Ali je tehnologija podaljšanega dosega zaostala?
Prejšnji teden je Huawei Yu Chengdong v intervjuju dejal, da je "nesmiselno trditi, da vozilo s podaljšanim dosegom ni dovolj napredno. Način podaljšanega dosega je trenutno najprimernejši način vozila na novo energijo."
Ta izjava je ponovno sprožila burno razpravo med industrijo in potrošniki o razširjeni hibridni tehnologiji (v nadaljevanju razširjeni proces). Svoje mnenje so izrazili številni direktorji avtomobilskih podjetij, kot so izvršni direktor podjetja Ideal Li Xiang, izvršni direktor podjetja Weima Shen Hui in izvršni direktor podjetja WeiPai Li Ruifeng.
Li Ruifeng, izvršni direktor blagovne znamke Wei, se je na Weibu neposredno pogovarjal z Yu Chengdongom in dejal, da »mora biti proizvodnja železa še vedno težka in da se v industriji strinjajo, da je hibridna tehnologija dodajanja programov zaostala.« Poleg tega je izvršni direktor blagovne znamke Wei takoj kupil M5 za testiranje, kar je razpravi dodalo še en vonj po smodniku.
Pravzaprav so se pred tem valom razprav o tem, "ali je povišanje nazadnjaško", vodilna delavca podjetja Ideal in Volkswagna prav tako "burno pogovarjala" o tem vprašanju. Feng Sihan, izvršni direktor podjetja Volkswagen China, je brez ovinkarjenja dejal, da je "program povišanja najslabša rešitev".
Če pogledamo domači avtomobilski trg v zadnjih letih, lahko ugotovimo, da novi avtomobili običajno izbirajo med dvema oblikama pogona: podaljšanim dosegom ali čisto elektriko, in se redko ukvarjajo s priključnim hibridom. Nasprotno pa tradicionalna avtomobilska podjetja svoje nove energetske izdelke uporabljajo bodisi čisto elektriko bodisi kot priključni hibrid in jim podaljšani doseg sploh ni mar.
Vendar pa z vedno več novimi avtomobili na trgu, ki uvajajo sistem podaljšanega dosega, in s pojavom priljubljenih avtomobilov, kot sta Ideal One in Enjie M5, podaljšani doseg postopoma postaja priljubljen med potrošniki in je danes postal glavna hibridna oblika na trgu.
Hiter porast avtomobilov s podaljšanim dosegom bo zagotovo vplival na prodajo modelov na gorivo in hibridnih modelov tradicionalnih avtomobilskih podjetij, kar je vzrok spora med zgoraj omenjenimi tradicionalnimi avtomobilskimi podjetji in novo izdelanimi avtomobili.
Torej, ali je tehnologija podaljšanega dosega obratna? Kakšna je razlika s priključnimi priključki? Zakaj se novi avtomobili odločajo za podaljšani doseg? Na ta vprašanja je Che Dongxi našel nekaj odgovorov po poglobljeni študiji obeh tehničnih poti.
1. Mešanje z razširjenim razponom in vtičniki imata isti koren, struktura razširjenega razpona pa je enostavnejša.
Preden se pogovorimo o podaljšanem dosegu in priključnem hibridu, si najprej predstavimo ti dve obliki pogona.
V skladu z nacionalnim standardnim dokumentom "terminologija električnih vozil" (gb/t 19596-2017) so električna vozila razdeljena na popolnoma električna vozila (v nadaljnjem besedilu: popolnoma električna vozila) in hibridna električna vozila (v nadaljnjem besedilu: hibridna električna vozila).
Hibridna vozila lahko glede na strukturo moči razdelimo na serijska, vzporedna in hibridna. Med njimi serijski tip pomeni, da pogonsko silo vozila zagotavlja samo motor; vzporedni tip pomeni, da pogonsko silo vozila zagotavljata motor in motor hkrati ali ločeno; hibridni tip se nanaša na dva načina vožnje, ki sta hkrati zaporedno/vzporedno vezana.
