Onko laajennettu kantama taaksepäin tehty teknologia?
Viime viikolla Huawei Yu Chengdong sanoi haastattelussa, että "on hölynpölyä sanoa, ettei pidennetty kantama -ajoneuvo ole tarpeeksi edistyksellinen. Pidennetty kantama -tila on tällä hetkellä sopivin uusi energiamuoto ajoneuvolle."
Tämä lausunto käynnisti jälleen kiivaan keskustelun alan ja kuluttajien välillä lisätystä hybriditeknologiasta (jäljempänä lisätty prosessi). Useat autoyritysten johtajat, kuten Idealin toimitusjohtaja Li Xiang, Weiman toimitusjohtaja Shen Hui ja WeiPain toimitusjohtaja Li Ruifeng, ovat ilmaisseet näkemyksensä.
Wei-brändin toimitusjohtaja Li Ruifeng keskusteli suoraan Yu Chengdongin kanssa Weibossa ja sanoi, että "raudan valmistuksen täytyy edelleen olla vaikeaa, ja alan yksimielisyys on, että ohjelmien lisäämisen hybriditeknologia on takapajuista". Lisäksi Wei-brändin toimitusjohtaja osti heti testattavaksi M5:n, mikä toi keskusteluun uuden ruudinhajun.
Itse asiassa ennen tätä keskusteluaaltoa "onko korotus taaksepäin", Idealin ja Volkswagenin johtajat kävivät myös "kiivasta keskustelua" tästä asiasta. Volkswagen Kiinan toimitusjohtaja Feng Sihan sanoi suoraan, että "korotusohjelma on huonoin ratkaisu".
Tarkasteltaessa kotimaisia automarkkinoita viime vuosina voidaan havaita, että uudet autot valitsevat yleensä kaksi voimanlähdettä: pidennetyn toimintasäteen tai puhtaan sähkön, ja harvoin käyttävät ladattavaa hybridivoimaa. Perinteiset autovalmistajat taas valitsevat uudet energiatuotteet joko puhtaasti sähköllä tai ladattavalla hybridillä, eivätkä välitä pidennetystä toimintasäteestä lainkaan.
Yhä useamman uuden auton tullessa markkinoille pidennettyä toimintasädettä hyödyntävän järjestelmän ja suosittujen autojen, kuten Ideal One ja Enjie M5, esiinmarssin myötä pidennetty toimintasäde on vähitellen tullut kuluttajien tuntemaksi ja siitä on tullut valtavirtahybridimuoto markkinoilla nykyään.
Pidennetyn toimintasäteen nopea nousu vaikuttaa varmasti perinteisten autovalmistajien polttoaine- ja hybridimallien myyntiin, mikä on edellä mainittujen perinteisten autovalmistajien ja uusien autojen välisen kiistan perimmäinen syy.
Onko pidennetty toimintasäde siis taaksepäin suuntautuvaa teknologiaa? Mitä eroa on ladattavalla akulla varustetulla autolla? Miksi uudet autot valitsevat pidennettyä toimintasädettä? Näihin kysymyksiin Che Dongxi löysi vastauksia tutkittuaan perusteellisesti kahta teknistä vaihtoehtoa.
1. Laajennettu äänialue ja plug-in-miksaus ovat samaa juuritasoa, ja laajennetun äänialueen rakenne on yksinkertaisempi.
Ennen kuin keskustelemme pidennettyä toimintasädettä ja ladattavaa hybridiä ajavista vaihtoehdoista, esitellään ensin nämä kaksi tehomuotoa.
Sähköajoneuvojen terminologiaa koskevan kansallisen standardin (gb/t 19596-2017) mukaan sähköajoneuvot jaetaan täyssähköajoneuvoihin (jäljempänä täyssähköajoneuvot) ja hybridiajoneuvoihin (jäljempänä hybridiajoneuvot).
