هل المدى الممتد هو تقنية متخلفة؟
في الأسبوع الماضي، قال Huawei Yu Chengdong في مقابلة إنه "من الهراء القول إن السيارة ذات المدى الممتد ليست متقدمة بما فيه الكفاية. وضع المدى الممتد هو وضع مركبة الطاقة الجديدة الأكثر ملاءمة في الوقت الحاضر."
أثار هذا البيان مرة أخرى نقاشًا ساخنًا بين الصناعة والمستهلكين حول التكنولوجيا الهجينة المعززة (المشار إليها فيما يلي باسم العملية المعززة). وقد أعرب عدد من رؤساء شركات السيارات، مثل الرئيس التنفيذي المثالي لي شيانغ، والرئيس التنفيذي لشركة Weima Shen Hui، والرئيس التنفيذي لشركة WeiPai Li Ruifeng، عن آرائهم.
تحدث Li Ruifeng، الرئيس التنفيذي لعلامة Wei التجارية، مباشرة مع Yu Chengdong على Weibo، قائلاً: "لا يزال من الصعب صنع الحديد، وهناك إجماع في الصناعة على أن التكنولوجيا الهجينة لإضافة البرامج متخلفة". بالإضافة إلى ذلك، اشترى الرئيس التنفيذي للعلامة التجارية Wei على الفور M5 للاختبار، مما أضاف رائحة بارود أخرى إلى المناقشة.
في الواقع، قبل هذه الموجة من النقاش حول "ما إذا كانت الزيادة متخلفة"، أجرى المسؤولون التنفيذيون في شركة مثالية وشركة فولكس فاجن أيضًا "مناقشة ساخنة" حول هذه القضية. وقال فنغ سيهان، الرئيس التنفيذي لشركة فولكس فاجن الصين، بصراحة إن "برنامج الزيادة هو الحل الأسوأ".
وبالنظر إلى سوق السيارات المحلية في السنوات الأخيرة، يمكن العثور على أن السيارات الجديدة تختار عمومًا شكلي الطاقة من المدى الممتد أو الكهرباء النقية، ونادرًا ما تتدخل في الطاقة الهجينة. على العكس من ذلك، فإن شركات السيارات التقليدية، على العكس من ذلك، منتجات الطاقة الجديدة الخاصة بها هي إما كهرباء نقية أو هجينة تعمل بالكهرباء، ولا "تهتم" بالنطاق الممتد على الإطلاق.
ومع ذلك، مع المزيد والمزيد من السيارات الجديدة التي تتبنى نظام المدى الممتد في السوق، وظهور السيارات الشهيرة مثل السيارة المثالية وEnjie M5، أصبح النطاق الممتد معروفًا تدريجيًا من قبل المستهلكين وأصبح شكلاً هجينًا سائدًا في السوق. اليوم.
ولا بد أن يكون للارتفاع السريع للمدى الممتد تأثير على مبيعات نماذج الوقود والهجين لشركات السيارات التقليدية، وهو ما يشكل أصل الخلاف بين شركات السيارات التقليدية المذكورة أعلاه والسيارات المصنعة حديثا.
إذًا، هل تعتبر تقنية النطاق الممتد متخلفة؟ ما هو الفرق مع البرنامج المساعد؟ لماذا تختار السيارات الجديدة المدى الممتد؟ مع هذه الأسئلة، وجد تشي دونغشي بعض الإجابات بعد دراسة متعمقة للمسارين التقنيين.
1、 النطاق الممتد وخلط المكونات الإضافية هما نفس الجذر، وبنية النطاق الممتد أبسط
قبل مناقشة النطاق الممتد والمكونات الهجينة، دعنا نقدم أولاً شكلي الطاقة هذين.
وفقًا للوثيقة القياسية الوطنية "مصطلحات المركبات الكهربائية" (gb/t 19596-2017)، تنقسم المركبات الكهربائية إلى مركبات كهربائية نقية (يشار إليها فيما يلي باسم المركبات الكهربائية النقية) ومركبات كهربائية هجينة (يشار إليها فيما يلي باسم المركبات الكهربائية الهجينة) ).
