Vai paplašinātā darbības rādiusa tehnoloģija ir atpakaļejoša?
Pagājušajā nedēļā Huawei Ju Čendons intervijā sacīja, ka "ir muļķības apgalvot, ka pagarinātā darbības rādiusa transportlīdzeklis nav pietiekami attīstīts. Pagarinātā darbības rādiusa režīms pašlaik ir vispiemērotākais jaunās enerģijas transportlīdzekļa režīms."
Šis paziņojums atkal izraisīja karstas diskusijas starp nozari un patērētājiem par paplašināto hibrīdtehnoloģiju (turpmāk tekstā — paplašinātais process). Savu viedokli ir pauduši vairāki autouzņēmumu vadītāji, piemēram, Ideal izpilddirektors Li Sjans, Weima izpilddirektors Šeņs Hui un WeiPai izpilddirektors Li Ruifengs.
Zīmola Wei izpilddirektors Li Ruifengs tieši sarunājās ar Ju Čendonu vietnē Weibo, sakot, ka "dzelzs ražošanai joprojām jābūt sarežģītai, un nozarē valda vienprātība, ka programmu pievienošanas hibrīdtehnoloģija ir atpalikusi." Turklāt zīmola Wei izpilddirektors nekavējoties iegādājās M5 testēšanai, pievienojot diskusijai vēl vienu šaujampulvera smaku.
Patiesībā pirms šī diskusiju viļņa par to, "vai pieaugums ir atpakaļejošs", arī Ideal un Volkswagen vadītājiem bija "karsta diskusija" par šo jautājumu. Volkswagen China izpilddirektors Fengs Sihans tieši paziņoja, ka "palielinājuma programma ir sliktākais risinājums".
Aplūkojot vietējo automašīnu tirgu pēdējos gados, var secināt, ka jaunās automašīnas parasti izvēlas divas jaudas formas – pagarinātu nobraukumu vai tīru elektrību – un reti izmanto plug-in hibrīda jaudu. Turpretī tradicionālie automašīnu ražotāji, gluži pretēji, piedāvā jaunus enerģijas produktus ar tīru elektrību vai plug-in hibrīda jaudu, un tiem vispār "nerūp" pagarināts nobraukums.
Tomēr, tā kā arvien vairāk jaunu automašīnu tirgū ievieš paplašinātā nobraukuma sistēmu un parādās tādas populāras automašīnas kā Ideal One un Enjie M5, paplašinātais nobraukums pakāpeniski kļūst pazīstams patērētājiem un mūsdienās tirgū ir kļuvis par plaši izplatītu hibrīda formu.
Pagarināta nobraukuma straujā attīstība neizbēgami ietekmēs tradicionālo automašīnu ražotāju degvielas un hibrīdmodeļu pārdošanas apjomus, kas ir strīda pamatā starp iepriekšminētajiem tradicionālo automašīnu ražotājiem un jaunbūvētajām automašīnām.
Tātad, vai paplašinātā nobraukuma tehnoloģija ir atpakaļejoša tehnoloģija? Kāda ir atšķirība no plug-in tehnoloģijas? Kāpēc jaunās automašīnas izvēlas paplašināto nobraukuma diapazonu? Uz šiem jautājumiem Če Dunsi atrada atbildes pēc padziļinātas abu tehnisko ceļu izpētes.
1. Paplašinātajam diapazonam un spraudņa miksēšanai ir viena un tā pati sakne, un paplašinātā diapazona struktūra ir vienkāršāka.
Pirms apspriest palielināta nobraukuma un plug-in hibrīda modeļus, vispirms iepazīstināsim ar šiem diviem jaudas veidiem.
Saskaņā ar valsts standarta dokumentu "Elektrotransportlīdzekļu terminoloģija" (gb/t 19596-2017) elektrotransportlīdzekļi tiek iedalīti tīros elektriskajos transportlīdzekļos (turpmāk tekstā - tīri elektriskie transportlīdzekļi) un hibrīdos elektriskajos transportlīdzekļos (turpmāk tekstā - hibrīdie elektrotransportlīdzekļi).