Hybridiajoneuvot voidaan jakaa tehorakenteen mukaan sarja-, rinnakkais- ja hybridiajoneuvoihin. Sarjatyyppi tarkoittaa, että ajoneuvon käyttövoima tulee yksinomaan moottorista; Rinnakkaistyyppi tarkoittaa, että ajoneuvon käyttövoima tulee moottorista ja polttoaineesta samanaikaisesti tai erikseen; Hybridityyppi viittaa kahteen ajotapaan, sarjaan/rinnakkain samanaikaisesti.
Toimintasäteen pidentäjä on sarjahybridi. Toimintasäteen pidentäjä koostuu moottorista ja generaattorista, jotka lataavat akkua, ja akku pyörittää pyöriä, tai toimintasäteen pidentäjä syöttää virtaa suoraan moottorille ajoneuvon liikuttamiseksi.
Interpoloinnin ja sekoittamisen käsite on kuitenkin suhteellisen monimutkainen. Sähköajoneuvojen osalta hybridit voidaan jakaa myös ulkoisesti ladattaviin hybrideihin ja ei-ulkoisesti ladattaviin hybrideihin ulkoisen latauskapasiteetin mukaan.
Kuten nimestä voi päätellä, niin kauan kuin autossa on latausportti ja se voidaan ladata ulkoisesti, se on ulkoisesti ladattava hybridi, jota voidaan kutsua myös "plug-in-hybridiksi". Tämän luokittelustandardin mukaan pidennetty toimintasäde on eräänlaista interpolointia ja miksausta.
Samoin ulkoisesti lataamattomassa hybridiautossa ei ole latausporttia, joten sitä ei voi ladata ulkoisesti. Se voi ladata akun vain moottorin, liike-energian talteenoton ja muiden menetelmien avulla.
Tällä hetkellä hybridimalli erottuu kuitenkin markkinoiden tehorakenteesta. Tällä hetkellä ladattava hybridijärjestelmä on rinnakkais- tai hybridijärjestelmä. Pidennettyyn toimintasäteeseen (sarjamalli) verrattuna ladattava hybridimoottori (hybridi) voi paitsi tuottaa sähköenergiaa akkuihin ja moottoreihin, myös ajaa ajoneuvoja suoraan hybridivaihteiston (ECVT, DHT jne.) kautta ja muodostaa yhteisvoiman moottorin kanssa ajoneuvojen ajamiseksi.
Ladattavat hybridijärjestelmät, kuten Great Wall Lemon -hybridijärjestelmä, Geely Raytheon -hybridijärjestelmä ja BYD DM-I, ovat kaikki hybridijärjestelmiä.
Toimintasädettä pidentävän yksikön moottori ei voi suoraan ajaa ajoneuvoa. Sen on tuotettava sähköä generaattorin kautta, varastoitava sähkö akkuun tai syötettävä se suoraan moottorille. Moottori, koko ajoneuvon käyttövoiman ainoana lähdeenä, tarjoaa ajoneuvolle virtaa.
Siksi toimintasäteen pidentäjäjärjestelmän kolme pääosaa – toimintasäteen pidentäjä, akku ja moottori – eivät ole mekaanisesti yhteydessä toisiinsa, vaan ne ovat kaikki sähköisesti kytkettyjä, joten kokonaisrakenne on suhteellisen yksinkertainen. Ladattavan hybridijärjestelmän rakenne on monimutkaisempi, ja se vaatii eri dynaamisten alueiden välistä kytkentää mekaanisten komponenttien, kuten vaihteiston, kautta.
Yleisesti ottaen useimmilla hybridijärjestelmän mekaanisilla voimansiirtokomponenteilla on korkeat tekniset esteet, pitkä hakusykli ja patenttipooli. On selvää, että "nopeutta tavoittelevilla" uusilla autoilla ei ole aikaa käynnistyä vaihteilla.
