Is extended range-technologie een achterhaalde technologie?
Vorige week zei Huawei Yu Chengdong in een interview: "Het is onzin om te zeggen dat de Extended Range Vehicle niet geavanceerd genoeg is. De Extended Range-modus is momenteel de meest geschikte modus voor nieuwe energievoertuigen."
Deze uitspraak leidde opnieuw tot een verhitte discussie tussen de industrie en consumenten over de augmented hybrid-technologie (hierna te noemen: augmented process). Ook een aantal topmannen van autobedrijven, zoals Ideal CEO Li Xiang, Weima CEO Shen Hui en WeiPai CEO Li Ruifeng, hebben hun mening gegeven.
Li Ruifeng, CEO van het merk Wei, sprak rechtstreeks met Yu Chengdong op Weibo en zei dat "het nog steeds moeilijk moet zijn om ijzer te maken, en dat er binnen de sector consensus bestaat dat de hybride technologie van het toevoegen van programma's achterhaald is." Bovendien kocht de CEO van het merk Wei onmiddellijk een M5 om te testen, wat nog een vleugje buskruit aan de discussie toevoegde.
Sterker nog, vóór deze golf van discussie over "of de verhoging achterhaald is", hadden de leidinggevenden van Ideal en Volkswagen ook al een "verhitte discussie" over deze kwestie. Feng Sihan, CEO van Volkswagen China, zei botweg dat "het verhogingsprogramma de slechtste oplossing is."
Kijkend naar de binnenlandse automarkt van de afgelopen jaren, blijkt dat nieuwe auto's over het algemeen kiezen voor de twee aandrijvingsvormen: een grotere actieradius of pure elektriciteit, en zelden voor plug-in hybride aandrijving. Traditionele autofabrikanten daarentegen, daarentegen, kiezen met hun nieuwe energieproducten ofwel voor pure elektriciteit ofwel voor plug-in hybride aandrijving, en hechten helemaal geen waarde aan een grotere actieradius.
Doordat steeds meer nieuwe auto's op de markt komen met het Extended Range-systeem en populaire auto's zoals de Ideal en de Enjie M5 opkomen, raken consumenten geleidelijk bekend met het Extended Range-systeem en is het tegenwoordig een gangbare hybridevorm op de markt.
De snelle opkomst van 'extended range' zal ongetwijfeld gevolgen hebben voor de verkoop van brandstof- en hybride modellen van traditionele autofabrikanten. Dit is de kern van het meningsverschil tussen de eerdergenoemde traditionele autofabrikanten en nieuw gebouwde auto's.
Dus, is extended range een achterhaalde technologie? Wat is het verschil met plug-in? Waarom kiezen nieuwe auto's voor extended range? Op deze vragen vond Che Dongxi antwoorden na een grondige studie van de twee technische routes.
1. Het uitgebreide bereik en de plug-in-mixing zijn dezelfde basis, en de uitgebreide bereikstructuur is eenvoudiger
Voordat we het over de extended range en de plug-in hybride hebben, introduceren we eerst deze twee krachtbronnen.
Volgens het nationale standaarddocument "Terminologie van elektrische voertuigen" (gb/t 19596-2017) worden elektrische voertuigen onderverdeeld in puur elektrische voertuigen (hierna aangeduid als puur elektrische voertuigen) en hybride elektrische voertuigen (hierna aangeduid als hybride elektrische voertuigen).
Hybride voertuigen kunnen worden onderverdeeld in serie, parallel en hybride, afhankelijk van de aandrijflijn. Serie betekent dat de aandrijfkracht van het voertuig alleen door de motor wordt geleverd; parallel betekent dat de aandrijfkracht van het voertuig tegelijkertijd of afzonderlijk door de motor en de verbrandingsmotor wordt geleverd; hybride betekent dat er twee rijmodi tegelijk zijn: serie/parallel.
De range extender is een seriehybride. De range extender, bestaande uit een motor en een generator, laadt de accu op, en de accu drijft de wielen aan, of de range extender levert rechtstreeks stroom aan de motor om het voertuig aan te drijven.