Hibrīdautomobiļus var iedalīt secīgās, paralēlās un hibrīdās transportlīdzekļos atkarībā no jaudas struktūras. Secīgās piedziņas tips nozīmē, ka transportlīdzekļa piedziņas spēku nodrošina tikai motors; paralēlās piedziņas tips nozīmē, ka transportlīdzekļa piedziņas spēku nodrošina gan motors, gan dzinējs vienlaikus vai atsevišķi; hibrīda tips attiecas uz diviem braukšanas režīmiem – secīgām/paralēlām – vienlaikus.
Nobraukuma pagarinātājs ir sērijveida hibrīds. Nobraukuma pagarinātājs, kas sastāv no dzinēja un ģeneratora, uzlādē akumulatoru, un akumulators darbina riteņus, vai arī nobraukuma pagarinātājs tieši piegādā jaudu motoram, lai tas darbinātu transportlīdzekli.
Tomēr interpolācijas un sajaukšanas koncepcija ir samērā sarežģīta. Runājot par elektrotransportlīdzekļiem, hibrīdus var iedalīt arī ārēji uzlādējamos hibrīdos un ārēji neuzlādējamos hibrīdos atkarībā no ārējās uzlādes jaudas.
Kā norāda nosaukums, ja vien ir uzlādes ports un to var uzlādēt ārēji, tas ir ārēji uzlādējams hibrīds, ko var saukt arī par "spraudņa hibrīdu". Saskaņā ar šo klasifikācijas standartu paplašinātais darbības rādiuss ir sava veida interpolācija un sajaukšana.
Līdzīgi, ārēji neuzlādējamam hibrīdam nav uzlādes porta, tāpēc to nevar uzlādēt ārēji. Tas var uzlādēt akumulatoru tikai caur dzinēju, kinētiskās enerģijas atgūšanu un citām metodēm.
Tomēr pašlaik hibrīda tipa sistēmas tirgū galvenokārt atšķiras ar jaudas struktūru. Šobrīd spraudkontakta hibrīda sistēma ir paralēla vai hibrīda hibrīda hibrīda sistēma. Salīdzinot ar pagarinātā nobraukuma (sērijveida) sistēmu, spraudkontakta hibrīda (hibrīda) dzinējs var ne tikai nodrošināt elektroenerģiju akumulatoriem un motoriem, bet arī tieši vadīt transportlīdzekļus, izmantojot hibrīda transmisiju (ECVT, DHT utt.), un veidot kopīgu spēku ar motoru transportlīdzekļu vadīšanai.
Tādas hibrīdsistēmas, piemēram, Great Wall Lemon hibrīdsistēma, Geely Raytheon hibrīdsistēma un BYD DM-I, visas ir hibrīdsistēmas.
Nobraukuma pagarinātāja dzinējs nevar tieši vadīt transportlīdzekli. Tam ir jāģenerē elektrība, izmantojot ģeneratoru, jāuzglabā elektrība akumulatorā vai tieši jāpievada motoram. Motors kā vienīgais visa transportlīdzekļa piedziņas spēka avots nodrošina jaudu transportlīdzeklim.
Tāpēc trīs galvenās nobraukuma palielinātāja sistēmas daļas — nobraukuma palielinātājs, akumulators un motors — nav mehāniski savienotas, bet visas ir savienotas elektriski, tāpēc kopējā struktūra ir samērā vienkārša; spraudņa hibrīda sistēmas struktūra ir sarežģītāka, un tai nepieciešama dažādu dinamisko domēnu savienošana, izmantojot mehāniskas sastāvdaļas, piemēram, pārnesumkārbu.
Vispārīgi runājot, lielākajai daļai hibrīdsistēmas mehāniskās transmisijas komponentu ir raksturīgi augsti tehniski šķēršļi, ilgs pieteikšanās cikls un patentu kopums. Ir acīmredzams, ka jaunām automašīnām, kas "meklē ātrumu", nav laika iedarbināt pārnesumus.
