Er teknologi for utvidet rekkevidde baklengs?
I forrige uke sa Huawei Yu Chengdong i et intervju at «det er tull å si at kjøretøy med utvidet rekkevidde ikke er avansert nok. Modusen for utvidet rekkevidde er den mest passende modusen for nye energikjøretøy for øyeblikket».
Denne uttalelsen utløste nok en gang en opphetet diskusjon mellom industrien og forbrukerne om den utvidede hybridteknologien (heretter referert til som utvidet prosess). Og en rekke sjefer i bilbransjen, som Ideal-sjef Li Xiang, Weima-sjef Shen Hui og WeiPai-sjef Li Ruifeng, har uttrykt sine synspunkter.
Li Ruifeng, administrerende direktør i Wei-merket, snakket direkte med Yu Chengdong på Weibo og sa at «det må fortsatt være vanskelig å lage jern, og det er enighet i bransjen om at hybridteknologien for å legge til programmer er bakstreversk.» I tillegg kjøpte administrerende direktør i Wei-merket umiddelbart en M5 for testing, noe som tilførte diskusjonen enda en lukt av krutt.
Faktisk, før denne bølgen av diskusjoner om «om økningen er bakvendt», hadde også Ideal og Volkswagen-lederne en «opphetet diskusjon» om dette spørsmålet. Feng Sihan, administrerende direktør i Volkswagen Kina, sa rett ut at «økningsprogrammet er den verste løsningen».
Når man ser på det innenlandske bilmarkedet de siste årene, kan man se at nye biler generelt velger de to kraftformene utvidet rekkevidde eller ren strøm, og sjelden bruker ladbar hybrid. Tradisjonelle bilprodusenter derimot, deres nye energiprodukter er enten ren strøm eller ladbar hybrid, og "bryr seg ikke" om utvidet rekkevidde i det hele tatt.
Men med flere og flere nye biler som tar i bruk systemet med utvidet rekkevidde på markedet, og fremveksten av populære biler som Ideal One og Enjie M5, blir utvidet rekkevidde gradvis kjent blant forbrukerne og har blitt en vanlig hybridform på markedet i dag.
Den raske økningen i utvidet rekkevidde vil garantert ha en innvirkning på salget av drivstoff- og hybridmodeller fra tradisjonelle bilprodusenter, noe som er roten til konflikten mellom de ovennevnte tradisjonelle bilprodusentene og nybygde biler.
Så, er teknologi for utvidet rekkevidde baklengs? Hva er forskjellen fra plug-in? Hvorfor velger nye biler utvidet rekkevidde? På disse spørsmålene fant Che Dongxi noen svar etter en grundig studie av de to tekniske rutene.
1. Utvidet rekkevidde og plug-in-miksing er den samme roten, og strukturen for utvidet rekkevidde er enklere.
Før vi diskuterer utvidet rekkevidde og plug-in hybrid, la oss først introdusere disse to kraftformene.
I henhold til det nasjonale standarddokumentet «Terminologi for elektriske kjøretøy» (gb/t 19596-2017) er elektriske kjøretøy delt inn i rene elektriske kjøretøy (heretter referert til som rene elektriske kjøretøy) og hybridelektriske kjøretøy (heretter referert til som hybridelektriske kjøretøy).
Hybridkjøretøy kan deles inn i serie, parallell og hybrid i henhold til kraftstrukturen. Blant disse betyr serietype at kjøretøyets drivkraft kun kommer fra motoren; parallelltype betyr at kjøretøyets drivkraft leveres av motoren samtidig eller separat; hybridtypen refererer til to kjøremoduser: serie/parallell samtidig.
Rekkeviddeforlengeren er en seriehybrid. Rekkeviddeforlengeren, som består av motor og generator, lader batteriet, og batteriet driver hjulene, eller rekkeviddeforlengeren forsyner motoren direkte med strøm for å drive kjøretøyet.
Konseptet med interpolering og miksing er imidlertid relativt komplekst. Når det gjelder elbiler, kan hybrid også deles inn i eksternt ladbar hybrid og ikke-eksternt ladbar hybrid i henhold til den eksterne ladekapasiteten.
Som navnet antyder, så lenge det er en ladeport og kan lades eksternt, er det en eksternt ladbar hybrid, som også kan kalles «plug-in hybrid». I følge denne klassifiseringsstandarden er utvidet rekkevidde en form for interpolasjon og miksing.
På samme måte har ikke-eksternt ladede hybrider ingen ladeport, så de kan ikke lades eksternt. De kan bare lade batteriet via motoren, kinetisk energigjenvinning og andre metoder.
