És la tecnologia d'abast ampliat endarrerit?
La setmana passada, Huawei Yu Chengdong va dir en una entrevista que "no té sentit dir que el vehicle d'autonomia estesa no és prou avançat. El mode d'autonomia estesa és el mode de vehicle de nova energia més adequat actualment".
Aquesta declaració va tornar a desencadenar una acalorada discussió entre la indústria i els consumidors sobre la tecnologia híbrida augmentada (d'ara endavant, procés augmentat). I diversos caps d'empreses automobilístiques, com ara el CEO d'Ideal, Li Xiang, el CEO de Weima, Shen Hui, i el CEO de WeiPai, Li Ruifeng, han expressat les seves opinions.
Li Ruifeng, CEO de la marca Wei, va parlar directament amb Yu Chengdong a Weibo, dient que "encara ha de ser difícil fabricar ferro, i hi ha un consens a la indústria que la tecnologia híbrida d'afegir programes és endarrerida". A més, el CEO de la marca Wei va comprar immediatament un M5 per provar-lo, afegint una altra olor de pólvora a la discussió.
De fet, abans d'aquesta onada de discussió sobre "si l'augment és retroactiu", els executius d'Ideal i de Volkswagen també van tenir una "discussió acalorada" sobre aquest tema. Feng Sihan, CEO de Volkswagen Xina, va dir sense embuts que "el programa d'augment és la pitjor solució".
Si observem el mercat automobilístic nacional dels darrers anys, es pot observar que els cotxes nous generalment escullen les dues formes d'energia: autonomia ampliada o electricitat pura, i rarament s'involucren en l'energia híbrida endollable. Al contrari, les empreses automobilístiques tradicionals, en canvi, els seus nous productes energètics són o bé electricitat pura o bé híbrids endollables, i no els "importa" gens l'autonomia ampliada.
Tanmateix, amb cada cop més cotxes nous que adopten el sistema d'autonomia estesa al mercat, i l'aparició de cotxes populars com l'Ideal One i l'Enjie M5, l'autonomia estesa és gradualment coneguda pels consumidors i s'ha convertit en una forma híbrida dominant al mercat actual.
El ràpid augment de l'autonomia ampliada segurament tindrà un impacte en les vendes de models híbrids i de combustible de les companyies de cotxes tradicionals, la qual cosa és l'arrel de la disputa entre les companyies de cotxes tradicionals esmentades anteriorment i els cotxes de nova construcció.
Aleshores, és la tecnologia d'autonomia estesa cap enrere? Quina diferència hi ha amb els endollables? Per què els cotxes nous trien l'autonomia estesa? Amb aquestes preguntes, Che Dongxi va trobar algunes respostes després d'un estudi en profunditat de les dues rutes tècniques.
1. El rang estès i la barreja de plug-ins tenen la mateixa arrel, i l'estructura de rang estès és més senzilla.
Abans de parlar de l'autonomia estesa i l'híbrid endollable, introduïm primer aquestes dues formes de potència.
Segons el document estàndard nacional "terminologia dels vehicles elèctrics" (gb/t 19596-2017), els vehicles elèctrics es divideixen en vehicles elèctrics purs (d'ara endavant, vehicles elèctrics purs) i vehicles elèctrics híbrids (d'ara endavant, vehicles elèctrics híbrids).
El vehicle híbrid es pot dividir en sèrie, paral·lel i híbrid segons l'estructura de potència. Entre ells, el tipus sèrie significa que la força motriu del vehicle només prové del motor; el tipus paral·lel significa que la força motriu del vehicle la subministren el motor i el motor alhora o per separat; el tipus híbrid es refereix a dos modes de conducció de sèrie/paral·lel alhora.
L'extensor d'autonomia és un híbrid en sèrie. L'extensor d'autonomia compost per motor i generador carrega la bateria i la bateria acciona les rodes, o bé l'extensor d'autonomia subministra energia directament al motor per impulsar el vehicle.
Tanmateix, el concepte d'interpolació i barreja és relativament complex. Pel que fa als vehicles elèctrics, els híbrids també es poden dividir en híbrids recarregables externament i híbrids no recarregables externament segons la capacitat de càrrega externa.
Com el seu nom indica, sempre que hi hagi un port de càrrega i es pugui carregar externament, és un híbrid carregable externament, que també es pot anomenar "híbrid endollable". Segons aquest estàndard de classificació, l'autonomia estesa és una mena d'interpolació i barreja.
De la mateixa manera, l'híbrid no recarregable externament no té port de càrrega, per la qual cosa no es pot carregar externament. Només pot carregar la bateria a través del motor, la recuperació d'energia cinètica i altres mètodes.