Tomēr tradicionālajiem degvielas transportlīdzekļu uzņēmumiem mehāniskā transmisija ir viena no viņu stiprajām pusēm, un tiem ir dziļa tehniskā uzkrāšana un masveida ražošanas pieredze. Tuvojoties elektrifikācijas vilnim, tradicionālajiem auto uzņēmumiem acīmredzami nav iespējams atteikties no gadu desmitiem vai pat gadsimtiem ilgas tehnoloģiju uzkrāšanas un sākt no jauna.
Galu galā, ir grūti veikt lielu pagriezienu.
Tāpēc vienkāršāka paplašināta darbības rādiusa struktūra ir kļuvusi par labāko izvēli jauniem transportlīdzekļiem, un spraudņa hibrīds, kas var ne tikai pilnībā izmantot mehāniskās transmisijas radīto siltumu un samazināt enerģijas patēriņu, ir kļuvis par pirmo izvēli tradicionālo transportlīdzekļu uzņēmumu pārveidošanai.
2. Paplašinātais darbības rādiuss sākās pirms simts gadiem, un motora akumulators kādreiz bija velkama pudele.
Pēc tam, kad tika precizēta atšķirība starp plug-in hibrīdu un pagarinātu nobraukuma diapazonu, kā arī tas, kāpēc jaunām automašīnām parasti izvēlas pagarinātu nobraukuma diapazonu, tradicionālie automašīnu ražotāji izvēlas plug-in hibrīdu.
Tātad, paplašinātā diapazonā, vai vienkārša struktūra nozīmē atpalicību?
Pirmkārt, laika ziņā paplašināts darbības rādiuss patiešām ir atpalikusi tehnoloģija.
Pagarināta nobraukuma vēsture aizsākās 19. gadsimta beigās, kad Porsche dibinātājs Ferdinands Porše uzbūvēja pasaulē pirmo sērijveida hibrīdautomobiļu Lohner Porsche.
Lohner Porsche ir elektrisks transportlīdzeklis. Transportlīdzekļa piedziņai uz priekšējās ass ir divi rumbas motori. Tomēr īsā nobraukuma dēļ Ferdinands Porsche uzstādīja divus ģeneratorus, lai palielinātu transportlīdzekļa nobraukumu, kas izveidoja sērijveida hibrīda sistēmu un kļuva par nobraukuma palielināšanas priekšteci.
Tā kā paplašinātā darbības rādiusa tehnoloģija pastāv jau vairāk nekā 120 gadus, kāpēc tā nav strauji attīstījusies?
Pirmkārt, paplašinātā darbības rādiusa sistēmā motors ir vienīgais riteņa enerģijas avots, un paplašinātā darbības rādiusa ierīci var uzskatīt par lielu saules enerģijas uzlādes krātuvi. Pirmais izmanto fosilo kurināmo un izvada elektroenerģiju, bet otrais izmanto saules enerģiju un izvada elektroenerģiju.
Tāpēc darbības rādiusa pagarinātāja galvenā funkcija ir pārveidot enerģijas veidu, vispirms pārveidojot fosilā kurināmā esošo ķīmisko enerģiju elektroenerģijā un pēc tam, izmantojot motoru, pārveidojot elektrisko enerģiju kinētiskajā enerģijā.
Saskaņā ar fizikas pamatzināšanām enerģijas pārveidošanas procesā neizbēgami notiks noteikts patēriņš. Visā paplašinātā darbības rādiusa sistēmā ir iesaistītas vismaz divas enerģijas pārveidošanas (ķīmiskā enerģija, elektriskā enerģija, kinētiskā enerģija), tāpēc paplašinātā darbības rādiusa energoefektivitāte ir relatīvi zemāka.
Degvielas transportlīdzekļu straujās attīstības laikmetā tradicionālie automašīnu ražotāji koncentrējas uz dzinēju ar augstāku degvielas ekonomiju un pārnesumkārbu ar augstāku transmisijas efektivitāti izstrādi. Kurš uzņēmums tajā laikā varētu uzlabot dzinēja termisko efektivitāti par 1% vai pat tuvu Nobela prēmijas līmenim?