يمكن تقسيم السيارة الهجينة إلى سلسلة ومتوازية وهجينة وفقًا لهيكل الطاقة. من بينها، النوع المتسلسل يعني أن القوة الدافعة للمركبة تأتي فقط من المحرك؛ النوع الموازي يعني أن القوة الدافعة للمركبة يتم توفيرها بواسطة المحرك والمحرك في نفس الوقت أو بشكل منفصل؛ ويشير النوع الهجين إلى وضعين للقيادة متتاليين/متوازيين في نفس الوقت.
موسع النطاق عبارة عن سلسلة هجينة. يقوم موسع النطاق المكون من المحرك والمولد بشحن البطارية، وتقوم البطارية بتشغيل العجلات، أو يقوم موسع النطاق بتزويد المحرك بالطاقة مباشرة لقيادة السيارة.
ومع ذلك، فإن مفهوم الاستيفاء والخلط معقد نسبيا. فيما يتعلق بالمركبة الكهربائية، يمكن أيضًا تقسيم الهجين إلى هجين قابل للشحن خارجيًا وهجين غير قابل للشحن خارجيًا وفقًا لقدرة الشحن الخارجي.
كما يوحي الاسم، طالما أن هناك منفذ شحن ويمكن شحنه خارجيًا، فهو عبارة عن هجين قابل للشحن خارجيًا، والذي يمكن أن يطلق عليه أيضًا "الهجين الإضافي". وفقًا لمعيار التصنيف هذا، يعد النطاق الممتد نوعًا من الاستيفاء والخلط.
وبالمثل، فإن الهجين غير القابل للشحن خارجيًا لا يحتوي على منفذ شحن، لذلك لا يمكن شحنه خارجيًا. ولا يمكن شحن البطارية إلا من خلال المحرك واستعادة الطاقة الحركية وطرق أخرى.
ومع ذلك، في الوقت الحاضر، يتميز النوع الهجين في الغالب بهيكل القوة في السوق. في هذا الوقت، النظام الهجين الإضافي هو نظام هجين متوازي أو هجين. بالمقارنة مع المدى الممتد (نوع السلسلة)، لا يمكن للمحرك الهجين (الهجين) توفير الطاقة الكهربائية للبطاريات والمحركات فحسب، بل يمكنه أيضًا قيادة المركبات مباشرة من خلال ناقل الحركة الهجين (ECVT، DHT، وما إلى ذلك) وتشكيل مفصل القوة مع المحرك لقيادة المركبات.
الأنظمة الهجينة القابلة للتوصيل مثل نظام جريت وول ليمون الهجين ونظام جيلي رايثيون الهجين ونظام BYD DM-I كلها أنظمة هجينة.
لا يستطيع المحرك الموجود في موسع النطاق قيادة السيارة بشكل مباشر. يجب أن تقوم بتوليد الكهرباء من خلال المولد أو تخزين الكهرباء في البطارية أو توصيلها مباشرة إلى المحرك. المحرك، باعتباره المنفذ الوحيد للقوة الدافعة للمركبة بأكملها، يوفر الطاقة للمركبة.
ولذلك، فإن الأجزاء الرئيسية الثلاثة لنظام موسع النطاق - موسع النطاق والبطارية والمحرك لا تتضمن اتصالاً ميكانيكيًا، ولكنها جميعها متصلة كهربائيًا، وبالتالي فإن الهيكل العام بسيط نسبيًا؛ تعتبر بنية النظام الهجين الإضافي أكثر تعقيدًا، الأمر الذي يتطلب الاقتران بين المجالات الديناميكية المختلفة من خلال المكونات الميكانيكية مثل علبة التروس.
بشكل عام، تتميز معظم مكونات ناقل الحركة الميكانيكي في النظام الهجين بخصائص الحواجز التقنية العالية ودورة التطبيق الطويلة ومجموعة براءات الاختراع. من الواضح أن السيارات الجديدة "الباحثة عن السرعة" ليس لديها الوقت الكافي للبدء بالتروس.
