¿La tecnología de alcance extendido es retrógrada?
La semana pasada, Yu Chengdong de Huawei declaró en una entrevista: "Es absurdo decir que el vehículo de autonomía extendida no es lo suficientemente avanzado. El modo de autonomía extendida es el modo de vehículo de nueva energía más adecuado en la actualidad".
Esta declaración desató una vez más un acalorado debate entre la industria y los consumidores sobre la tecnología híbrida aumentada (en adelante, "proceso aumentado"). Varios directivos de empresas automotrices, como Li Xiang, CEO de Ideal; Shen Hui, CEO de Weima; y Li Ruifeng, CEO de WeiPai, expresaron sus opiniones.
Li Ruifeng, director ejecutivo de la marca Wei, conversó directamente con Yu Chengdong en Weibo y comentó: «Aún es difícil fabricar hierro, y la industria coincide en que la tecnología híbrida de adición de programas está rezagada». Además, el director ejecutivo de la marca Wei compró inmediatamente un M5 para realizar pruebas, lo que añadió aún más polémica a la conversación.
De hecho, antes de esta ola de debates sobre si el aumento es atrasado, los ejecutivos de Ideal y Volkswagen también mantuvieron una acalorada discusión sobre este tema. Feng Sihan, director ejecutivo de Volkswagen China, afirmó sin rodeos que «el programa de aumentos es la peor solución».
Al analizar el mercado automovilístico nacional en los últimos años, se observa que los vehículos nuevos generalmente optan por dos tipos de energía: autonomía extendida o electricidad pura, y rara vez incorporan sistemas híbridos enchufables. Por el contrario, las compañías automotrices tradicionales, con sus nuevos productos energéticos, son o bien de electricidad pura o híbridos enchufables, y no se preocupan en absoluto por la autonomía extendida.
Sin embargo, con cada vez más automóviles nuevos que adoptan el sistema de rango extendido en el mercado, y el surgimiento de automóviles populares como el Ideal y el Enjie M5, el rango extendido es gradualmente conocido por los consumidores y se ha convertido en una forma híbrida convencional en el mercado actual.
El rápido aumento de la autonomía extendida seguramente tendrá un impacto en las ventas de modelos de combustible e híbridos de las compañías de automóviles tradicionales, lo que constituye la raíz de la disputa entre las compañías de automóviles tradicionales mencionadas anteriormente y los automóviles de nueva construcción.
Entonces, ¿es la autonomía extendida una tecnología anticuada? ¿Cuál es la diferencia con los vehículos enchufables? ¿Por qué los autos nuevos optan por la autonomía extendida? Con estas preguntas, Che Dongxi encontró algunas respuestas tras un estudio a fondo de las dos rutas técnicas.
1、 El rango extendido y la mezcla de complementos tienen la misma raíz, y la estructura del rango extendido es más simple.
Antes de analizar la autonomía extendida y el híbrido enchufable, presentaremos primero estas dos formas de energía.
Según el documento estándar nacional "Terminología de vehículos eléctricos" (gb/t 19596-2017), los vehículos eléctricos se dividen en vehículos eléctricos puros (en adelante, vehículos eléctricos puros) y vehículos eléctricos híbridos (en adelante, vehículos eléctricos híbridos).
Los vehículos híbridos se dividen en serie, paralelo e híbridos según su estructura de potencia. El tipo serie implica que la fuerza motriz proviene únicamente del motor; el tipo paralelo implica que la fuerza motriz es suministrada por el motor y el motor de combustión interna simultáneamente o por separado; y el tipo híbrido se refiere a dos modos de conducción: serie/paralelo.
El extensor de autonomía es un híbrido en serie. El extensor de autonomía, compuesto por motor y generador, carga la batería, que impulsa las ruedas, o bien suministra energía directamente al motor para impulsar el vehículo.
Sin embargo, el concepto de interpolación y mezcla es relativamente complejo. En cuanto a los vehículos eléctricos, los híbridos también pueden dividirse en híbridos con carga externa e híbridos sin carga externa, según su capacidad de carga externa.
Como su nombre indica, siempre que cuente con un puerto de carga y se pueda cargar externamente, se trata de un híbrido de carga externa, también llamado "híbrido enchufable". Según este estándar de clasificación, la autonomía extendida es un tipo de interpolación y mezcla.
De igual manera, el híbrido sin carga externa no tiene puerto de carga, por lo que no puede cargarse externamente. Solo puede cargar la batería mediante el motor, la recuperación de energía cinética y otros métodos.