Tāpēc daudzi automašīnu ražotāji ir atstājuši novārtā un ignorējuši paplašinātā darbības rādiusa jaudas struktūru, kas nevar uzlabot, bet gan samazināt energoefektivitāti.
Otrkārt, papildus zemai energoefektivitātei, motori un akumulatori ir arī divi galvenie iemesli, kas ierobežo paplašinātas darbības rādiusa attīstību.
Paplašinātā darbības rādiusa sistēmā motors ir vienīgais transportlīdzekļa enerģijas avots, taču pirms 20–30 gadiem transportlīdzekļa piedziņas motora tehnoloģija nebija nobriedusi, izmaksas bija augstas, apjoms bija salīdzinoši liels, un jauda nevarēja vadīt transportlīdzekli vienu pašu.
Tolaik akumulatora situācija bija līdzīga motora situācijai. Ne enerģijas blīvums, ne atsevišķā akumulatora ietilpība nebija salīdzināma ar pašreizējo akumulatoru tehnoloģiju. Ja vēlaties lielu ietilpību, ir nepieciešams lielāks tilpums, kas savukārt radīs lielākas izmaksas un lielāku transportlīdzekļa svaru.
Iedomājieties, ka pirms 30 gadiem, ja jūs saliktu pagarināta nobraukuma transportlīdzekli atbilstoši ideālā modeļa trim elektriskajiem indikatoriem, izmaksas pieaugtu uzreiz.
Tomēr paplašināto diapazonu pilnībā nodrošina motors, un motoram ir tādas priekšrocības kā griezes momenta histerēzes neesamība, klusums utt. Tāpēc pirms paplašinātā diapazona popularizēšanas vieglo automašīnu jomā tas vairāk tika piemērots transportlīdzekļiem un kuģiem, piemēram, tankiem, milzu kalnrūpniecības automašīnām, zemūdenēm, kas nav jutīgi pret izmaksām un apjomu, un kuriem ir augstākas prasības attiecībā uz jaudu, klusumu, momentāno griezes momentu utt.
Noslēgumā jāsaka, ka Wei Pai un Volkswagen izpilddirektoram nav nepamatoti apgalvot, ka palielināts nobraukuma attālums ir atpalikusi tehnoloģija. Degvielas transportlīdzekļu straujās attīstības laikmetā palielināts nobraukuma attālums ar augstākām izmaksām un zemāku efektivitāti patiešām ir atpalikusi tehnoloģija. Volkswagen un Great Wall (Wei zīmols) arī ir divi tradicionāli zīmoli, kas ir izauguši degvielas laikmetā.
Laiks ir pienācis tagadnē. Lai gan principā nav kvalitatīvu atšķirību starp pašreizējo paplašinātā darbības rādiusa tehnoloģiju un paplašinātā darbības rādiusa tehnoloģiju pirms vairāk nekā 100 gadiem, tā joprojām ir paplašinātā darbības rādiusa ģeneratora enerģijas ražošana, motorizēti transportlīdzekļi, ko joprojām var saukt par "atpalikušu tehnoloģiju".
Tomēr pēc gadsimta beidzot ir parādījusies paplašinātā nobraukuma tehnoloģija. Līdz ar straujo motoru un akumulatoru tehnoloģiju attīstību, divi sākotnējie dzinēji ir kļuvuši par tās svarīgāko konkurētspēju, novēršot paplašinātā nobraukuma trūkumus degvielas laikmetā un sākot ietekmēt degvielas tirgu.
3. Selektīva spraudkontakta sajaukšana pilsētas darba apstākļos un paplašināta darbības rādiusa ātrgaitas darba apstākļos
Patērētājiem nav svarīgi, vai palielinātais nobraucamais attālums ir saistīts ar atpakaļejošu tehnoloģiju, bet gan tas, kurš modelis ir degvielas ziņā efektīvāks un ar kuru ir ērtāk braukt.
Kā minēts iepriekš, nobraukuma pagarinātājs ir sērijveida struktūra. Nobraukuma pagarinātājs nevar tieši vadīt transportlīdzekli, un visa jauda nāk no motora.