Het concept van interpolatie en menging is echter relatief complex. Hybride voertuigen kunnen, afhankelijk van hun externe laadcapaciteit, ook worden onderverdeeld in extern oplaadbare hybrides en niet-extern oplaadbare hybrides.
Zoals de naam al doet vermoeden, is het een extern oplaadbare hybride, zolang er een oplaadpoort is en de auto extern kan worden opgeladen. Deze hybride wordt ook wel een "plug-in hybride" genoemd. Volgens deze classificatiestandaard is een grotere actieradius een soort interpolatie en mix.
Evenzo heeft de hybride auto die niet extern oplaadbaar is geen laadpoort en kan dus niet extern worden opgeladen. De accu kan alleen worden opgeladen via de motor, kinetische energieterugwinning en andere methoden.
Momenteel onderscheidt het hybride type zich echter vooral door de vermogensstructuur op de markt. Het plug-in hybride systeem is momenteel een parallel of hybride hybride systeem. Vergeleken met de extended range (serietype) kan de plug-in hybride (hybride) motor niet alleen elektrische energie leveren voor de accu's en motoren, maar ook voertuigen rechtstreeks aandrijven via hybride transmissies (ECVT, DHT, enz.) en samen met de motor een gezamenlijke kracht vormen om voertuigen aan te drijven.
Plug-in hybride systemen zoals het Great Wall Lemon hybride systeem, het Geely Raytheon hybride systeem en BYD DM-I zijn allemaal hybride hybride systemen.
De motor in de range extender kan het voertuig niet rechtstreeks aandrijven. Hij moet elektriciteit opwekken via de generator, de elektriciteit opslaan in de accu of rechtstreeks aan de motor leveren. De motor, als enige uitlaatklep voor de aandrijfkracht van het hele voertuig, levert stroom aan het voertuig.
Daarom zijn de drie hoofdonderdelen van het range extender-systeem (range extender, accu en motor) niet mechanisch met elkaar verbonden, maar allemaal elektrisch, waardoor de algehele structuur relatief eenvoudig is. De structuur van het plug-in hybride systeem is complexer en vereist koppeling tussen verschillende dynamische domeinen via mechanische componenten, zoals de versnellingsbak.
Over het algemeen hebben de meeste mechanische transmissiecomponenten in het hybride systeem kenmerken van hoge technische barrières, een lange toepassingscyclus en een patentpool. Het is duidelijk dat nieuwe auto's die op zoek zijn naar snelheid, geen tijd hebben om te starten met schakelen.
Voor traditionele brandstofvoertuigbedrijven is mechanische transmissie echter een van hun sterke punten, en ze beschikken over diepgaande technische kennis en ervaring met massaproductie. Wanneer de elektrificatiegolf op gang komt, is het voor traditionele autobedrijven uiteraard onmogelijk om decennia, of zelfs eeuwen, aan technologie-accumulatie op te geven en opnieuw te beginnen.
Het is immers lastig om een grote ommezwaai te maken.
Daarom is een eenvoudigere structuur met een groter bereik de beste keuze geworden voor nieuwe voertuigen. Bovendien zijn plug-inhybrides, die niet alleen de restwarmte van de mechanische transmissie volledig kunnen benutten en het energieverbruik kunnen verminderen, de eerste keuze geworden voor de transformatie van traditionele voertuigbedrijven.
2. Het uitgebreide bereik begon honderd jaar geleden, en de motorbatterij was ooit een sleepfles
Nadat we het verschil tussen plug-in hybride en extended range hebben uitgelegd en waarom nieuwe auto's over het algemeen voor extended range kiezen, kiezen traditionele autobedrijven voor plug-in hybride.
Betekent een eenvoudige structuur voor het uitgebreide bereik dan dat het achterlijk is?
Ten eerste is extended range in termen van tijd inderdaad een achterhaalde technologie.
De geschiedenis van de Extended Range-technologie gaat terug tot het einde van de 19e eeuw, toen Ferdinand Porsche, de oprichter van Porsche, 's werelds eerste seriehybride auto bouwde: de Lohner Porsche.