Podaljšek dosega je serijski hibrid. Podaljšek dosega, sestavljen iz motorja in generatorja, polni baterijo, baterija pa poganja kolesa, ali pa podaljšek dosega neposredno dovaja energijo motorju za pogon vozila.
Vendar pa je koncept interpolacije in mešanja relativno zapleten. Pri električnih vozilih lahko hibride glede na zmogljivost zunanjega polnjenja razdelimo tudi na hibride z zunanjim polnjenjem in hibride brez zunanjega polnjenja.
Kot že ime pove, gre za hibrid z zunanjim polnjenjem, ki ga lahko imenujemo tudi "priključni hibrid", če ima polnilno vtičnico in ga je mogoče polniti zunaj. V skladu s tem klasifikacijskim standardom je podaljšani doseg neke vrste interpolacija in mešanje.
Podobno hibrid brez zunanjega polnjenja nima polnilne odprtine, zato ga ni mogoče polniti od zunaj. Baterijo lahko polni le prek motorja, z rekuperacijo kinetične energije in drugimi metodami.
Vendar pa se trenutno hibridni tip na trgu večinoma razlikuje po strukturi moči. Trenutno je priključni hibridni sistem vzporedni ali hibridni hibridni hibridni sistem. V primerjavi s sistemom s podaljšanim dosegom (serijski tip) priključni hibridni (hibridni) motor ne more le zagotavljati električne energije za baterije in motorje, temveč lahko tudi neposredno poganja vozila prek hibridnega menjalnika (ECVT, DHT itd.) in tvori skupno silo z motorjem za pogon vozil.
Priključni hibridni sistemi, kot so hibridni sistem Great Wall Lemon, hibridni sistem Geely Raytheon in hibridni sistem BYD DM-I, so vsi hibridni hibridni sistemi.
Motor v podaljševalniku dosega ne more neposredno poganjati vozila. Elektriko mora proizvajati prek generatorja, jo shranjevati v bateriji ali pa jo neposredno dovajati motorju. Motor kot edini izhod pogonske sile celotnega vozila zagotavlja energijo za vozilo.
Zato trije glavni deli sistema za podaljševanje dosega – podaljševalnik dosega, baterija in motor – niso mehansko povezani, temveč so vsi električno povezani, zato je celotna struktura relativno preprosta; struktura priključnega hibridnega sistema je bolj zapletena, kar zahteva povezavo med različnimi dinamičnimi domenami prek mehanskih komponent, kot je menjalnik.
Na splošno velja, da ima večina mehanskih komponent menjalnika v hibridnem sistemu značilnosti visokih tehničnih ovir, dolgega cikla uporabe in patentnega sklada. Očitno je, da novi avtomobili, ki "iščejo hitrost", nimajo časa za zagon s prestavami.
Vendar pa je za podjetja, ki se ukvarjajo s tradicionalnimi vozili na gorivo, mehanski menjalnik ena od njihovih prednosti, saj imajo bogate tehnične izkušnje in izkušnje z množično proizvodnjo. Ko prihaja val elektrifikacije, je za tradicionalna avtomobilska podjetja očitno nemogoče, da bi opustila desetletja ali celo stoletja kopičenja tehnologije in začela znova.
Navsezadnje je težko narediti velik obrat.
Zato je enostavnejša struktura s podaljšanim dosegom postala najboljša izbira za nova vozila, priključni hibrid, ki ne le v celoti izkoristi odpadno toploto mehanskega menjalnika in zmanjša porabo energije, pa je postal prva izbira za preobrazbo tradicionalnih avtomobilskih podjetij.
2. Podaljšani doseg se je začel pred sto leti, akumulator motorja pa je bil nekoč vlečna steklenica.
Po razjasnitvi razlike med priključnim hibridom in vozilom s podaljšanim dosegom ter razlogov, zakaj se novi avtomobili običajno odločajo za vozila s podaljšanim dosegom, se tradicionalna avtomobilska podjetja odločajo za priključni hibrid.
