Är tekniken för utökad räckvidd bakåtsträvande?
Förra veckan sa Huawei Yu Chengdong i en intervju att "det är nonsens att säga att fordonet med förlängd räckvidd inte är tillräckligt avancerat. Läget med förlängd räckvidd är det mest lämpliga nya energifordonsläget för närvarande."
Detta uttalande utlöste återigen en hetsig diskussion mellan branschen och konsumenterna om den förstärkta hybridtekniken (nedan kallad förstärkt process). Och ett antal chefer för bilföretag, såsom Ideals VD Li Xiang, Weimas VD Shen Hui och WeiPais VD Li Ruifeng, har uttryckt sina åsikter.
Li Ruifeng, VD för Wei-märket, pratade direkt med Yu Chengdong på Weibo och sa att "det fortfarande måste vara svårt att tillverka järn, och det råder enighet inom branschen om att hybridtekniken för att lägga till program är bakåtsträvande." Dessutom köpte Wei-märkets VD omedelbart en M5 för testning, vilket tillförde ytterligare en lukt av krut till diskussionen.
Faktum är att före denna våg av diskussioner om "huruvida höjningen är bakvänd" hade även Ideal och Volkswagens chefer en "het diskussion" om denna fråga. Feng Sihan, VD för Volkswagen Kina, sa rakt ut att "höjningsprogrammet är den sämsta lösningen".
Om man tittar på den inhemska bilmarknaden under senare år kan man konstatera att nya bilar generellt väljer de två drivformerna förlängd räckvidd eller ren el, och sällan använder sig av laddhybriddrift. Traditionella biltillverkare däremot använder sina nya energiprodukter antingen ren el eller laddhybrid, och "bryr sig" inte alls om förlängd räckvidd.
Men i takt med att fler och fler nya bilar använder systemet med förlängd räckvidd på marknaden, och framväxten av populära bilar som Ideal One och Enjie M5, blir förlängd räckvidd gradvis känd bland konsumenterna och har blivit en vanlig hybridform på marknaden idag.
Den snabba ökningen av utökad räckvidd kommer säkerligen att påverka försäljningen av bränsle- och hybridmodeller från traditionella bilföretag, vilket är roten till tvisten mellan de ovan nämnda traditionella bilföretagen och nybyggda bilar.
Så, är tekniken för förlängd räckvidd bakåtsträvande? Vad är skillnaden med plug-in? Varför väljer nya bilar förlängd räckvidd? På dessa frågor fann Che Dongxi några svar efter en djupgående studie av de två tekniska vägarna.
1. Det utökade intervallet och plug-in-mixningen har samma rot, och strukturen för utökat intervall är enklare.
Innan vi diskuterar utökad räckvidd och laddhybrid, låt oss först presentera dessa två kraftformer.
Enligt det nationella standarddokumentet "Terminologi för elfordon" (gb/t 19596-2017) delas elfordon in i rena elfordon (nedan kallade rena elfordon) och hybridelfordon (nedan kallade hybridelfordon).
Hybridfordon kan delas in i serie-, parallell- och hybridtyp beroende på effektstruktur. Bland dessa betyder serietyp att fordonets drivkraft endast kommer från motorn; parallelltyp betyder att fordonets drivkraft tillförs av motorn samtidigt eller separat; hybridtyp avser två körlägen, serie/parallell, samtidigt.
Räckviddsförlängaren är en seriehybrid. Räckviddsförlängaren, som består av en motor och en generator, laddar batteriet, och batteriet driver hjulen, eller så förser räckviddsförlängaren motorn med ström direkt för att driva fordonet.
Konceptet interpolering och mixning är dock relativt komplext. När det gäller elfordon kan hybrid också delas in i externt laddbar hybrid och icke-externt laddbar hybrid beroende på den externa laddningskapaciteten.
Som namnet antyder, så länge det finns en laddningsport och kan laddas externt, är det en externt laddningsbar hybrid, som även kan kallas "plug-in hybrid". Enligt denna klassificeringsstandard är utökad räckvidd en typ av interpolering och mixning.
På samma sätt har den icke-externt laddningsbara hybriden ingen laddningsport, så den kan inte laddas externt. Den kan bara ladda batteriet via motorn, kinetisk energiåtervinning och andra metoder.
För närvarande kännetecknas dock hybridtypen mest av marknadens kraftstruktur. För närvarande är plug-in-hybridsystemet ett parallellt eller hybridhybridsystem. Jämfört med utökad räckvidd (serietyp) kan plug-in-hybridmotorn (hybrid) inte bara tillhandahålla elektrisk energi för batterier och motorer, utan också driva fordon direkt via hybridtransmission (ECVT, DHT, etc.) och bilda en gemensam kraft med motorn för att driva fordon.