De Lohner Porsche is een elektrische auto. Twee naafmotoren op de vooras zorgen voor de aandrijving. Vanwege de korte actieradius heeft Ferdinand Porsche echter twee generatoren geïnstalleerd om de actieradius te vergroten. Dit resulteerde in een seriehybridesysteem en werd de voorloper van de actieradiusvergroting.
De technologie voor het vergroten van het bereik bestaat al meer dan 120 jaar. Waarom heeft deze zich dan niet snel ontwikkeld?
Ten eerste is in het Extended Range-systeem de motor de enige energiebron op het wiel, en kan het Extended Range-systeem worden gezien als een grote zonne-energiebron. De eerste gebruikt fossiele brandstoffen en levert elektrische energie, terwijl de laatste zonne-energie gebruikt en elektrische energie levert.
De essentiële functie van de range extender is daarom het omzetten van het type energie. Eerst wordt de chemische energie in fossiele brandstoffen omgezet in elektrische energie. Vervolgens wordt de elektrische energie via de motor omgezet in kinetische energie.
Volgens de basiskennis van de natuurkunde zal er zeker een bepaald verbruik optreden tijdens het proces van energieomzetting. In het gehele systeem met een groot bereik zijn ten minste twee energieomzettingen betrokken (chemische energie, elektrische energie en kinetische energie), waardoor de energie-efficiëntie van systemen met een groot bereik relatief lager is.
In het tijdperk van de snelle ontwikkeling van brandstofvoertuigen concentreren traditionele autofabrikanten zich op de ontwikkeling van motoren met een hogere brandstofefficiëntie en versnellingsbakken met een hogere transmissie-efficiëntie. Welk bedrijf kon destijds de thermische efficiëntie van de motor met 1% verbeteren, of zelfs bijna de Nobelprijs winnen?
Daarom is de vermogensstructuur van een grotere actieradius, die de energie-efficiëntie niet kan verbeteren maar juist kan verlagen, door veel autofabrikanten links laten liggen en genegeerd.
Ten tweede zijn, naast de lage energie-efficiëntie, ook motoren en batterijen twee belangrijke factoren die de ontwikkeling van grotere actieradiusbeperkingen vormen.
In het systeem met uitgebreide actieradius is de motor de enige bron van aandrijving van het voertuig. Maar 20 tot 30 jaar geleden was de technologie van voertuigaandrijfmotoren nog niet volwassen, waren de kosten hoog en het volume relatief groot. Bovendien kon de motor niet alleen het voertuig aandrijven.
Destijds was de situatie van de batterij vergelijkbaar met die van de motor. Noch de energiedichtheid, noch de individuele capaciteit konden worden vergeleken met de huidige batterijtechnologie. Wil je een grote capaciteit, dan heb je een groter volume nodig, wat hogere kosten en een zwaarder voertuiggewicht met zich meebrengt.
Stel je eens voor dat je 30 jaar geleden een voertuig met een grote actieradius zou samenstellen op basis van de drie elektrische indicatoren van het ideale voertuig. De kosten zouden dan direct stijgen.
De grotere actieradius wordt echter volledig door de motor aangestuurd, en de motor heeft de voordelen van geen koppelhysterese, stilte, enzovoort. Daarom werd de grotere actieradius, vóór de popularisering ervan in personenauto's, vooral toegepast op voertuigen en schepen zoals tanks, gigantische mijnbouwvoertuigen en onderzeeërs. Deze zijn niet kosten- en volumegevoelig en stellen hogere eisen aan vermogen, stilte, momentaan koppel, enzovoort.
Concluderend is het niet onredelijk dat de CEO van Wei Pai en Volkswagen stelt dat een grotere actieradius een achterhaalde technologie is. In het tijdperk van de opkomst van brandstofvoertuigen is een grotere actieradius, met hogere kosten en een lagere efficiëntie, inderdaad een achterhaalde technologie. Volkswagen en Great Wall (merk Wei) zijn ook twee traditionele merken die in het brandstoftijdperk zijn ontstaan.