Perinteisille polttoaineajoneuvoyrityksille mekaaninen voimansiirto on kuitenkin yksi niiden vahvuuksista, ja niillä on syvällinen tekninen kertyminen ja massatuotannon kokemus. Kun sähköistymisen aalto lähestyy, perinteisten autoyritysten on ilmeisen mahdotonta luopua vuosikymmenten tai jopa vuosisatojen teknologian kertymisestä ja aloittaa alusta.
Loppujen lopuksi on vaikea tehdä isoa U-käännöstä.
Siksi yksinkertaisempi laajennetun kantaman rakenne on tullut parhaaksi valinnaksi uusille ajoneuvoille, ja plug-in-hybridi, joka ei ainoastaan hyödynnä mekaanisen voimansiirron hukkalämpöä täysimääräisesti ja vähennä energiankulutusta, on tullut ensisijainen valinta perinteisten ajoneuvoyritysten muutoksessa.
2. Laajennettu toimintasäde alkoi sata vuotta sitten, ja moottorin akku oli aikoinaan pullonmuotoinen.
Selvitettyään ladattavan hybridin ja pidennettyä toimintasädettä edustavan auton välisen eron ja sen, miksi uudet autot yleensä valitsevat pidennettyä toimintasädettä, perinteiset autovalmistajat valitsevat ladattavan hybridin.
Tarkoittaako yksinkertainen rakenne siis laajennetulla alueella jälkeenjääneisyyttä?
Ensinnäkin, ajallisesti tarkasteltuna laajennettu kantama on todellakin taaksepäin mennyt teknologia.
Pidennetyn toimintamatkan historia juontaa juurensa 1800-luvun loppuun, jolloin Porschen perustaja Ferdinand Porsche rakensi maailman ensimmäisen sarjatuotantoisen hybridiauton, Lohner Porschen.
Lohner Porsche on sähköauto. Etuakselilla on kaksi napamoottoria ajoneuvon voimanlähteenä. Lyhyen toimintasäteen vuoksi Ferdinand Porsche asensi kuitenkin kaksi generaattoria parantaakseen ajoneuvon toimintasädettä, mikä muodosti sarjahybridijärjestelmän ja siitä tuli toimintasäteen pidennyksen edeltäjä.
Koska pidennettyä kantamaa edustavaa teknologiaa on ollut olemassa yli 120 vuotta, miksi se ei ole kehittynyt nopeasti?
Ensinnäkin pidennettyä toimintasädettä käyttävässä järjestelmässä moottori on ainoa voimanlähde pyörässä, ja pidennettyä toimintasädettä käyttävä laite voidaan tulkita suureksi aurinkolatauslaitteistoksi. Ensimmäinen syöttää fossiilisia polttoaineita ja tuottaa sähköenergiaa, kun taas jälkimmäinen syöttää aurinkoenergiaa ja tuottaa sähköenergiaa.
Siksi kantaman pidentäjän olennainen tehtävä on muuntaa energiatyyppi ensin fossiilisten polttoaineiden kemiallinen energia sähköenergiaksi ja sitten muuntaa sähköenergia kineettiseksi energiaksi moottorin avulla.
Fysiikan perustiedon mukaan energian muuntamisprosessissa tapahtuu väistämättä tietty kulutus. Koko pidennettyyn toimintasäteeseen kuuluu vähintään kaksi energianmuunnosta (kemiallinen energia, sähköenergia, kineettinen energia), joten pidennettyyn toimintasäteeseen perustuvan järjestelmän energiatehokkuus on suhteellisen alhainen.
Polttoaineajoneuvojen voimakkaan kehityksen aikakaudella perinteiset autovalmistajat keskittyvät kehittämään polttoainetehokkaampia moottoreita ja vaihteistoja, joilla on korkeampi vaihteiston hyötysuhde. Mikä yritys voisi tuolloin parantaa moottorin lämpötehokkuutta 1 prosentilla tai jopa lähelle Nobel-palkintoa?