ومع ذلك، بالنسبة لشركات مركبات الوقود التقليدية، يعد ناقل الحركة الميكانيكي أحد نقاط القوة لديها، ولديها تراكم تقني عميق وخبرة في الإنتاج الضخم. عندما يأتي مد الكهرباء، فمن الواضح أنه من المستحيل بالنسبة لشركات السيارات التقليدية أن تتخلى عن عقود أو حتى قرون من تراكم التكنولوجيا والبدء من جديد.
ففي نهاية المطاف، من الصعب القيام بانعطاف كبير.
لذلك، أصبح الهيكل الأبسط ذو المدى الممتد هو الخيار الأفضل للمركبات الجديدة، وأصبح الهجين الموصول بالكهرباء، والذي لا يمكنه فقط إطلاق العنان للحرارة المهدرة لناقل الحركة الميكانيكي وتقليل استهلاك الطاقة، هو الخيار الأول لتحويل شركات المركبات التقليدية.
2. بدأ المدى الممتد منذ مائة عام، وكانت بطارية المحرك عبارة عن زجاجة سحب
بعد توضيح الفرق بين الهجين الموصول بالكهرباء والمدى الممتد، ولماذا تختار السيارات الجديدة عمومًا المدى الممتد، تختار شركات السيارات التقليدية الهجين الموصول بالكهرباء.
إذن، بالنسبة للنطاق الممتد، هل البنية البسيطة تعني التخلف؟
أولاً وقبل كل شيء، من حيث الوقت، يعد النطاق الممتد بالفعل تقنية متخلفة.
يمكن إرجاع تاريخ المدى الممتد إلى نهاية القرن التاسع عشر، عندما قام فرديناند بورش، مؤسس بورش، ببناء أول سلسلة سيارات هجينة في العالم من طراز لونر بورش.
Lohner Porsche هي سيارة كهربائية. يوجد محركان محوريان على المحور الأمامي لقيادة السيارة. ومع ذلك، ونظرًا لقصر المدى، قام فرديناند بورشه بتركيب مولدين لتحسين مدى السيارة، مما شكل نظامًا هجينًا متسلسلًا وأصبح سلف زيادة المدى.
بما أن تقنية المدى الممتد موجودة منذ أكثر من 120 عامًا، فلماذا لم تتطور بسرعة؟
بادئ ذي بدء، في نظام المدى الممتد، يعد المحرك هو المصدر الوحيد للطاقة على العجلة، ويمكن فهم جهاز المدى الممتد على أنه كنز كبير للشحن بالطاقة الشمسية. الأول يدخل الوقود الأحفوري وينتج الطاقة الكهربائية، في حين أن الأخير يدخل الطاقة الشمسية وينتج الطاقة الكهربائية.
ولذلك فإن الوظيفة الأساسية لموسع المدى هي تحويل نوع الطاقة، أولاً تحويل الطاقة الكيميائية الموجودة في الوقود الأحفوري إلى طاقة كهربائية، ومن ثم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية من خلال المحرك.
وفقا للمعرفة الفيزيائية الأساسية، لا بد أن يحدث استهلاك معين في عملية تحويل الطاقة. في نظام النطاق الممتد بأكمله، يتم تضمين تحويلين للطاقة على الأقل (الطاقة الكيميائية، والطاقة الكهربائية، والطاقة الحركية)، وبالتالي فإن كفاءة استخدام الطاقة في النطاق الممتد أقل نسبيًا.
في عصر التطوير النشط لمركبات الوقود، تركز شركات السيارات التقليدية على تطوير محركات ذات كفاءة أعلى في استهلاك الوقود وعلب تروس ذات كفاءة أعلى في نقل الحركة. في ذلك الوقت، أي شركة استطاعت تحسين الكفاءة الحرارية للمحرك بنسبة 1%، أو حتى قريبة من جائزة نوبل.
لذلك، فإن هيكل الطاقة ذو المدى الممتد، والذي لا يمكنه تحسين كفاءة استخدام الطاقة بل تقليله، قد تم تجاهله وتجاهله من قبل العديد من شركات السيارات.