Plug-in hybridsystem som Great Wall Lemon hybridsystem, Geely Raytheon hybridsystem och BYD DM-I är alla hybridhybridsystem.
Motorn i räckviddsförlängaren kan inte direkt driva fordonet. Den måste generera elektricitet via generatorn, lagra elektriciteten i batteriet eller direkt mata motorn. Motorn, som enda utlopp för hela fordonets drivkraft, förser fordonet med kraft.
Därför involverar de tre huvuddelarna i räckviddsförlängarsystemet – räckviddsförlängare, batteri och motor – inte mekanisk anslutning, utan är alla elektriskt anslutna, så den övergripande strukturen är relativt enkel; Strukturen hos plug-in-hybridsystemet är mer komplex, vilket kräver koppling mellan olika dynamiska domäner genom mekaniska komponenter som växellåda.
Generellt sett har de flesta mekaniska transmissionskomponenterna i hybridsystemet egenskaper som höga tekniska barriärer, lång användningscykel och patentpool. Det är uppenbart att nya bilar som "söker fart" inte har tid att starta med växlar.
För traditionella företag som tillverkar bränslefordon är mekanisk transmission dock en av deras styrkor, och de har djupgående teknisk ackumulering och massproduktionserfarenhet. När elektrifieringens våg närmar sig är det uppenbarligen omöjligt för traditionella bilföretag att ge upp årtionden eller till och med århundraden av teknikackumulering och börja om på nytt.
Det är trots allt svårt att göra en stor helomvändning.
Därför har en enklare struktur med utökad räckvidd blivit det bästa valet för nya fordon, och laddhybrid, som inte bara kan ge full spelrum åt spillvärmen från mekanisk transmission och minska energiförbrukningen, har blivit förstahandsvalet för omvandlingen av traditionella fordonsföretag.
2. Den utökade räckvidden började för hundra år sedan, och motorbatteriet var en gång en dragflaska.
Efter att ha förtydligat skillnaden mellan laddhybrid och förlängd räckvidd, och varför nya bilar generellt väljer förlängd räckvidd, väljer traditionella bilföretag laddhybrid.
Så för det utökade intervallet, betyder enkel struktur efterblivenhet?
Först och främst, tidsmässigt är utökad räckvidd verkligen en efterbliven teknik.
Historien om utökad räckvidd kan spåras tillbaka till slutet av 1800-talet, då Ferdinand Porsche, grundaren av Porsche, byggde världens första seriehybridbil, Lohner Porsche.
Lohner Porsche är ett elfordon. Det finns två navmotorer på framaxeln för att driva fordonet. På grund av den korta räckvidden installerade Ferdinand Porsche dock två generatorer för att förbättra fordonets räckvidd, vilket bildade ett seriehybridsystem och blev föregångaren till räckviddsökning.
Eftersom tekniken för utökad räckvidd har funnits i mer än 120 år, varför har den inte utvecklats snabbt?
Först och främst, i systemet med förlängd räckvidd är motorn den enda kraftkällan på hjulet, och enheten med förlängd räckvidd kan förstås som en stor solladdningsskatt. Den förra matar in fossila bränslen och avger elektrisk energi, medan den senare matar in solenergi och avger elektrisk energi.
Därför är räckviddsförlängarens väsentliga funktion att omvandla energitypen, först genom att omvandla den kemiska energin i fossila bränslen till elektrisk energi och sedan omvandla den elektriska energin till kinetisk energi genom motorn.
Enligt grundläggande fysikalisk kunskap är en viss förbrukning oundviklig i processen för energiomvandling. I hela systemet med förlängd räckvidd är minst två energiomvandlingar (kemisk energi, elektrisk energi, kinetisk energi) inblandade, så energieffektiviteten för förlängd räckvidd är relativt lägre.
I en tid av kraftig utveckling av bränsledrivna fordon koncentrerar sig traditionella bilföretag på att utveckla motorer med högre bränsleeffektivitet och växellådor med högre transmissionseffektivitet. Vilket företag kunde då förbättra motorns termiska verkningsgrad med 1 %, eller till och med nära Nobelpriset?
Därför har kraftstrukturen med utökad räckvidd, som inte kan förbättra utan minska energieffektiviteten, lämnats bakom och ignorerats av många biltillverkare.