For tiden er det imidlertid hovedsakelig hybridtypen som kjennetegnes av kraftstrukturen i markedet. For tiden er plug-in hybrid-systemet et parallell- eller hybridhybridsystem. Sammenlignet med utvidet rekkevidde (serietype) kan plug-in hybrid (hybrid) motoren ikke bare gi elektrisk energi til batterier og motorer, men også drive kjøretøy direkte gjennom hybridgirkasse (ECVT, DHT, etc.) og danne en felles kraft med motoren for å drive kjøretøy.
Plug-in hybridsystemer som Great Wall Lemon hybridsystem, Geely Raytheon hybridsystem og BYD DM-I er alle hybridhybridsystemer.
Motoren i rekkeviddeforlengeren kan ikke drive kjøretøyet direkte. Den må generere strøm gjennom generatoren, lagre strømmen i batteriet eller forsyne den direkte til motoren. Motoren, som det eneste utløpet for hele kjøretøyets drivkraft, forsyner kjøretøyet med strøm.
Derfor involverer de tre hoveddelene i rekkeviddeforlengersystemet – rekkeviddeforlenger, batteri og motor – ikke mekanisk tilkobling, men er alle elektrisk koblet sammen, så den overordnede strukturen er relativt enkel. Strukturen til plug-in hybridsystemet er mer kompleks, noe som krever kobling mellom ulike dynamiske domener gjennom mekaniske komponenter som girkasse.
Generelt sett har de fleste mekaniske transmisjonskomponentene i hybridsystemet kjennetegnes av høye tekniske barrierer, lang brukssyklus og patentbasseng. Det er åpenbart at nye biler som "søker fart" ikke har tid til å starte med gir.
For tradisjonelle bedrifter som driver med drivstoffkjøretøy er imidlertid mekanisk girkasse en av deres styrker, og de har dyp teknisk akkumulering og masseproduksjonserfaring. Når elektrifiseringsbølgen kommer, er det åpenbart umulig for tradisjonelle bilprodusenter å gi opp flere tiår eller til og med århundrer med teknologiakkumulering og starte på nytt.
Det er tross alt vanskelig å gjøre en stor helomvending.
Derfor har en enklere struktur med utvidet rekkevidde blitt det beste valget for nye kjøretøy, og plug-in hybrid, som ikke bare kan gi full spille ut spillvarmen fra mekanisk girkasse og redusere energiforbruket, har blitt førstevalget for transformasjonen av tradisjonelle kjøretøybedrifter.
2. Den utvidede rekkevidden startet for hundre år siden, og motorbatteriet var en gang en dragflaske.
Etter å ha avklart forskjellen mellom plug-in hybrid og utvidet rekkevidde, og hvorfor nye biler generelt velger utvidet rekkevidde, velger tradisjonelle bilselskaper plug-in hybrid.
Så for det utvidede området, betyr enkel struktur tilbakeståendehet?
Først og fremst, når det gjelder tid, er utvidet rekkevidde faktisk en baklengs teknologi.
Historien om utvidet rekkevidde kan spores tilbake til slutten av 1800-tallet, da Ferdinand Porsche, grunnleggeren av Porsche, bygde verdens første seriehybridbil, Lohner Porsche.
Lohner Porsche er et elektrisk kjøretøy. Det er to navmotorer på forakselen som driver kjøretøyet. På grunn av den korte rekkevidden installerte Ferdinand Porsche imidlertid to generatorer for å forbedre kjøretøyets rekkevidde, noe som dannet et seriehybridsystem og ble forgjengeren til rekkeviddeøkning.
Siden teknologien for utvidet rekkevidde har eksistert i over 120 år, hvorfor har den ikke utviklet seg raskt?
Først og fremst, i systemet med utvidet rekkevidde, er motoren den eneste kraftkilden på hjulet, og enheten med utvidet rekkevidde kan forstås som en stor solcelleladerskatt. Førstnevnte mater inn fossilt brensel og sender ut elektrisk energi, mens sistnevnte mater inn solenergi og sender ut elektrisk energi.
Derfor er den viktigste funksjonen til rekkeviddeforlengeren å konvertere energitypen, først ved å konvertere den kjemiske energien i fossilt brensel til elektrisk energi, og deretter konvertere den elektriske energien til kinetisk energi gjennom motoren.
I følge grunnleggende fysisk kunnskap vil et visst forbruk forekomme i prosessen med energiomdanning. I hele systemet med utvidet rekkevidde er minst to energiomdanninger (kjemisk energi, elektrisk energi, kinetisk energi) involvert, så energieffektiviteten ved utvidet rekkevidde er relativt lavere.
I en tid med kraftig utvikling av drivstoffdrevne kjøretøy konsentrerer tradisjonelle bilprodusenter seg om å utvikle motorer med høyere drivstoffeffektivitet og girkasser med høyere transmisjonseffektivitet. Hvilket selskap kunne på den tiden forbedre motorens termiske virkningsgrad med 1 %, eller til og med i nærheten av Nobelprisen.