ثانيًا، بالإضافة إلى انخفاض كفاءة الطاقة، تعد المحركات والبطاريات أيضًا سببين رئيسيين يحدان من تطوير المدى الممتد.
في نظام المدى الممتد، يعد المحرك هو المصدر الوحيد لقوة السيارة، ولكن منذ 20 إلى 30 عامًا، لم تكن تكنولوجيا محرك قيادة السيارة ناضجة، وكانت التكلفة مرتفعة، وكان الحجم كبيرًا نسبيًا، ولم تكن الطاقة قادرة على ذلك. قيادة السيارة وحدها.
في ذلك الوقت، كان وضع البطارية مشابهًا لوضع المحرك. لا يمكن مقارنة كثافة الطاقة ولا السعة الفردية بتكنولوجيا البطاريات الحالية. إذا كنت ترغب في الحصول على سعة كبيرة، فأنت بحاجة إلى حجم أكبر، الأمر الذي سيجلب تكاليف أكثر تكلفة ووزنًا أثقل للمركبة.
تخيل أنه قبل 30 عامًا، إذا قمت بتجميع مركبة طويلة المدى وفقًا للمؤشرات الكهربائية الثلاثة للمؤشر المثالي، فإن التكلفة سترتفع مباشرة.
ومع ذلك، يتم تشغيل النطاق الممتد بالكامل بواسطة المحرك، ويتمتع المحرك بمزايا عدم وجود تباطؤ في عزم الدوران، والهدوء وما إلى ذلك. لذلك، قبل تعميم النطاق الممتد في مجال سيارات الركاب، تم تطبيقه بشكل أكبر على المركبات والسفن مثل الدبابات وسيارات التعدين العملاقة والغواصات، التي ليست حساسة للتكلفة والحجم، ولها متطلبات أعلى للطاقة والهدوء ، عزم الدوران لحظية، الخ.
في الختام، ليس من غير المعقول أن يقول الرئيس التنفيذي لشركة Wei Pai وVolkswagen أن المدى الممتد هو تقنية متخلفة. في عصر ازدهار مركبات الوقود، يعد النطاق الممتد بتكلفة أعلى وكفاءة أقل بمثابة تقنية متخلفة بالفعل. تعد فولكس فاجن وجريت وول (علامة Wei التجارية) أيضًا علامتين تجاريتين تقليديتين نشأتا في عصر الوقود.
لقد حان الوقت حتى الوقت الحاضر. على الرغم من أنه من حيث المبدأ، لا يوجد تغيير نوعي بين تكنولوجيا المدى الممتد الحالية وتكنولوجيا المدى الممتد منذ أكثر من 100 عام، إلا أنها لا تزال عبارة عن توليد طاقة بمولدات المدى الممتد، والمركبات ذات المحركات، والتي لا يزال من الممكن أن يطلق عليها "التكنولوجيا المتخلفة".
ومع ذلك، بعد قرن من الزمان، وصلت التكنولوجيا ذات المدى الموسع أخيرًا. مع التطور السريع لتكنولوجيا المحرك والبطارية، أصبحت الممسحتان الأصليتان أهم قدرة تنافسية لها، مما أدى إلى محو عيوب النطاق الممتد في عصر الوقود والبدء في لدغة سوق الوقود.
3، خلط المكونات الإضافية الانتقائية في ظل ظروف العمل الحضرية وظروف العمل عالية السرعة ذات النطاق الممتد
بالنسبة للمستهلكين، فإنهم لا يهتمون بما إذا كان النطاق الممتد عبارة عن تقنية متخلفة، ولكن أيهما أكثر كفاءة في استهلاك الوقود وأكثر راحة في القيادة.
كما ذكر أعلاه، فإن موسع النطاق عبارة عن هيكل متسلسل. لا يستطيع موسع النطاق قيادة السيارة بشكل مباشر، وكل الطاقة تأتي من المحرك.