Siksi pidennettyjen toimintasäteiden tehorakenne, joka ei voi parantaa vaan heikentää energiatehokkuutta, on jäänyt monien autovalmistajien huomiotta ja sivuutettu.
Toiseksi, alhaisen energiatehokkuuden lisäksi moottorit ja akut ovat kaksi merkittävää syytä, jotka rajoittavat pidennettyjen toimintasäteiden kehitystä.
Laajennetun kantaman järjestelmässä moottori on ainoa ajoneuvon voimanlähde, mutta 20–30 vuotta sitten ajoneuvojen käyttömoottorien teknologia ei ollut vielä kypsä, ja kustannukset olivat korkeat, tilavuus suhteellisen suuri, eikä teho riittänyt pelkästään ajoneuvon ajamiseen.
Tuolloin akun tilanne oli samanlainen kuin moottorin. Sen enempää energiatiheys kuin yksittäisen akun kapasiteettikaan eivät olleet verrattavissa nykyiseen akkuteknologiaan. Jos halutaan suuri kapasiteetti, tarvitaan suurempi tilavuus, mikä tuo mukanaan kalliimpia kustannuksia ja painavamman ajoneuvon.
Kuvittele, että 30 vuotta sitten, jos kokoisit pidennettyä toimintasädettä omaavan ajoneuvon ihanteellisen ajoneuvon kolmen sähköisen indikaattorin mukaisesti, kustannukset nousisivat suoraan.
Laajennettu toimintasäde on kuitenkin kokonaan moottorin ohjaama, ja moottorin etuna on vääntömomentin hystereesin puuttuminen ja hiljaisuus. Siksi ennen laajennetun toimintasäteen yleistymistä henkilöautoissa sitä sovellettiin enemmän ajoneuvoihin ja laivoihin, kuten tankkeihin, jättimäisiin kaivosautoihin ja sukellusveneisiin, jotka eivät ole herkkiä kustannuksille ja volyymille ja joilla on korkeammat vaatimukset teholle, hiljaisuudelle, välittömälle vääntömomentille jne.
Yhteenvetona voidaan todeta, että Wei Pain ja Volkswagenin toimitusjohtajan ei ole kohtuutonta sanoa, että pidennetty toimintasäde on takapajuinen teknologia. Polttoaineajoneuvojen kukoistavan kehityksen aikakaudella pidennetty toimintasäde, jolla on korkeammat kustannukset ja alhaisempi hyötysuhde, on todellakin takapajuinen teknologia. Volkswagen ja Great Wall (Wei-tuotemerkki) ovat myös kaksi perinteistä tuotemerkkiä, jotka ovat kasvaneet polttoaineaikakaudella.
Aika on tullut nykypäivään. Vaikka periaatteessa ei ole laadullista muutosta nykyisen ja yli 100 vuotta sitten käytetyn pidennettyä toimintasädettä käyttävän teknologian välillä, pidennettyä toimintasädettä käyttävien generaattorien energiantuotantoa moottoriajoneuvoissa voidaan edelleen kutsua "taaksepäin olevaksi teknologiaksi".
Sadan vuoden jälkeen pidennetty toimintasäde on kuitenkin vihdoin saapunut. Moottori- ja akkuteknologian nopean kehityksen myötä kahdesta alkuperäisestä mopista on tullut sen tärkein kilpailukyky, sillä ne ovat poistaneet polttoaineaikakauden pidennettyyn toimintasäteeseen liittyvät haitat ja alkaneet purra polttoainemarkkinoita.
3. Selektiivinen pistokeliitäntäinen sekoitus kaupunkityöolosuhteissa ja laaja-alaisissa suurnopeustyöolosuhteissa
Kuluttajille ei ole tärkeää, onko pidennetty toimintasäde taaksepäin kehitettyä teknologiaa, vaan kumpi on polttoainetehokkaampaa ja kumpi on mukavampi ajaa.