För det andra, förutom låg energieffektivitet, är motorer och batterier också två viktiga orsaker som begränsar utvecklingen av utökad räckvidd.
I systemet med förlängd räckvidd är motorn den enda kraftkällan för fordonet, men för 20 ~ 30 år sedan var tekniken för fordonsdrivmotorer inte mogen, och kostnaden var hög, volymen var relativt stor och kraften kunde inte driva fordonet ensamt.
Vid den tiden var situationen för batterier lik den för motorer. Varken energitätheten eller den enskilda kapaciteten kunde jämföras med dagens batteriteknik. Om man vill ha en hög kapacitet behöver man en större volym, vilket medför högre kostnader och tyngre fordonsvikt.
Tänk dig att om du för 30 år sedan monterade ett fordon med längre räckvidd enligt de tre elektriska indikatorerna för det ideala fordonet, så skulle kostnaden öka direkt.
Den utökade räckvidden drivs dock helt av motorn, och motorn har fördelarna med ingen momenthysteres, tystnad och så vidare. Innan utökad räckvidd populariserades inom personbilar användes den därför mer för fordon och fartyg som stridsvagnar, gigantiska gruvvagnar och ubåtar, vilka inte är känsliga för kostnad och volym och har högre krav på effekt, tystnad, momentant vridmoment etc.
Sammanfattningsvis är det inte orimligt av VD:n för Wei Pai och Volkswagen att säga att förlängd räckvidd är en efterbliven teknologi. I en tid av kraftigt ökande bränsledrivna fordon är förlängd räckvidd med högre kostnad och lägre effektivitet verkligen en efterbliven teknologi. Volkswagen och Great Wall (märket Wei) är också två traditionella märken som har vuxit upp i bränsleåldern.
Tiden har kommit till nuet. Även om det i princip inte sker någon kvalitativ skillnad mellan den nuvarande tekniken för utökad räckvidd och tekniken för utökad räckvidd för mer än 100 år sedan, är det fortfarande generatorer för utökad räckvidd, motordrivna fordon, som fortfarande kan kallas "bakåtsträvande teknik".
Men efter ett sekel har tekniken för utökad räckvidd äntligen kommit. Med den snabba utvecklingen av motor- och batteriteknik har de två ursprungliga mopparna blivit dess viktigaste konkurrenskraft, vilket utplånar nackdelarna med utökad räckvidd i bränsleåldern och börjar bita på bränslemarknaden.
3、Selektiv plug-in-blandning under urbana arbetsförhållanden och höghastighetsarbetsförhållanden med utökad räckvidd
För konsumenterna bryr de sig inte om den utökade räckvidden är bakåtsträvande teknik, utan vilken som är mer bränsleeffektiv och vilken som är bekvämare att köra.
Som nämnts ovan är räckviddsförlängaren seriekopplad. Räckviddsförlängaren kan inte driva fordonet direkt, och all kraft kommer från motorn.
Därför gör detta att fordon med system för utökad räckvidd har liknande körupplevelse och köregenskaper som rena spårvagnar. När det gäller strömförbrukning är den utökade räckvidden också lik den för ren el – låg strömförbrukning i stadsmiljö och hög strömförbrukning i höga hastigheter.
Mer specifikt, eftersom räckviddsförlängaren bara laddar batteriet eller förser motorn med ström, kan räckviddsförlängaren hållas inom ett relativt ekonomiskt hastighetsområde för det mesta. Även i det renodlade eldriftsläget (först förbrukar batteriets ström) kan räckviddsförlängaren inte ens starta eller producera bränsleförbrukning. Motorn i ett bränsledrivet fordon kan dock inte alltid arbeta inom ett fast hastighetsområde. Om du behöver köra om och accelerera måste du öka hastigheten, och om du sitter fast i en trafikstockning kommer du att gå på tomgång under lång tid.
Därför är energiförbrukningen (bränsleförbrukningen) vid längre räckvidd på låghastighetsvägar i stadstrafik under normala körförhållanden generellt lägre än för bränsleförbrukande fordon utrustade med samma motorvolym.
Men precis som med ren elektricitet är energiförbrukningen vid höga hastigheter högre än vid låga hastigheter. Tvärtom är energiförbrukningen för bränsledrivna fordon vid höga hastigheter lägre än vid stadskörning.
Det betyder att motorns energiförbrukning är högre under höga arbetsförhållanden, batteriet förbrukas snabbare och räckviddsförlängaren måste arbeta med "full belastning" under lång tid. Dessutom, på grund av förekomsten av batteripaket, är fordonsvikten hos fordon med förlängd räckvidd av samma storlek i allmänhet större än hos fordon med bränsleförbrukning.