Torej, ali preprosta struktura za razširjeno območje pomeni zaostalost?
Najprej je podaljšani doseg časovno gledano resnično zaostala tehnologija.
Zgodovino podaljšanega dosega lahko zasledimo vse do konca 19. stoletja, ko je Ferdinand Porsche, ustanovitelj Porscheja, zgradil prvi serijski hibridni avtomobil na svetu, Lohner Porsche.
Lohner Porsche je električno vozilo. Na sprednji osi sta dva motorja s pestom. Zaradi kratkega dosega pa je Ferdinand Porsche vgradil dva generatorja za izboljšanje dosega vozila, kar je tvorilo serijski hibridni sistem in postalo predhodnik povečanja dosega.
Ker tehnologija podaljšanega dosega obstaja že več kot 120 let, zakaj se ni tako hitro razvila?
Najprej, v sistemu s podaljšanim dosegom je motor edini vir moči na kolesu, napravo s podaljšanim dosegom pa lahko razumemo kot velik zaklad sončne energije. Prvi dovaja fosilna goriva in oddaja električno energijo, drugi pa dovaja sončno energijo in oddaja električno energijo.
Zato je bistvena funkcija podaljševalnika dosega pretvorba vrste energije, najprej pretvorba kemične energije fosilnih goriv v električno energijo, nato pa pretvorba električne energije v kinetično energijo prek motorja.
Glede na osnovno fizikalno znanje je v procesu pretvorbe energije neizogibna določena poraba. V celotnem sistemu s podaljšanim dosegom sta vključeni vsaj dve pretvorbi energije (kemična energija, električna energija, kinetična energija), zato je energetska učinkovitost sistema s podaljšanim dosegom relativno nižja.
V dobi živahnega razvoja vozil na gorivo se tradicionalna avtomobilska podjetja osredotočajo na razvoj motorjev z večjo učinkovitostjo porabe goriva in menjalnikov z večjo učinkovitostjo prenosa. Katero podjetje bi takrat lahko izboljšalo toplotno učinkovitost motorja za 1 % ali celo blizu Nobelove nagrade?
Zato so številne avtomobilske družbe prezrle in prezrle strukturo moči s podaljšanim dosegom, ki ne more izboljšati, temveč zmanjšati energetsko učinkovitost.
Drugič, poleg nizke energetske učinkovitosti sta motorji in baterije tudi dva glavna razloga, ki omejujeta razvoj podaljšanega dosega.
V sistemu z razširjenim dosegom je motor edini vir moči vozila, vendar pred 20–30 leti tehnologija pogona vozil ni bila zrela, stroški so bili visoki, prostornina relativno velika in moč ni mogla poganjati vozila sama.
Takrat je bila situacija z baterijami podobna situaciji z motorji. Niti gostota energije niti posamezna kapaciteta se nista mogli primerjati s trenutno tehnologijo baterij. Če želite imeti veliko kapaciteto, potrebujete večjo prostornino, kar bo prineslo višje stroške in večjo težo vozila.
Predstavljajte si, da bi se pred 30 leti stroški, če bi sestavili vozilo s podaljšanim dosegom glede na tri električne kazalnike idealnega vozila, neposredno povečali.
Vendar pa podaljšani doseg v celoti poganja motor, prednosti motorja pa so, da ni histereze navora, je tih in tako naprej. Zato se je pred popularizacijo podaljšanega dosega na področju osebnih avtomobilov bolj uporabljal za vozila in ladje, kot so tanki, velikanski rudarski avtomobili, podmornice, ki niso občutljivi na stroške in prostornino ter imajo višje zahteve glede moči, tihega delovanja, trenutnega navora itd.