No obstant això, actualment, el tipus híbrid es distingeix principalment per l'estructura de potència del mercat. Actualment, el sistema híbrid endollable és un sistema híbrid paral·lel o híbrid. En comparació amb l'autonomia estesa (tipus sèrie), el motor híbrid endollable (híbrid) no només pot proporcionar energia elèctrica per a bateries i motors, sinó que també pot impulsar vehicles directament mitjançant una transmissió híbrida (ECVT, DHT, etc.) i formar una força conjunta amb el motor per impulsar vehicles.
Els sistemes híbrids endollables com el sistema híbrid Great Wall Lemon, el sistema híbrid Geely Raytheon i el BYD DM-I són tots sistemes híbrids.
El motor de l'extensor d'autonomia no pot impulsar directament el vehicle. Ha de generar electricitat a través del generador, emmagatzemar-la a la bateria o subministrar-la directament al motor. El motor, com a única sortida de la força motriu de tot el vehicle, proporciona energia al vehicle.
Per tant, les tres parts principals del sistema d'extensor d'autonomia (l'extensor d'autonomia, la bateria i el motor) no impliquen connexió mecànica, sinó que estan totes connectades elèctricament, de manera que l'estructura general és relativament simple; l'estructura del sistema híbrid endollable és més complexa i requereix l'acoblament entre diferents dominis dinàmics a través de components mecànics com la caixa de canvis.
En general, la majoria dels components de transmissió mecànica del sistema híbrid tenen les característiques d'altes barreres tècniques, un llarg cicle d'aplicació i un conjunt de patents. És obvi que els cotxes nous que "busquen velocitat" no tenen temps de començar amb marxes.
Tanmateix, per a les empreses tradicionals de vehicles de combustible, la transmissió mecànica és un dels seus punts forts, i tenen una profunda acumulació tècnica i experiència en producció en massa. Quan s'acosta la marea de l'electrificació, és evidentment impossible que les empreses automobilístiques tradicionals renunciïn a dècades o fins i tot segles d'acumulació de tecnologia i comencin de nou.
Al cap i a la fi, és difícil fer un gran gir de 180 graus.
Per tant, una estructura més senzilla i d'autonomia ampliada s'ha convertit en la millor opció per als vehicles nous, i els híbrids endollables, que no només poden aprofitar al màxim la calor residual de la transmissió mecànica i reduir el consum d'energia, s'han convertit en la primera opció per a la transformació de les empreses de vehicles tradicionals.
2. L'autonomia ampliada va començar fa cent anys, i la bateria del motor era una vegada una ampolla d'arrossegament.
Després d'aclarir la diferència entre híbrid endollable i autonomia estesa, i per què els cotxes nous generalment opten per l'autonomia estesa, les companyies de cotxes tradicionals opten per l'híbrid endollable.
Així doncs, per al rang ampliat, una estructura simple significa endarreriment?
En primer lloc, pel que fa al temps, l'abast ampliat és, de fet, una tecnologia endarrerida.
La història de l'autonomia estesa es remunta a finals del segle XIX, quan Ferdinand Porsche, el fundador de Porsche, va construir el primer cotxe híbrid en sèrie del món, Lohner Porsche.
El Lohner Porsche és un vehicle elèctric. Hi ha dos motors centrals a l'eix davanter per impulsar el vehicle. Tanmateix, a causa del curt abast, Ferdinand Porsche va instal·lar dos generadors per millorar l'abast del vehicle, que van formar un sistema híbrid en sèrie i es van convertir en l'avantpassat de l'augment d'abast.
Com que la tecnologia d'abast ampliat existeix des de fa més de 120 anys, per què no s'ha desenvolupat ràpidament?
En primer lloc, en el sistema d'autonomia estesa, el motor és l'única font d'energia a la roda, i el dispositiu d'autonomia estesa es pot entendre com un gran tresor de càrrega solar. El primer introdueix combustibles fòssils i produeix energia elèctrica, mentre que el segon introdueix energia solar i produeix energia elèctrica.
Per tant, la funció essencial de l'extensor d'autonomia és convertir el tipus d'energia, convertint primer l'energia química dels combustibles fòssils en energia elèctrica i, a continuació, convertint l'energia elèctrica en energia cinètica a través del motor.
Segons els coneixements físics bàsics, és inevitable que es produeixi un cert consum en el procés de conversió d'energia. En tot el sistema d'abast ampliat, hi ha almenys dues conversions d'energia (energia química, energia elèctrica i energia cinètica), de manera que l'eficiència energètica de l'abast ampliat és relativament menor.
En l'era del vigorós desenvolupament dels vehicles de combustible, les empreses automobilístiques tradicionals es concentren en el desenvolupament de motors amb una major eficiència de combustible i caixes de canvis amb una major eficiència de transmissió. En aquell moment, quina empresa podria millorar l'eficiència tèrmica del motor en un 1%, o fins i tot a prop del Premi Nobel?