Derfor har kraftstrukturen med utvidet rekkevidde, som ikke kan forbedre, men redusere energieffektiviteten, blitt etterlatt og ignorert av mange bilprodusenter.
For det andre, i tillegg til lav energieffektivitet, er motorer og batterier også to viktige årsaker som begrenser utviklingen av utvidet rekkevidde.
I systemet med utvidet rekkevidde er motoren den eneste kilden til kjøretøyets kraft, men for 20–30 år siden var teknologien bak kjøretøyets drivmotor ikke moden, og kostnadene var høye, volumet var relativt stort, og kraften kunne ikke drive kjøretøyet alene.
På den tiden var batterisituasjonen lik den for motor. Verken energitetthet eller enkeltkapasitet kunne sammenlignes med dagens batteriteknologi. Hvis du vil ha stor kapasitet, trenger du et større volum, noe som vil føre til høyere kostnader og tyngre kjøretøyvekt.
Tenk deg at for 30 år siden, hvis du satte sammen et kjøretøy med utvidet rekkevidde i henhold til de tre elektriske indikatorene til det ideelle kjøretøyet, ville kostnaden tatt av direkte.
Den utvidede rekkevidden drives imidlertid fullstendig av motoren, og motoren har fordelene med ingen momenthysterese, stillegående drift og så videre. Før utvidet rekkevidde ble populært innen personbiler, ble det derfor mer brukt på kjøretøy og skip som stridsvogner, gigantiske gruvevogner og ubåter, som ikke er følsomme for kostnad og volum, og har høyere krav til kraft, stillegående drift, øyeblikkelig dreiemoment osv.
Avslutningsvis er det ikke urimelig av administrerende direktør i Wei Pai og Volkswagen å si at utvidet rekkevidde er en bakstreversk teknologi. I en tid med blomstrende drivstoffbiler er utvidet rekkevidde med høyere kostnader og lavere effektivitet virkelig en bakstreversk teknologi. Volkswagen og Great Wall (Wei-merket) er også to tradisjonelle merker som har vokst opp i drivstoffalderen.
Tiden er inne for nåtiden. Selv om det i prinsippet ikke er noen kvalitativ endring mellom dagens teknologi for utvidet rekkevidde og teknologien for utvidet rekkevidde for mer enn 100 år siden, er det fortsatt kraftproduksjon fra generatorer med utvidet rekkevidde, motordrevne kjøretøy, som fortsatt kan kalles "baklengsteknologi".
Men etter et århundre har teknologien for utvidet rekkevidde endelig kommet. Med den raske utviklingen av motor- og batteriteknologi har de to originale moppene blitt den viktigste konkurransefaktoren, og har visket ut ulempene med utvidet rekkevidde i drivstoffalderen og begynt å bite på drivstoffmarkedet.
3. Selektiv plug-in-blanding under urbane arbeidsforhold og arbeidsforhold med utvidet rekkevidde og høyhastighetsarbeid
Forbrukerne bryr seg ikke om den utvidede rekkevidden er baklengs teknologi, men om den er mer drivstoffeffektiv og mer komfortabel å kjøre.
Som nevnt ovenfor er rekkeviddeforlengeren en seriestruktur. Rekkeviddeforlengeren kan ikke drive kjøretøyet direkte, og all kraften kommer fra motoren.
Derfor har kjøretøy med utvidet rekkeviddesystem lignende kjøreopplevelse og kjøreegenskaper som rene trikker. Når det gjelder strømforbruk, er den utvidede rekkevidden også lik ren strøm – lavt strømforbruk under byforhold og høyt strømforbruk under høye hastigheter.
Mer spesifikt, fordi rekkeviddeforlengeren bare lader batteriet eller forsyner motoren med strøm, kan rekkeviddeforlengeren holdes innenfor et relativt økonomisk hastighetsområde mesteparten av tiden. Selv i ren elektrisk prioritetsmodus (først forbruker den batteriets strøm), kan ikke rekkeviddeforlengeren engang starte, og heller ikke produsere drivstofforbruk. Motoren til et drivstoffdrevet kjøretøy kan imidlertid ikke alltid operere innenfor et fast hastighetsområde. Hvis du trenger å forbikjøre og akselerere, må du øke hastigheten, og hvis du sitter fast i en trafikkork, vil du gå på tomgang i lang tid.
Derfor er energiforbruket (drivstofforbruket) for lengre rekkevidde på lavhastighetsveier i byområder under normale kjøreforhold generelt lavere enn for drivstoffdrevne kjøretøy utstyrt med samme slagvolum.
Men som med ren elektrisitet er energiforbruket under høye hastigheter høyere enn under lave hastigheter. Tvert imot er energiforbruket til kjøretøy med drivstoff lavere under høye hastigheter enn under bykjøring.