Skratka, ni nerazumno, da izvršni direktor Wei Paija in Volkswagna trdi, da je podaljšani doseg zaostala tehnologija. V dobi razcveta vozil na gorivo je podaljšani doseg z višjimi stroški in nižjo učinkovitostjo resnično zaostala tehnologija. Volkswagen in Great Wall (znamka Wei) sta prav tako dve tradicionalni znamki, ki sta zrasli v dobi goriv.
Prišel je čas za sedanjost. Čeprav načeloma ni nobene kvalitativne razlike med trenutno tehnologijo podaljšanega dosega in tehnologijo podaljšanega dosega pred več kot 100 leti, gre še vedno za proizvodnjo energije z generatorjem podaljšanega dosega, ki jo motorna vozila še vedno lahko imenujemo "nazadnja tehnologija".
Vendar pa je po stoletju končno prišla tehnologija podaljšanega dosega. Z naglim razvojem tehnologije motorjev in baterij sta prvotna dva mopa postala njena najpomembnejša konkurenčna prednost, s čimer sta odpravila slabosti podaljšanega dosega v dobi goriv in začela osvajati trg goriv.
3. Selektivno mešanje v mestnih delovnih pogojih in delovnih pogojih z visoko hitrostjo pri daljšem dosegu
Za potrošnike ni pomembno, ali je podaljšani doseg zaostala tehnologija, temveč kateri je varčnejši in kateri udobnejši za vožnjo.
Kot že omenjeno, je podaljševalec dosega serijska struktura. Podaljševalec dosega ne more neposredno poganjati vozila, vsa moč prihaja iz motorja.
Zaradi tega imajo vozila s sistemom podaljšanega dosega podobno vozno izkušnjo in vozne lastnosti kot čisti tramvaji. Glede porabe energije je podaljšani doseg podoben čisti električni energiji – nizka poraba energije v mestnih razmerah in visoka poraba energije pri visokih hitrostih.
Ker podaljševalec dosega samo polni baterijo ali napaja motor, ga je mogoče večino časa vzdrževati v relativno ekonomičnem območju hitrosti. Tudi v načinu s prednostjo vožnje na električni pogon (najprej porablja energijo baterije) se podaljševalec dosega ne more niti zagnati niti porabiti goriva. Vendar pa motor vozila na gorivo ne more vedno delovati v fiksnem območju hitrosti. Če morate prehiteti in pospešiti, morate povečati hitrost, če pa ste obtičali v prometnem zastoju, boste dolgo časa mirovali.
Zato je v normalnih voznih pogojih poraba energije (goriva) pri podaljšanem dosegu na mestnih cestah z nizko hitrostjo na splošno nižja kot pri vozilih na gorivo, opremljenih z motorjem z enako prostornino.
Vendar pa je tako kot pri čisti električni energiji poraba energije pri visokih hitrostih višja kot pri nizkih hitrostih; nasprotno, poraba energije vozil na gorivo pri visokih hitrostih je nižja kot v mestnih razmerah.
To pomeni, da je pri visokih hitrostih poraba energije motorja večja, baterija se hitreje porablja in podaljševalec dosega bo moral dlje časa delovati s "polno obremenitvijo". Poleg tega je zaradi prisotnosti baterijskih sklopov teža vozil z daljšim dosegom enake velikosti običajno večja kot pri vozilih na gorivo.
Vozila na gorivo imajo koristi od obstoja menjalnika. Pri visokih hitrostih lahko vozilo prestavi v višjo prestavo, tako da motor deluje ekonomično, poraba energije pa je relativno nižja.
Zato je na splošno poraba energije pri daljšem dosegu pri visokih hitrostih skoraj enaka kot pri vozilih na gorivo z enako prostornino motorja ali celo višja.
Po pogovoru o značilnostih porabe energije vozil z dolgim dosegom in goriva, ali obstaja hibridna tehnologija, ki lahko združuje prednosti porabe energije pri nizki hitrosti vozil z dolgim dosegom in porabe energije pri vozilih z nizkim dosegom ter ima lahko bolj ekonomično porabo energije v širšem območju hitrosti?