ولذلك، فإن هذا يجعل المركبات ذات النظام الممتد تتمتع بتجربة قيادة وخصائص قيادة مماثلة للترام النقي. ومن حيث استهلاك الطاقة، فإن النطاق الممتد يشبه أيضًا الكهرباء النقية - استهلاك منخفض للطاقة في ظل الظروف الحضرية واستهلاك مرتفع للطاقة في ظروف السرعة العالية.
على وجه التحديد، نظرًا لأن موسع النطاق يقوم فقط بشحن البطارية أو إمداد المحرك بالطاقة، فيمكن الحفاظ على موسع النطاق في نطاق سرعة اقتصادي نسبيًا في معظم الأوقات. حتى في وضع الأولوية الكهربائية النقية (استهلاك طاقة البطارية أولاً)، لا يمكن لموسع النطاق أن يبدأ ولا ينتج عنه استهلاك للوقود. ومع ذلك، لا يمكن لمحرك مركبة الوقود أن يعمل دائمًا في نطاق سرعة ثابت. إذا كنت بحاجة إلى التجاوز والتسارع، فأنت بحاجة إلى زيادة السرعة، وإذا كنت عالقًا في ازدحام مروري، فسوف تظل خاملاً لفترة طويلة.
لذلك، في ظل ظروف القيادة العادية، يكون استهلاك الطاقة (استهلاك الوقود) للمدى الممتد على الطرق الحضرية منخفضة السرعة أقل عمومًا من استهلاك مركبات الوقود المجهزة بنفس محرك الإزاحة.
ومع ذلك، كما هو الحال مع الكهرباء النقية، فإن استهلاك الطاقة في ظل ظروف السرعة العالية أعلى من استهلاكها في ظل ظروف السرعة المنخفضة؛ على العكس من ذلك، فإن استهلاك الطاقة لمركبات الوقود في ظل ظروف السرعة العالية أقل منه في الظروف الحضرية.
وهذا يعني أنه في ظل ظروف العمل عالية السرعة، يكون استهلاك الطاقة للمحرك أعلى، وسيتم استهلاك طاقة البطارية بشكل أسرع، وسيحتاج موسع النطاق إلى العمل عند "التحميل الكامل" لفترة طويلة. علاوة على ذلك، ونظرًا لوجود مجموعات البطاريات، فإن وزن المركبات ذات المدى الطويل بنفس الحجم يكون عمومًا أكبر من وزن مركبات الوقود.
تستفيد مركبات الوقود من وجود علبة التروس. في ظل ظروف السرعة العالية، يمكن للمركبة أن ترتفع إلى سرعة أعلى، بحيث يكون المحرك بسرعة اقتصادية، ويكون استهلاك الطاقة أقل نسبيًا.
لذلك، بشكل عام، فإن استهلاك الطاقة للمدى الممتد في ظل ظروف العمل عالية السرعة هو تقريبًا نفس استهلاك مركبات الوقود التي لها نفس محرك الإزاحة، أو حتى أعلى.
بعد الحديث عن خصائص استهلاك الطاقة للمركبات طويلة المدى والوقود، هل هناك تقنية هجينة يمكنها الجمع بين مزايا استهلاك الطاقة منخفض السرعة للمركبات طويلة المدى واستهلاك الطاقة منخفض السرعة لمركبات الوقود، ويمكن أن يكون لها استهلاك أكثر اقتصادا للطاقة في نطاق سرعة أوسع؟
الجواب نعم، أي خلط الأمر.
باختصار، النظام الهجين الإضافي أكثر ملاءمة. بالمقارنة مع المدى الممتد، يمكن للأول قيادة السيارة مباشرة بالمحرك في ظل ظروف العمل عالية السرعة؛ بالمقارنة مع الوقود، يمكن أيضًا أن يكون الخلط الإضافي بمثابة نطاق ممتد. يقوم المحرك بتزويد المحرك بالطاقة ويقود السيارة.
بالإضافة إلى ذلك، يحتوي النظام الهجين الإضافي أيضًا على ناقل حركة هجين (ECVT، DHT)، والذي يمكّن قوة المحرك والمحرك من تحقيق "التكامل" للتعامل مع التسارع السريع أو الطلب العالي على الطاقة.