Sin embargo, actualmente, el tipo híbrido se distingue principalmente por su estructura de potencia. Actualmente, el sistema híbrido enchufable es un sistema híbrido paralelo o híbrido en paralelo. A diferencia del sistema de autonomía extendida (de serie), el motor híbrido enchufable (híbrido) no solo suministra energía eléctrica a las baterías y motores, sino que también impulsa vehículos directamente mediante transmisiones híbridas (ECVT, DHT, etc.) y forma una fuerza conjunta con el motor para impulsar los vehículos.
Los sistemas híbridos enchufables, como el sistema híbrido Great Wall Lemon, el sistema híbrido Geely Raytheon y el BYD DM-I, son todos sistemas híbridos.
El motor del extensor de autonomía no puede impulsar directamente el vehículo. Debe generar electricidad mediante el generador, almacenarla en la batería o suministrarla directamente al motor. El motor, como única fuente de energía para todo el vehículo, proporciona energía al vehículo.
Por lo tanto, las tres partes principales del sistema extensor de rango (extensor de rango, batería y motor) no implican una conexión mecánica, sino que están todas conectadas eléctricamente, por lo que la estructura general es relativamente simple; la estructura del sistema híbrido enchufable es más compleja y requiere el acoplamiento entre diferentes dominios dinámicos a través de componentes mecánicos como la caja de cambios.
En general, la mayoría de los componentes de transmisión mecánica del sistema híbrido presentan altas barreras técnicas, un largo ciclo de solicitud y un amplio acervo de patentes. Es evidente que los nuevos coches que buscan velocidad no tienen tiempo para empezar con las marchas.
Sin embargo, para las empresas de vehículos de combustible tradicionales, la transmisión mecánica es uno de sus puntos fuertes, y cuentan con una profunda acumulación técnica y experiencia en producción en masa. Con la llegada de la electrificación, es evidente que las compañías automotrices tradicionales no pueden renunciar a décadas o incluso siglos de acumulación tecnológica y empezar de cero.
Después de todo, es difícil dar un giro radical.
Por lo tanto, una estructura de rango extendido más simple se ha convertido en la mejor opción para los vehículos nuevos, y el híbrido enchufable, que no solo puede aprovechar al máximo el calor residual de la transmisión mecánica y reducir el consumo de energía, se ha convertido en la primera opción para la transformación de las empresas de vehículos tradicionales.
2、 La autonomía extendida comenzó hace cien años, y la batería del motor alguna vez fue una botella de arrastre.
Después de aclarar la diferencia entre híbrido enchufable y autonomía extendida, y por qué los autos nuevos generalmente eligen autonomía extendida, las compañías de autos tradicionales eligen híbrido enchufable.
Entonces, para el rango extendido, ¿la estructura simple significa atraso?
En primer lugar, en términos de tiempo, el alcance extendido es de hecho una tecnología atrasada.
La historia de la autonomía extendida se remonta a finales del siglo XIX, cuando Ferdinand Porsche, el fundador de Porsche, construyó el primer automóvil híbrido en serie del mundo: Lohner Porsche.
Lohner Porsche es un vehículo eléctrico. Dos motores en el eje delantero impulsan el vehículo. Sin embargo, debido a su corta autonomía, Ferdinand Porsche instaló dos generadores para aumentarla, lo que formó un sistema híbrido en serie y se convirtió en el precursor del aumento de autonomía.
Si la tecnología de rango extendido existe desde hace más de 120 años, ¿por qué no se ha desarrollado rápidamente?
En primer lugar, en el sistema de autonomía extendida, el motor es la única fuente de energía en la rueda, y el dispositivo de autonomía extendida puede considerarse un gran recurso de carga solar. El primero utiliza combustibles fósiles y genera energía eléctrica, mientras que el segundo utiliza energía solar y genera energía eléctrica.
Por lo tanto, la función esencial del extensor de rango es convertir el tipo de energía, primero convirtiendo la energía química de los combustibles fósiles en energía eléctrica y luego convirtiendo la energía eléctrica en energía cinética a través del motor.
Según los conocimientos físicos básicos, es inevitable que se produzca cierto consumo en el proceso de conversión de energía. En todo sistema de rango extendido, intervienen al menos dos conversiones de energía (energía química, energía eléctrica y energía cinética), por lo que la eficiencia energética del rango extendido es relativamente baja.
En la era del vigoroso desarrollo de los vehículos de combustible, las compañías automotrices tradicionales se concentraron en desarrollar motores con mayor eficiencia de combustible y cajas de cambios con mayor eficiencia de transmisión. En aquel entonces, ¿qué compañía podría mejorar la eficiencia térmica del motor en un 1%, o incluso acercarse al Premio Nobel?