Per tant, l'estructura de potència de l'autonomia estesa, que no pot millorar sinó reduir l'eficiència energètica, ha estat deixada enrere i ignorada per moltes companyies automobilístiques.
En segon lloc, a més de la baixa eficiència energètica, els motors i les bateries també són dues raons importants que limiten el desenvolupament de l'autonomia estesa.
En el sistema d'autonomia estesa, el motor és l'única font d'energia del vehicle, però fa 20-30 anys, la tecnologia del motor d'accionament del vehicle no estava madura, el cost era elevat, el volum era relativament gran i la potència no podia impulsar el vehicle sol.
En aquell moment, la situació de la bateria era similar a la del motor. Ni la densitat d'energia ni la capacitat individual es podien comparar amb la tecnologia de bateries actual. Si voleu tenir una gran capacitat, necessiteu un volum més gran, cosa que comportarà costos més elevats i un pes més elevat del vehicle.
Imagineu-vos que fa 30 anys, si muntéssiu un vehicle d'autonomia estesa segons els tres indicadors elèctrics de l'ideal, el cost dispararia directament.
Tanmateix, l'abast ampliat està completament impulsat pel motor, i el motor té els avantatges de no tenir histèresi de parell, ser silenciós, etc. Per tant, abans de la popularització de l'abast ampliat en el camp dels turismes, s'aplicava més a vehicles i vaixells com ara tancs, cotxes miners gegants, submarins, que no són sensibles al cost i al volum, i tenen requisits més elevats de potència, silenci, parell instantani, etc.
En conclusió, no és descabellat que el CEO de Wei Pai i Volkswagen digui que l'autonomia ampliada és una tecnologia endarrerida. En l'era del boom dels vehicles de combustible, l'autonomia ampliada amb un cost més elevat i una eficiència més baixa és, de fet, una tecnologia endarrerida. Volkswagen i Great Wall (marca Wei) també són dues marques tradicionals que han crescut en l'era del combustible.
Ha arribat el moment del present. Tot i que en principi no hi ha cap canvi qualitatiu entre la tecnologia actual d'autonomia estesa i la tecnologia d'autonomia estesa de fa més de 100 anys, encara es tracta de generació d'energia amb generador d'autonomia estesa, vehicles motoritzats, que encara es poden anomenar "tecnologia endarrerida".
No obstant això, després d'un segle, la tecnologia d'autonomia estesa finalment ha arribat. Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de motors i bateries, les dues fregones originals s'han convertit en la seva competitivitat més important, eliminant els desavantatges de l'autonomia estesa a l'era del combustible i començant a mossegar el mercat del combustible.
3. Mescla selectiva de complements en condicions de treball urbanes i condicions de treball d'alta velocitat d'abast ampliat
Als consumidors, no els importa si l'autonomia ampliada és tecnologia endarrerida, sinó quina és més eficient en el consum de combustible i quina és més còmoda de conduir.
Com s'ha esmentat anteriorment, l'extensor d'autonomia és una estructura en sèrie. L'extensor d'autonomia no pot impulsar el vehicle directament i tota la potència prové del motor.
Per tant, això fa que els vehicles amb sistema d'autonomia ampliada tinguin una experiència de conducció i unes característiques de conducció similars als tramvies purs. Pel que fa al consum d'energia, l'autonomia ampliada també és similar a l'electricitat pura: baix consum d'energia en condicions urbanes i alt consum d'energia en condicions d'alta velocitat.
Concretament, com que l'extensor d'autonomia només carrega la bateria o subministra energia al motor, l'extensor d'autonomia es pot mantenir en un rang de velocitat relativament econòmic la major part del temps. Fins i tot en el mode de prioritat elèctrica pura (primer consumint l'energia de la bateria), l'extensor d'autonomia ni tan sols pot arrencar, ni produir consum de combustible. Tanmateix, el motor d'un vehicle de combustible no sempre pot funcionar en un rang de velocitat fix. Si cal avançar i accelerar, cal augmentar la velocitat, i si es queda atrapat en un embús, el vehicle estarà al ralentí durant molt de temps.
Per tant, en condicions normals de conducció, el consum d'energia (consum de combustible) d'un abast ampliat en carreteres urbanes de baixa velocitat és generalment inferior al dels vehicles de combustible equipats amb el mateix motor de cilindrada.
Tanmateix, igual que amb l'electricitat pura, el consum d'energia en condicions d'alta velocitat és superior al de baixa velocitat; al contrari, el consum d'energia dels vehicles de combustible en condicions d'alta velocitat és inferior al de condicions urbanes.
Això significa que en condicions de treball d'alta velocitat, el consum d'energia del motor és més elevat, la bateria es consumirà més ràpidament i l'extensor d'autonomia haurà de funcionar a "plena càrrega" durant molt de temps. A més, a causa de l'existència de paquets de bateries, el pes del vehicle d'autonomia ampliada amb la mateixa mida és generalment més gran que el dels vehicles de combustible.