Tādēļ transportlīdzekļiem ar palielināta nobraukuma sistēmu ir līdzīga braukšanas pieredze un braukšanas raksturlielumi kā tīriem tramvajiem. Arī enerģijas patēriņa ziņā palielinātais nobraukuma diapazons ir līdzīgs tīrai elektrībai – zems enerģijas patēriņš pilsētas apstākļos un augsts enerģijas patēriņš lielā ātrumā.
Konkrētāk, tā kā nobraukuma pagarinātājs tikai uzlādē akumulatoru vai piegādā enerģiju motoram, nobraukuma pagarinātāju lielākoties var uzturēt relatīvi ekonomiskā ātruma diapazonā. Pat tīras elektriskās prioritātes režīmā (vispirms patērējot akumulatora enerģiju) nobraukuma pagarinātājs pat nevar iedarbināties un nerada degvielas patēriņu. Tomēr degvielas transportlīdzekļa dzinējs ne vienmēr var darboties fiksētā ātruma diapazonā. Ja nepieciešams apdzīt un paātrināties, ir jāpalielina ātrums, un, ja esat iestrēdzis sastrēgumā, jūs ilgu laiku darbosieties tukšgaitā.
Tāpēc normālos braukšanas apstākļos palielināta nobraukuma enerģijas patēriņš (degvielas patēriņš) uz lēnas braukšanas ātruma pilsētas ceļiem parasti ir zemāks nekā transportlīdzekļiem ar tādu pašu tilpumu, kas aprīkoti ar degvielas dzinēju.
Tomēr, tāpat kā tīras elektrības gadījumā, enerģijas patēriņš lielā ātrumā ir lielāks nekā mazā ātrumā; gluži pretēji, degvielas transportlīdzekļu enerģijas patēriņš lielā ātrumā ir mazāks nekā pilsētas apstākļos.
Tas nozīmē, ka ātrgaitas darba apstākļos motora enerģijas patēriņš ir lielāks, akumulatora enerģija tiek patērēta ātrāk, un nobraukuma pagarinātājam ilgstoši būs jādarbojas ar "pilnu slodzi". Turklāt akumulatoru bloku esamības dēļ tāda paša izmēra palielināta nobraukuma transportlīdzekļu svars parasti ir lielāks nekā degvielas transportlīdzekļu svars.
Degvielas transportlīdzekļiem ir priekšrocība, ka pārnesumkārba ir pieejama. Liela ātruma apstākļos transportlīdzeklis var pārslēgties uz augstāku pārnesumu, lai dzinējs darbotos ar ekonomisku ātrumu un enerģijas patēriņš būtu relatīvi zemāks.
Tāpēc kopumā palielināta attāluma enerģijas patēriņš lielātruma darba apstākļos ir gandrīz tāds pats kā degvielas transportlīdzekļiem ar tādu pašu tilpumu vai pat lielāks.
Pēc tam, kad tika runāts par paplašinātā darbības rādiusa un degvielas enerģijas patēriņa raksturlielumiem, vai pastāv hibrīdtehnoloģija, kas var apvienot paplašinātā darbības rādiusa transportlīdzekļu zema ātruma enerģijas patēriņa un degvielas transportlīdzekļu zema ātruma enerģijas patēriņa priekšrocības, un vai tai var būt ekonomiskāks enerģijas patēriņš plašākā ātruma diapazonā?
Atbilde ir jā, tas ir, sajauciet to.
Īsāk sakot, plug-in hibrīda sistēma ir ērtāka. Salīdzinot ar paplašināto nobraukuma diapazonu, pirmā var vadīt transportlīdzekli tieši ar dzinēju lielā ātrumā; salīdzinot ar degvielu, plug-in hibrīda sistēma var būt arī kā paplašināts nobraukuma diapazons. Dzinējs piegādā jaudu motoram un darbina transportlīdzekli.
