej technologii akumulatorów. Kiedy problemy zasięgu akumulatora i wydajności uzupełniania energii zostaną całkowicie rozwiązane w przyszłości, zużycie paliwa zostanie całkowicie usunięte. Technologia hybrydowa, taka jak rozszerzony zasięg i hybryda typu plug-in, może stać się trybem zasilania kilku specjalistycznych urządzeń.
Czas publikacji: 19-07-2022