Kuten edellä mainittiin, kantaman pidentäjä on sarjaan kytketty. Kantaman pidentäjä ei voi ajaa ajoneuvoa suoraan, vaan kaikki teho tulee moottorista.
Näin ollen pidennettyä toimintasädettä käyttävillä ajoneuvoilla on samanlainen ajokokemus ja ajo-ominaisuudet kuin puhtailla raitiovaunuilla. Myös energiankulutuksen suhteen pidennetty toimintasäde on samanlainen kuin puhtaalla sähköllä – alhainen energiankulutus kaupunkiolosuhteissa ja korkea energiankulutus suurilla nopeuksilla.
Tarkemmin sanottuna, koska toimintasäteen pidentäjä vain lataa akkua tai syöttää virtaa moottorille, sitä voidaan pitää suhteellisen taloudellisella nopeusalueella suurimman osan ajasta. Edes puhtaasti sähköisessä prioriteettitilassa (joka kuluttaa ensin akun virtaa), toimintasäteen pidentäjä ei voi edes käynnistyä eikä tuottaa polttoaineenkulutusta. Polttoainekäyttöisen ajoneuvon moottori ei kuitenkaan voi aina toimia kiinteällä nopeusalueella. Jos sinun on ohitettava ja kiihdytettävä, sinun on lisättävä nopeutta, ja jos olet jumissa liikenneruuhkassa, joudut käymään tyhjäkäynnillä pitkään.
Siksi normaaleissa ajo-olosuhteissa pidennettyjen ajomatkojen energiankulutus (polttoaineenkulutus) hitailla kaupunkiteillä on yleensä pienempi kuin samalla iskutilavuudella varustetuilla polttoaineajoneuvoilla.
Kuten puhtaan sähkön kohdalla, energiankulutus suurilla nopeuksilla on kuitenkin suurempi kuin pienillä nopeuksilla; päinvastoin, polttoainekäyttöisten ajoneuvojen energiankulutus suurilla nopeuksilla on pienempi kuin kaupunkiolosuhteissa.
Tämä tarkoittaa, että suurilla nopeuksilla moottorin energiankulutus on suurempi, akun virta kuluu nopeammin ja toimintasäteen pidentäjän on toimittava "täydellä kuormalla" pitkään. Lisäksi akkujen olemassaolon vuoksi samankokoisten pidennettyjen toimintasäteiden ajoneuvojen paino on yleensä suurempi kuin polttoainekäyttöisten ajoneuvojen.
Polttoainekäyttöiset ajoneuvot hyötyvät vaihteiston olemassaolosta. Suurilla nopeuksilla ajoneuvo voi vaihtaa korkeammalle vaihteelle, jolloin moottori käy taloudellisesti ja energiankulutus on suhteellisen alhainen.
Siksi yleisesti ottaen pidennettyjen toimintasäteiden energiankulutus suurilla nopeuksilla työskennellessä on lähes sama tai jopa suurempi kuin saman iskutilavuuden omaavien polttoaineajoneuvojen.
Kun on keskusteltu pidennettyjen toimintasäteiden ja polttoaineen energiankulutusominaisuuksista, onko olemassa hybriditeknologiaa, joka voi yhdistää pidennettyjen toimintasäteiden ajoneuvojen alhaisen energiankulutuksen ja polttoaineajoneuvojen alhaisen energiankulutuksen edut ja jolla voi olla taloudellisempi energiankulutus laajemmalla nopeusalueella?
Vastaus on kyllä, eli sekoita.
Lyhyesti sanottuna ladattava hybridijärjestelmä on kätevämpi. Pidennettyyn toimintasäteeseen verrattuna ajoneuvoa voidaan ajaa suoraan moottorilla suurilla nopeuksilla. Polttoainekäyttöön verrattuna ladattava hybridijärjestelmä voi myös tarjota pidennettyä toimintasädettä. Moottori syöttää virtaa moottorille ja pyörittää ajoneuvoa.