Por lo tanto, la estructura de potencia de rango extendido, que no puede mejorar sino reducir la eficiencia energética, ha sido dejada atrás e ignorada por muchas compañías automotrices.
En segundo lugar, además de la baja eficiencia energética, los motores y las baterías también son dos razones importantes que limitan el desarrollo de la autonomía extendida.
En el sistema de rango extendido, el motor es la única fuente de energía del vehículo, pero hace 20 a 30 años, la tecnología del motor de accionamiento del vehículo no estaba madura, el costo era alto, el volumen era relativamente grande y la energía no podía impulsar el vehículo sola.
En aquel entonces, la situación de las baterías era similar a la de los motores. Ni la densidad energética ni la capacidad individual eran comparables con la tecnología actual de baterías. Para lograr una gran capacidad, se necesitaba un mayor volumen, lo que implicaba mayores costos y un mayor peso del vehículo.
Imagínate que hace 30 años, si montabas un vehículo de autonomía extendida según los tres indicadores eléctricos del ideal, el coste se disparaba directamente.
Sin embargo, la autonomía extendida es impulsada completamente por el motor, que ofrece ventajas como la ausencia de histéresis de par, un funcionamiento silencioso, etc. Por lo tanto, antes de su popularización en el sector de los turismos, se aplicaba más a vehículos y barcos como tanques, vehículos mineros gigantes y submarinos, que no se ven afectados por el coste ni el volumen, y que requieren mayor potencia, silencio, par instantáneo, etc.
En conclusión, no es descabellado que el director ejecutivo de Wei Pai y Volkswagen diga que la autonomía extendida es una tecnología atrasada. En la era del auge de los vehículos de combustible, una autonomía extendida con mayor costo y menor eficiencia es, sin duda, una tecnología atrasada. Volkswagen y Great Wall (marca Wei) también son dos marcas tradicionales que han evolucionado en la era de los combustibles.
Ha llegado el momento. Si bien, en principio, no existe una diferencia cualitativa entre la tecnología de autonomía extendida actual y la de hace más de 100 años, la generación de energía mediante generadores de autonomía extendida y vehículos a motor sigue siendo una tecnología atrasada.
Sin embargo, después de un siglo, la tecnología de autonomía extendida finalmente ha llegado. Con el rápido desarrollo de la tecnología de motores y baterías, los dos motores originales se han convertido en su principal competidor, eliminando las desventajas de la autonomía extendida en la era de los combustibles y comenzando a ganar terreno en el mercado de los combustibles.
3、 Mezcla selectiva enchufable en condiciones de trabajo urbanas y condiciones de trabajo de alta velocidad de rango extendido
A los consumidores no les importa si la autonomía extendida es una tecnología anticuada, sino cuál es más eficiente en términos de consumo de combustible y cuál es más cómodo de conducir.
Como se mencionó anteriormente, el extensor de autonomía tiene una estructura en serie. No puede impulsar el vehículo directamente, ya que toda la potencia proviene del motor.
Por lo tanto, los vehículos con sistema de autonomía extendida ofrecen una experiencia y características de conducción similares a las de los tranvías convencionales. En cuanto al consumo de energía, el sistema de autonomía extendida también es similar al de los vehículos eléctricos: bajo consumo en entornos urbanos y alto consumo a alta velocidad.
En concreto, dado que el extensor de autonomía solo carga la batería o alimenta el motor, puede mantenerse en un rango de velocidad relativamente económico la mayor parte del tiempo. Incluso en el modo eléctrico prioritario (consumiendo primero la batería), el extensor de autonomía ni siquiera arranca ni consume combustible. Sin embargo, el motor de un vehículo de combustión no siempre puede funcionar en un rango de velocidad fijo. Si necesita adelantar y acelerar, debe aumentar la velocidad, y si se encuentra en un atasco, el motor permanecerá al ralentí durante mucho tiempo.
Por lo tanto, en condiciones normales de conducción, el consumo de energía (consumo de combustible) de autonomía extendida en carreteras urbanas de baja velocidad es generalmente menor que el de los vehículos de combustible equipados con el mismo motor de cilindrada.
Sin embargo, al igual que ocurre con la electricidad pura, el consumo de energía en condiciones de alta velocidad es mayor que en condiciones de baja velocidad; por el contrario, el consumo de energía de los vehículos de combustible en condiciones de alta velocidad es menor que en condiciones urbanas.
Esto significa que, en condiciones de trabajo a alta velocidad, el consumo de energía del motor es mayor, la batería se consume más rápido y el extensor de autonomía debe funcionar a plena carga durante un tiempo prolongado. Además, debido a la existencia de paquetes de baterías, el peso de los vehículos de autonomía extendida del mismo tamaño suele ser mayor que el de los vehículos de combustible.