De tijd is aangebroken. Hoewel er in principe geen kwalitatieve verschillen zijn tussen de huidige technologie met een groter bereik en de technologie met een groter bereik van meer dan 100 jaar geleden, kan nog steeds gesproken worden van "achterhaalde technologie" door middel van generatoren met een groter bereik en motoraangedreven voertuigen.
Na een eeuw is de technologie voor een groter bereik eindelijk beschikbaar. Met de snelle ontwikkeling van motor- en accutechnologie zijn de oorspronkelijke twee dweilen de belangrijkste concurrentiefactor geworden, waardoor de nadelen van een groter bereik in het brandstoftijdperk zijn verdwenen en de brandstofmarkt een flinke boost heeft gekregen.
3. Selectieve plug-in-menging onder stedelijke werkomstandigheden en werkomstandigheden met een uitgebreid bereik en hoge snelheid
Voor de consument maakt het niet uit of de grotere actieradius een achterhaalde techniek is, maar wat zuiniger is en comfortabeler rijdt.
Zoals hierboven vermeld, is de range extender een serieel systeem. De range extender kan het voertuig niet rechtstreeks aandrijven en alle energie komt van de motor.
Voertuigen met een Extended Range-systeem hebben daardoor een vergelijkbare rijervaring en rijeigenschappen als pure trams. Ook qua stroomverbruik is de Extended Range vergelijkbaar met die van pure elektriciteit: een laag stroomverbruik in stedelijke gebieden en een hoog stroomverbruik bij hoge snelheden.
Omdat de range extender alleen de accu oplaadt of de motor van stroom voorziet, kan de range extender het grootste deel van de tijd in een relatief zuinig snelheidsbereik blijven. Zelfs in de puur elektrische prioriteitsmodus (waarbij eerst de accu wordt gebruikt), kan de range extender niet eens starten en geen brandstof verbruiken. De motor van een brandstofvoertuig kan echter niet altijd in een vast snelheidsbereik werken. Als u moet inhalen en accelereren, moet u de snelheid verhogen, en als u in de file staat, zult u lang stationair draaien.
Daarom is onder normale rijomstandigheden het energieverbruik (brandstofverbruik) van een grotere actieradius op stedelijke wegen met lage snelheid doorgaans lager dan dat van voertuigen op brandstof die zijn uitgerust met een motor met dezelfde cilinderinhoud.
Echter, net als bij pure elektriciteit is het energieverbruik bij hoge snelheid hoger dan bij lage snelheid. Sterker nog, het energieverbruik van brandstofvoertuigen bij hoge snelheid is lager dan bij stedelijke omstandigheden.
Dit betekent dat het energieverbruik van de motor bij hoge snelheden hoger is, de accu sneller leeg raakt en de range extender langere tijd op "volle belasting" moet werken. Bovendien is het voertuiggewicht van voertuigen met een grotere actieradius en dezelfde afmetingen, vanwege de aanwezigheid van accupakketten, over het algemeen groter dan dat van voertuigen op brandstof.
Brandstofvoertuigen profiteren van de aanwezigheid van een versnellingsbak. Bij hoge snelheden kan het voertuig naar een hogere versnelling schakelen, waardoor de motor op een zuinig toerental draait en het energieverbruik relatief lager is.
Over het algemeen is het energieverbruik bij een grotere actieradius bij hoge snelheid dus vrijwel gelijk aan dat van brandstofvoertuigen met dezelfde cilinderinhoud, of zelfs hoger.
Bestaat er, na bespreking van de energieverbruikskenmerken van voertuigen met een grotere actieradius en brandstof, een hybride technologie die de voordelen van het energieverbruik bij lage snelheid van voertuigen met een grotere actieradius kan combineren met het energieverbruik bij lage snelheid van voertuigen met brandstof, en die bovendien zuiniger kan zijn met energieverbruik in een groter snelheidsbereik?
Het antwoord is ja, dat wil zeggen: mix het.