Bränsledrivna fordon drar nytta av växellådans existens. Vid höga hastigheter kan fordonet gå upp i en högre växel, så att motorn håller ett ekonomiskt varvtal och energiförbrukningen är relativt lägre.
Därför är energiförbrukningen vid längre räckvidd under höga hastigheter generellt sett nästan densamma som för bränsleförbrukande fordon med samma motorvolym, eller till och med högre.
Efter att ha pratat om energiförbrukningsegenskaperna hos fordon med förlängd räckvidd och bränsle, finns det en hybridteknik som kan kombinera fördelarna med låghastighetsenergiförbrukning hos fordon med förlängd räckvidd och låghastighetsenergiförbrukning hos fordon med bränsle, och som kan ha en mer ekonomisk energiförbrukning i ett bredare hastighetsområde?
Svaret är ja, det vill säga, blanda ihop det.
Kort sagt är plug-in-hybridsystemet mer bekvämt. Jämfört med den utökade räckvidden kan den förra driva fordonet direkt med motorn under höga hastighetsförhållanden; Jämfört med bränsle kan plug-in-blandning också vara som utökad räckvidd. Motorn förser motorn med kraft och driver fordonet.
Dessutom har plug-in-hybridsystemet även hybridväxellådor (ECVT, DHT), vilket gör att motorns respektive effekt kan "integreras" för att klara av snabb acceleration eller högt effektbehov.
Men som man brukar säga, man kan bara få något om man ger upp det.
På grund av förekomsten av mekaniska transmissionsmekanismer är strukturen för plug-in-blandningen mer komplex och volymen relativt större. Därför är batterikapaciteten hos den utökade räckvidden större mellan plug-in-hybrider och modeller med förlängd räckvidd på samma nivå än hos plug-in-hybridmodeller, vilket också kan ge en längre ren elektrisk räckvidd. Om biltrafiken endast pendlar i stadsområden kan den utökade räckvidden till och med laddas utan att tankas.
Till exempel är batterikapaciteten för 2021 års Ideal One 40,5 kWh, och den ren elektriska långtidskörsträckan enligt NEDC är 188 km. Batterikapaciteten för Mercedes Benz gle 350 e (plug-in hybridversion) och BMW X5 xdrive45e (plug-in hybridversion) i närheten av sin storlek är bara 31,2 kWh respektive 24 kWh, och den ren elektriska långtidskörsträckan enligt NEDC är bara 103 km respektive 85 km.
Anledningen till att BYDs DM-I-modell är så populär just nu är till stor del att batterikapaciteten hos den tidigare modellen är större än hos den gamla DM-modellen, och till och med överstiger den hos modellen med utökad räckvidd på samma nivå. Pendling i städer kan uppnås genom att endast använda el och ingen olja, och kostnaden för att använda bil kommer att minska i motsvarande grad.
Sammanfattningsvis kräver laddhybrider (hybrider) med mer komplex struktur, för nybyggda fordon, inte bara en längre förforsknings- och utvecklingscykel, utan också ett stort antal tillförlitlighetstester på hela laddhybridsystemet, vilket uppenbarligen inte är snabbt i tid.
Med den snabba utvecklingen av batteri- och motorteknik har utökad räckvidd med enklare struktur blivit en "genväg" för nya bilar, som direkt passerar den svåraste kraftdelen av biltillverkningen.
Men för den nya energiomvandlingen av traditionella bilföretag vill de uppenbarligen inte ge upp kraft-, transmissions- och andra system som de har investerat många års energi (mänskliga och ekonomiska resurser) i forskning och utveckling, och sedan börja om från början.
Hybridteknik, som laddhybrid, som inte bara kan utnyttja spillvärmen från fordonskomponenter som motor och växellåda fullt ut, utan också kraftigt minska bränsleförbrukningen, har blivit ett vanligt val för traditionella fordonsföretag både hemma och utomlands.
Därför, oavsett om det är en laddhybrid eller en förlängd räckvidd, är det faktiskt ett omsättningssystem under flaskhalsperioderna för den nuvarande batteritekniken. När problemen med batteriets räckvidd och effektiv energiåtervinning är helt lösta i framtiden, kommer bränsleförbrukningen att försvinna helt. Hybridteknik som förlängd räckvidd och laddhybrid kan bli kraftläget för en del specialutrustning.
Publiceringstid: 19 juli 2022