Lisäksi ladattavassa hybridijärjestelmässä on hybridivaihteistot (ECVT, DHT), jotka mahdollistavat moottorin ja polttoaineen tehon "integraation" nopean kiihtyvyyden tai suuren tehontarpeen hallitsemiseksi.
Mutta kuten sanonta kuuluu, jotain voi saada vain luopumalla siitä.
Mekaanisen voimansiirtomekanismin olemassaolon vuoksi ladattavan hybridin rakenne on monimutkaisempi ja tilavuus suhteellisen suuri. Siksi saman tason ladattavien hybridien ja pidennettyjen toimintasäteiden mallien välillä pidennettyjen toimintasäteiden mallin akun kapasiteetti on suurempi kuin ladattavan hybridin, mikä voi myös tuoda pidemmän puhtaasti sähkökäyttöisen toimintasäteen. Jos autolla ajetaan vain kaupunkialueella, pidennetty toimintasäde voidaan ladata jopa ilman tankkausta.
Esimerkiksi vuoden 2021 ihanteellisen mallin akun kapasiteetti on 40,5 kWh ja NEDC:n mukainen puhtaasti sähköinen toimintamatka on 188 km. Mercedes-Benz GLE 350 e:n (lataushybridiversio) ja BMW X5 xdrive45e:n (lataushybridiversio) akun kapasiteetti on lähellä sen kokoluokkaa vain 31,2 kWh ja 24 kWh, ja NEDC:n mukainen puhtaasti sähköinen toimintamatka on vain 103 km ja 85 km.
BYD:n DM-I-mallin nykyinen suosio johtuu suurelta osin siitä, että edellisen mallin akun kapasiteetti on suurempi kuin vanhan DM-mallin ja jopa ylittää saman tason pidennettyä toimintamatkaa tarjoavan mallin. Kaupungeissa työmatkat onnistuvat pelkällä sähköllä ilman öljyä, ja auton käyttökustannukset pienenevät vastaavasti.
Yhteenvetona voidaan todeta, että uusien ajoneuvojen, joissa on monimutkaisempi rakenne, ladattavat hybridit (hybridit) vaativat paitsi pidemmän esitutkimus- ja kehityssyklin, myös suuren määrän luotettavuustestejä koko ladattavalle hybridijärjestelmälle, mikä ei tietenkään ole nopeaa.
Akku- ja moottoriteknologian nopean kehityksen myötä yksinkertaisemmalla rakenteella saavutettu toimintasäteen pidennys on muodostunut uusien autojen "oikotieksi", joka ohittaa suoraan autonrakennuksen vaikeimman teho-osan.
Mutta perinteisten autovalmistajien uuden energiamurroksen osalta he eivät selvästikään halua luopua energiasta, voimansiirrosta ja muista järjestelmistä, joiden tutkimukseen ja kehitykseen he ovat investoineet vuosien energiaa (henkilö- ja taloudellisia resursseja), ja sitten aloittaa alusta.
Hybriditeknologia, kuten plug-in-hybridi, joka ei ainoastaan hyödynnä täysimääräisesti polttoaineajoneuvojen osien, kuten moottorin ja vaihteiston, hukkalämpöä, vaan myös vähentää huomattavasti polttoaineenkulutusta, on tullut perinteisten ajoneuvoyritysten yleiseksi valinnaksi kotimaassa ja ulkomailla.
Olipa kyseessä sitten ladattava hybridi tai pidennetty toimintasäde, kyseessä on itse asiassa nykyisen akkuteknologian pullonkaula-aikana vallitseva vaihtuvuus. Kun akun toimintasäteen ja energian täydennystehokkuuden ongelmat tulevaisuudessa ratkaistaan kokonaan, polttoaineenkulutus poistuu kokonaan. Hybriditeknologia, kuten pidennetty toimintasäde ja ladattava hybridi, voi muuttua muutamien erikoislaitteiden virtalähteeksi.
Julkaisun aika: 19.7.2022