Odgovor je pritrdilen, torej, premešajte.
Skratka, priključni hibridni sistem je bolj priročen. V primerjavi s sistemom s podaljšanim dosegom lahko prvi vozilo poganja neposredno z motorjem pri visokih hitrostih; v primerjavi z gorivom je lahko priključni hibridni sistem s podaljšanim dosegom podoben sistemu s podaljšanim dosegom. Motor dovaja energijo elektromotorju in poganja vozilo.
Poleg tega ima priključni hibridni sistem tudi hibridne menjalnike (ECVT, DHT), ki omogočajo "integracijo" moči motorja in motorja za obvladovanje hitrega pospeševanja ali visoke potrebe po moči.
Ampak kot pravi pregovor, nekaj dobiš le, če se temu odpoveš.
Zaradi obstoja mehanskega menjalnika je struktura mešanja priključnih hibridov bolj zapletena, prostornina pa je relativno večja. Zato je med priključnimi hibridi in modeli s podaljšanim dosegom enake ravni zmogljivost baterije modela s podaljšanim dosegom večja kot pri modelu s priključnim hibridom, kar lahko prinese tudi daljši doseg izključno na elektriko. Če se avtomobil vozi le na delo v mestu, se lahko podaljšani doseg polni celo brez dolivanja goriva.
Na primer, zmogljivost baterije idealnega modela za leto 2021 je 40,5 kWh, čisto električni doseg NEDC pa 188 km. Zmogljivost baterije Mercedes-Benza gle 350 e (priključni hibrid) in BMW-ja X5 xdrive45e (priključni hibrid), ki sta blizu njegovi velikosti, je le 31,2 kWh oziroma 24 kWh, čisto električni doseg NEDC pa je le 103 km oziroma 85 km.
Razlog, zakaj je model BYD DM-I trenutno tako priljubljen, je v veliki meri v tem, da je zmogljivost baterije prejšnjega modela večja kot pri starem modelu DM in celo presega zmogljivost baterije modela s podaljšanim dosegom istega razreda. Vožnja po mestih je mogoča samo z uporabo elektrike in brez olja, stroški uporabe avtomobilov pa se bodo ustrezno zmanjšali.
Če povzamemo, za novo izdelana vozila priključni hibrid (hibrid) z bolj kompleksno strukturo zahteva ne le daljši predraziskovalni in razvojni cikel, temveč tudi veliko število testov zanesljivosti celotnega priključnega hibridnega sistema, kar seveda ni časovno hitro.
Z naglim razvojem tehnologije baterij in motorjev je razširitev dosega s preprostejšo strukturo postala "bližnjica" za nove avtomobile, ki neposredno obide najtežji del izdelave avtomobilov, povezan z energijo.
Toda za novo energetsko preobrazbo tradicionalnih avtomobilskih podjetij se očitno ne želijo odpovedati pogonskim, prenosnim in drugim sistemom, v katere so vložili dolga leta energije (človeških in finančnih virov) v raziskave in razvoj, nato pa začeti iz nič.
Hibridna tehnologija, kot je priključni hibrid, ki ne le v celoti izkoristi odpadno toploto goriv, ki nastanejo pri sestavnih delih vozila, kot sta motor in menjalnik, temveč tudi znatno zmanjša porabo goriva, je postala pogosta izbira tradicionalnih avtomobilskih podjetij doma in v tujini.
Torej, ne glede na to, ali gre za priključni hibrid ali hibrid s podaljšanim dosegom, gre dejansko za shemo obratovanja v obdobju ozkega grla trenutne tehnologije baterij. Ko bodo težave z dosegom baterij in učinkovitostjo obnavljanja energije v prihodnosti popolnoma rešene, bo poraba goriva popolnoma odpravljena. Hibridna tehnologija, kot sta podaljšani doseg in priključni hibrid, bi lahko postala način napajanja nekaterih posebnih vozil.
Čas objave: 19. julij 2022