Els vehicles de combustible es beneficien de l'existència de la caixa de canvis. En condicions d'alta velocitat, el vehicle pot pujar a una marxa més alta, de manera que el motor va a una velocitat econòmica i el consum d'energia és relativament menor.
Per tant, en general, el consum d'energia d'un abast ampliat en condicions de treball d'alta velocitat és gairebé el mateix que el dels vehicles de combustible amb el mateix motor de cilindrada, o fins i tot superior.
Després de parlar de les característiques de consum d'energia de l'autonomia ampliada i el combustible, existeix alguna tecnologia híbrida que pugui combinar els avantatges del consum d'energia a baixa velocitat dels vehicles d'autonomia ampliada i el consum d'energia a baixa velocitat dels vehicles de combustible, i que pugui tenir un consum d'energia més econòmic en un rang de velocitat més ampli?
La resposta és sí, és a dir, barregeu-ho.
En resum, el sistema híbrid endollable és més convenient. En comparació amb l'autonomia ampliada, el primer pot conduir el vehicle directament amb el motor en condicions de treball d'alta velocitat; en comparació amb el combustible, la barreja endollable també pot ser com una autonomia ampliada. El motor subministra energia al motor i condueix el vehicle.
A més, el sistema híbrid endollable també disposa de transmissions híbrides (ECVT, DHT), que permeten que la potència respectiva del motor i del motor aconsegueixi una "integració" per fer front a acceleracions ràpides o a una demanda de potència elevada.
Però, com diu la dita, només pots aconseguir alguna cosa si hi renuncies.
A causa de l'existència d'un mecanisme de transmissió mecànica, l'estructura de la combinació endollable és més complexa i el volum és relativament més gran. Per tant, entre els models híbrids endollables i els models d'autonomia ampliada del mateix nivell, la capacitat de la bateria del model d'autonomia ampliada és més gran que la del model híbrid endollable, cosa que també pot aportar una autonomia elèctrica pura més llarga. Si l'escena del cotxe només es fa per desplaçar-se a la zona urbana, l'autonomia ampliada es pot carregar fins i tot sense reomplir de combustible.
Per exemple, la capacitat de la bateria de l'Ideal One del 2021 és de 40,5 kWh, i el quilometratge d'autonomia purament elèctrica del NEDC és de 188 km. La capacitat de la bateria del Mercedes Benz gle 350 e (versió híbrida endollable) i del BMW X5 xdrive45e (versió híbrida endollable) a prop de la seva mida és de només 31,2 kWh i 24 kWh, i el quilometratge d'autonomia purament elèctrica del NEDC és de només 103 km i 85 km.
La raó per la qual el model DM-I de BYD és tan popular actualment és en gran part perquè la capacitat de la bateria del model anterior és més gran que la del model DM antic, i fins i tot supera la del model d'autonomia ampliada del mateix nivell. Els desplaçaments a les ciutats es poden aconseguir utilitzant només electricitat i sense petroli, i el cost d'ús dels cotxes es reduirà en conseqüència.
En resum, per a vehicles de nova construcció, els híbrids endollables (híbrids) amb una estructura més complexa requereixen no només un cicle previ de recerca i desenvolupament més llarg, sinó també un gran nombre de proves de fiabilitat de tot el sistema híbrid endollable, cosa que òbviament no és ràpida.
Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de bateries i motors, l'ampliació de l'autonomia amb una estructura més simple s'ha convertit en una "drecera" per als cotxes nous, superant directament la part de potència més difícil de la construcció de cotxes.
Però per a la nova transformació energètica de les empreses automobilístiques tradicionals, òbviament no volen renunciar a l'energia, la transmissió i altres sistemes en què han invertit molts anys d'energia (recursos humans i financers) en recerca i desenvolupament, i després començar de zero.
La tecnologia híbrida, com ara l'híbrid endollable, que no només pot aprofitar al màxim la calor residual dels components del vehicle de combustible com el motor i la caixa de canvis, sinó que també pot reduir considerablement el consum de combustible, s'ha convertit en l'elecció habitual de les empreses de vehicles tradicionals tant a nivell nacional com internacional.
Per tant, tant si es tracta d'híbrids endollables com d'híbrids d'autonomia ampliada, en realitat és l'esquema de renovació en el període de coll d'ampolla de la tecnologia de bateries actual. Quan els problemes d'autonomia de la bateria i l'eficiència de reposició d'energia es resolguin completament en el futur, el consum de combustible s'eliminarà completament. La tecnologia híbrida, com ara l'autonomia ampliada i l'híbrid endollable, pot convertir-se en el mode d'alimentació d'alguns equips especials.
Data de publicació: 19 de juliol de 2022