Turklāt spraudkontakta hibrīda sistēmai ir arī hibrīdas transmisijas (ECVT, DHT), kas ļauj motora un dzinēja attiecīgajai jaudai panākt "integrāciju", lai tiktu galā ar strauju paātrinājumu vai lielu jaudas pieprasījumu.
Bet, kā saka, kaut ko var iegūt tikai tad, ja no tā atsakās.
Mehāniskās transmisijas mehānisma esamības dēļ spraudkontakta hibrīda un pagarinātā nobraukuma modeļiem vienā līmenī pagarinātā nobraukuma modeļa akumulatora ietilpība ir lielāka nekā spraudkontakta hibrīda modeļa akumulatora ietilpība, kas var nodrošināt arī lielāku tīra elektriskā nobraukuma nobraukumu. Ja automašīna pārvietojas tikai pilsētvidē, pagarinātā nobraukuma modeli var uzlādēt pat bez degvielas uzpildes.
Piemēram, 2021. gada ideālā modeļa akumulatora jauda ir 40,5 kWh, un tīra elektriskā nobraukuma nobraukums saskaņā ar NEDC ir 188 km. Mercedes Benz gle 350 e (plug-in hibrīda versija) un BMW X5 xdrive45e (plug-in hibrīda versija) akumulatora jauda, kas ir tuvu šāda izmēra modeļiem, ir tikai 31,2 kWh un 24 kWh, un tīra elektriskā nobraukuma nobraukums saskaņā ar NEDC ir tikai 103 km un 85 km.
Iemesls, kāpēc BYD DM-I modelis šobrīd ir tik populārs, lielā mērā ir tāpēc, ka iepriekšējā modeļa akumulatora ietilpība ir lielāka nekā vecajam DM modelim un pat pārsniedz tāda paša līmeņa pagarinātā nobraukuma modeļa ietilpību. Pilsētās var pārvietoties, izmantojot tikai elektrību un neizmantojot eļļu, un automašīnu lietošanas izmaksas attiecīgi samazināsies.
Rezumējot, jaunražotiem transportlīdzekļiem ar sarežģītāku konstrukciju spraudkontakta hibrīdam (hibrīdam) ir nepieciešams ne tikai ilgāks pirmsizpētes un izstrādes cikls, bet arī liels skaits uzticamības testu visai spraudkontakta hibrīdsistēmai, kas acīmredzami nav īslaicīgs process.
Līdz ar akumulatoru un motoru tehnoloģiju straujo attīstību, vienkāršākas konstrukcijas izmantošana nobraucamā attāluma palielināšanai ir kļuvusi par "īsceļu" jaunām automašīnām, tieši pārejot uz sarežģītāko jaudas daļu automašīnu būvē.
Taču tradicionālo autobūves uzņēmumu jaunās enerģijas pārveides ietvaros viņi acīmredzami nevēlas atteikties no enerģijas, transmisijas un citām sistēmām, kuru pētniecībā un attīstībā viņi ir ieguldījuši daudzus gadus enerģijas (cilvēkresursu un finanšu resursu), un pēc tam sākt no nulles.
Hibrīdtehnoloģijas, piemēram, spraudņa hibrīds, kas var ne tikai pilnībā izmantot degvielas transportlīdzekļu sastāvdaļu, piemēram, dzinēja un pārnesumkārbas, radīto siltumu, bet arī ievērojami samazināt degvielas patēriņu, ir kļuvušas par tradicionālo transportlīdzekļu uzņēmumu izplatītu izvēli gan mājās, gan ārzemēs.
Tāpēc neatkarīgi no tā, vai tas ir plug-in hibrīds vai pagarināts darbības rādiuss, tā faktiski ir apgrozījuma shēma pašreizējo akumulatoru tehnoloģiju sašaurinājuma periodā. Kad nākotnē tiks pilnībā atrisinātas akumulatora darbības rādiusa un enerģijas papildināšanas efektivitātes problēmas, degvielas patēriņš tiks pilnībā novērsts. Hibrīdtehnoloģijas, piemēram, pagarināts darbības rādiuss un plug-in hibrīds, varētu kļūt par dažu īpašu iekārtu jaudas režīmu.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 19. jūlijs