Dette betyr at motorens energiforbruk er høyere under arbeidsforhold med høy hastighet, batteristrømmen vil bli brukt raskere, og rekkeviddeforlengeren må jobbe med "full belastning" i lang tid. På grunn av eksistensen av batteripakker er dessuten kjøretøyvekten til kjøretøy med utvidet rekkevidde av samme størrelse generelt større enn kjøretøy med drivstoff.
Drivstoffdrevne kjøretøy drar nytte av girkassen. Under høye hastigheter kan kjøretøyet gå opp i et høyere gir, slik at motoren holder et økonomisk turtall og energiforbruket er relativt lavere.
Derfor er energiforbruket ved lengre rekkevidde under høye hastigheter generelt sett nesten det samme som for kjøretøy med drivstoff og samme motorvolum, eller enda høyere.
Etter å ha snakket om energiforbruksegenskapene til kjøretøy med utvidet rekkevidde og drivstoff, finnes det en hybridteknologi som kan kombinere fordelene med lavhastighets energiforbruk til kjøretøy med utvidet rekkevidde og lavhastighets energiforbruk til kjøretøy med drivstoff, og som kan ha et mer økonomisk energiforbruk i et bredere hastighetsområde?
Svaret er ja, det vil si, bland det opp.
Kort sagt, plug-in hybrid-systemet er mer praktisk. Sammenlignet med utvidet rekkevidde kan førstnevnte kjøre kjøretøyet direkte med motoren under høyhastighetsforhold. Sammenlignet med drivstoff kan plug-in hybrid også være som utvidet rekkevidde. Motoren forsyner motoren med kraft og driver kjøretøyet.
I tillegg har plug-in hybrid-systemet også hybridgirkasser (ECVT, DHT), som gjør at motorens respektive kraft kan "integreres" for å takle rask akselerasjon eller høyt effektbehov.
Men som ordtaket sier, du kan bare få noe hvis du gir det opp.
På grunn av den mekaniske overføringsmekanismen er strukturen til plug-in-blandingen mer kompleks, og volumet er relativt større. Derfor er batterikapasiteten til plug-in-hybrid og modeller med utvidet rekkevidde på samme nivå større enn til plug-in-hybridmodellen, som også kan gi en lengre ren elektrisk rekkevidde. Hvis bilbruken kun foregår i byområder, kan den utvidede rekkevidden til og med lades uten å fylle drivstoff.
For eksempel er batterikapasiteten til 2021 Ideal One 40,5 kWh, og den ren elektriske utholdenhetskjørelengden til NEDC er 188 km. Batterikapasiteten til Mercedes-Benz Gle 350 e (plug-in hybridversjon) og BMW X5 xdrive45e (plug-in hybridversjon) er omtrent like store og har bare 31,2 kWh og 24 kWh, og den ren elektriske utholdenhetskjørelengden til NEDC er bare 103 km og 85 km.
Grunnen til at BYDs DM-I-modell er så populær for tiden, er i stor grad at batterikapasiteten til den tidligere modellen er større enn den gamle DM-modellen, og til og med overgår den til modellen med utvidet rekkevidde på samme nivå. Pendling i byer kan oppnås ved å bruke kun strøm og ikke olje, og kostnadene ved å bruke biler vil reduseres tilsvarende.
Oppsummert krever ladbar hybrid (plug-in hybrid) med mer kompleks struktur for nybygde kjøretøy ikke bare en lengre forforsknings- og utviklingssyklus, men også et stort antall pålitelighetstester på hele ladbar hybrid-systemet, noe som åpenbart ikke er raskt i tid.
Med den raske utviklingen av batteri- og motorteknologi har utvidelse av rekkevidde med enklere struktur blitt en "snarvei" for nye biler, og passerer direkte den vanskeligste kraftdelen av bilbygging.
Men for den nye energitransformasjonen til tradisjonelle bilselskaper, ønsker de åpenbart ikke å gi opp kraften, transmisjonen og andre systemer som de har investert mange års energi (menneskelige og økonomiske ressurser) i forskning og utvikling, og deretter starte på nytt.
Hybridteknologi, som plug-in hybrid, som ikke bare kan utnytte spillvarmen fra kjøretøykomponenter som motor og girkasse fullt ut, men også redusere drivstofforbruket betraktelig, har blitt et vanlig valg for tradisjonelle kjøretøybedrifter i inn- og utland.
Derfor, enten det er plug-in hybrid eller utvidet rekkevidde, er det faktisk omsetningssystemet i flaskehalsperioden med dagens batteriteknologi. Når problemene med batteriets rekkevidde og effektiv energipåfylling er fullstendig løst i fremtiden, vil drivstofforbruket bli fullstendig fjernet. Hybridteknologi som utvidet rekkevidde og plug-in hybrid kan bli kraftmodusen til noen få spesialutstyr.
Publisert: 19. juli 2022