ولكن كما يقول المثل، لا يمكنك الحصول على شيء إلا إذا تخليت عنه.
نظرًا لوجود آلية نقل ميكانيكية، فإن هيكل خلط المكونات الإضافية أكثر تعقيدًا والحجم أكبر نسبيًا. لذلك، بين الطرازات الهجينة ذات النطاق الممتد ونماذج النطاق الممتد من نفس المستوى، تكون سعة البطارية في طراز النطاق الممتد أكبر من قدرة الطراز الهجين الإضافي، والذي يمكنه أيضًا توفير نطاق كهربائي نقي أطول. إذا كان مشهد السيارة يتنقل فقط في المنطقة الحضرية، فيمكن شحن النطاق الممتد دون إعادة التزود بالوقود.
على سبيل المثال، تبلغ سعة البطارية لعام 2021 المثالي 40.5 كيلووات في الساعة، ويبلغ عدد الأميال المقطوعة بالتحمل الكهربائي النقي في دورة القيادة الأوروبية الجديدة 188 كم. تبلغ سعة بطارية مرسيدس بنز gle 350 e (الإصدار الهجين الإضافي) وBMW X5 xdrive45e (الإصدار الهجين الإضافي) القريبة من حجمها 31.2 كيلووات في الساعة و24 كيلووات في الساعة فقط، ويبلغ عدد الأميال المقطوعة بالتحمل الكهربائي النقي في دورة القيادة الأوروبية الجديدة (NEDC) 103 كم فقط و 85 كم.
يرجع السبب وراء شهرة نموذج DM-I من BYD في الوقت الحاضر إلى حد كبير إلى أن سعة البطارية في النموذج السابق أكبر من سعة طراز DM القديم، بل وتتجاوز سعة طراز النطاق الممتد من نفس المستوى. ويمكن تحقيق التنقل في المدن باستخدام الكهرباء فقط دون استخدام النفط، وسيتم تخفيض تكلفة استخدام السيارات وفقًا لذلك.
باختصار، بالنسبة للمركبات المبنية حديثًا، لا يتطلب النظام الهجين (الهجين) ذو البنية الأكثر تعقيدًا دورة بحث وتطوير أطول فحسب، بل يتطلب أيضًا عددًا كبيرًا من اختبارات الموثوقية على النظام الهجين الإضافي بالكامل، وهو من الواضح أنه ليس سريعًا في الوقت المناسب.
مع التطور السريع لتكنولوجيا البطاريات والمحركات، أصبح توسيع النطاق بهيكل أبسط "اختصارًا" للسيارات الجديدة، حيث يمر مباشرة بجزء الطاقة الأكثر صعوبة في بناء السيارة.
لكن بالنسبة إلى تحويل الطاقة الجديدة لشركات السيارات التقليدية، فمن الواضح أنها لا تريد التخلي عن الطاقة وناقل الحركة والأنظمة الأخرى التي استثمرتها سنوات عديدة من الطاقة (الموارد البشرية والمالية) في البحث والتطوير، ثم تبدأ من ذلك يخدش.
التكنولوجيا الهجينة، مثل الهجين الموصول بالكهرباء، والتي لا يمكنها فقط إطلاق العنان لحرارة الوقود المهدرة لمكونات مركبة الوقود مثل المحرك وعلبة التروس، ولكنها أيضًا تقلل بشكل كبير من استهلاك الوقود، أصبحت الاختيار الشائع لشركات المركبات التقليدية في المنزل و في الخارج.
لذلك، سواء أكان الأمر هجينًا أم ممتدًا، فهو في الواقع مخطط دوران في فترة عنق الزجاجة لتكنولوجيا البطاريات الحالية. عندما يتم حل مشاكل نطاق البطارية وكفاءة تجديد الطاقة بشكل كامل في المستقبل، سيتم مسح استهلاك الوقود بالكامل. قد تصبح التكنولوجيا الهجينة مثل النطاق الممتد والهجين الإضافي وضع الطاقة لعدد قليل من المعدات الخاصة.
وقت النشر: 19 يوليو 2022