Los vehículos de combustible se benefician de la existencia de la caja de cambios. A alta velocidad, el vehículo puede subir una marcha, lo que permite que el motor funcione a un régimen económico y el consumo de energía sea relativamente menor.
Por lo tanto, en términos generales, el consumo de energía en autonomía extendida en condiciones de trabajo a alta velocidad es casi el mismo que el de los vehículos de combustible con el mismo motor de cilindrada, o incluso mayor.
Después de hablar sobre las características de consumo de energía de rango extendido y combustible, ¿existe una tecnología híbrida que pueda combinar las ventajas del consumo de energía a baja velocidad de los vehículos de rango extendido y el consumo de energía a baja velocidad de los vehículos de combustible, y pueda tener un consumo de energía más económico en un rango de velocidad más amplio?
La respuesta es sí, es decir, mézclalo.
En resumen, el sistema híbrido enchufable es más práctico. En comparación con el sistema de autonomía extendida, el primero permite impulsar el vehículo directamente con el motor a alta velocidad. En comparación con el sistema de combustible, la mezcla enchufable también ofrece una autonomía extendida. El motor suministra potencia al motor de combustión interna e impulsa el vehículo.
Además, el sistema híbrido enchufable también cuenta con transmisiones híbridas (ECVT, DHT), lo que permite que la potencia respectiva del motor y del motor de combustión logre una "integración" para hacer frente a una aceleración rápida o a una alta demanda de potencia.
Pero como dice el refrán, sólo puedes conseguir algo si renuncias a ello.
Debido a la existencia de un mecanismo de transmisión mecánica, la estructura de la mezcla de vehículos enchufables es más compleja y el volumen es relativamente mayor. Por lo tanto, entre los modelos híbridos enchufables y de autonomía extendida del mismo nivel, la capacidad de la batería del modelo de autonomía extendida es mayor que la del modelo híbrido enchufable, lo que también puede ofrecer una mayor autonomía eléctrica pura. Si el vehículo se utiliza únicamente para desplazamientos urbanos, el de autonomía extendida puede incluso cargarse sin repostar.
Por ejemplo, la capacidad de la batería del modelo ideal de 2021 es de 40,5 kWh, y la autonomía en modo eléctrico puro según el ciclo NEDC es de 188 km. La capacidad de la batería del Mercedes-Benz GLA 350 e (versión híbrida enchufable) y del BMW X5 xdrive 45e (versión híbrida enchufable), similar a la suya, es de tan solo 31,2 kWh y 24 kWh, respectivamente, y la autonomía en modo eléctrico puro según el ciclo NEDC es de tan solo 103 km y 85 km respectivamente.
La razón por la que el modelo DM-I de BYD es tan popular actualmente se debe, en gran parte, a que la capacidad de la batería del modelo anterior es mayor que la del antiguo DM, e incluso supera la del modelo de autonomía extendida del mismo nivel. Los desplazamientos urbanos se pueden realizar utilizando únicamente electricidad y sin petróleo, lo que reducirá el coste del coche.
En resumen, para los vehículos de nueva construcción, los híbridos enchufables (híbridos) con una estructura más compleja requieren no solo un ciclo de investigación y desarrollo previo más largo, sino también una gran cantidad de pruebas de confiabilidad en todo el sistema híbrido enchufable, lo que obviamente no es rápido en términos de tiempo.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de baterías y motores, la ampliación de la autonomía con una estructura más simple se ha convertido en un "atajo" para los coches nuevos, superando directamente la parte de potencia más difícil de la construcción del automóvil.
Pero para la nueva transformación energética, las compañías automovilísticas tradicionales obviamente no quieren renunciar a la potencia, la transmisión y otros sistemas en los que han invertido muchos años de energía (recursos humanos y financieros) en investigación y desarrollo, y luego empezar desde cero.
La tecnología híbrida, como el híbrido enchufable, que no solo puede aprovechar al máximo el calor residual de los componentes del vehículo de combustible, como el motor y la caja de cambios, sino que también reduce en gran medida el consumo de combustible, se ha convertido en la opción común de las empresas de vehículos tradicionales en el país y en el extranjero.
Por lo tanto, ya sea híbrido enchufable o de autonomía extendida, se trata de un sistema de rotación en el período de escasez de la tecnología actual de baterías. Cuando los problemas de autonomía y eficiencia de recarga de energía se resuelvan por completo en el futuro, el consumo de combustible se reducirá por completo. La tecnología híbrida, como la de autonomía extendida y la híbrida enchufable, podría convertirse en el modo de alimentación de algunos equipos especiales.
Hora de publicación: 19 de julio de 2022