Kortom, het plug-in hybride systeem is handiger. Vergeleken met het systeem met een grotere actieradius kan het eerste systeem het voertuig direct met de motor aandrijven bij hoge snelheden; vergeleken met brandstof kan plug-in hybride ook een grotere actieradius hebben. De motor levert vermogen aan de elektromotor en drijft het voertuig aan.
Bovendien beschikt het plug-in hybride systeem over hybride transmissies (ECVT, DHT) die ervoor zorgen dat het vermogen van de motor en de aandrijving worden 'geïntegreerd' om zo bij een snelle acceleratie of een hoge vermogensvraag het hoofd te bieden.
Maar zoals het gezegde luidt: je krijgt iets alleen als je het opgeeft.
Door het bestaan van een mechanisch transmissiemechanisme is de structuur van plug-in hybride-mixing complexer en is het volume relatief groter. Daardoor is de batterijcapaciteit van plug-in hybrides en modellen met een grotere actieradius van hetzelfde niveau groter dan die van plug-in hybrides, wat ook een grotere puur elektrische actieradius oplevert. Als de automobilist alleen in stedelijk gebied rijdt, kan de extra actieradius zelfs worden opgeladen zonder te tanken.
De batterijcapaciteit van de ideale 2021-uitvoering is bijvoorbeeld 40,5 kWh, en de puur elektrische actieradius volgens de NEDC-norm bedraagt 188 km. De batterijcapaciteit van de Mercedes-Benz GLE 350 e (plug-in hybride) en de BMW X5 xdrive 45e (plug-in hybride) die qua formaat vergelijkbaar zijn, bedraagt slechts 31,2 kWh en 24 kWh, en de puur elektrische actieradius volgens de NEDC-norm bedraagt slechts 103 km en 85 km.
De reden waarom BYD's DM-I-model momenteel zo populair is, is grotendeels te danken aan het feit dat de accucapaciteit van het vorige model groter is dan die van het oude DM-model, en zelfs groter is dan die van het model met een grotere actieradius van hetzelfde niveau. Woon-werkverkeer in de stad kan worden bereikt door alleen elektriciteit te gebruiken en geen olie, en de kosten van autogebruik zullen dienovereenkomstig dalen.
Samenvattend: voor nieuw gebouwde voertuigen vereist een plug-in hybride (hybride) met een complexere structuur niet alleen een langere vooronderzoeks- en ontwikkelingscyclus, maar ook een groot aantal betrouwbaarheidstesten op het gehele plug-in hybride systeem, wat uiteraard niet snel is.
Door de snelle ontwikkeling van de batterij- en motortechnologie is het vergroten van de actieradius met een eenvoudigere structuur een 'snelle manier' geworden voor nieuwe auto's, waarmee het moeilijkste onderdeel van de aandrijving van de auto direct wordt omzeild.
Maar voor de nieuwe energietransitie van traditionele autofabrikanten willen ze uiteraard niet de energie, transmissie en andere systemen opgeven waar ze jarenlang energie (menselijke en financiële middelen) in hebben gestoken in onderzoek en ontwikkeling, om vervolgens weer helemaal opnieuw te moeten beginnen.
Hybride technologie, zoals plug-inhybrides, die niet alleen de restwarmte van brandstofcomponenten van voertuigen zoals de motor en de versnellingsbak volledig benutten, maar ook het brandstofverbruik aanzienlijk terugdringen, is de gangbare keuze geworden van traditionele voertuigbedrijven in binnen- en buitenland.
Of het nu gaat om plug-in hybride of een grotere actieradius, het is eigenlijk de omslagmethode in de knelpuntperiode van de huidige batterijtechnologie. Wanneer de problemen met de actieradius en de efficiëntie van de energievoorziening in de toekomst volledig zijn opgelost, zal het brandstofverbruik volledig verdwijnen. Hybride technologie zoals een grotere actieradius en plug-in hybride kan de energiemodus van een aantal speciale apparaten worden.
Plaatsingstijd: 19-07-2022