Plug-in vs. Alcance estendido

Afinal, é difícil fazer uma grande inversão de marcha.

Portanto, uma estrutura de alcance estendido mais simples se tornou a melhor escolha para veículos novos, e o híbrido plug-in, que não só pode aproveitar ao máximo o calor residual da transmissão mecânica e reduzir o consumo de energia, se tornou a primeira escolha para a transformação de empresas de veículos tradicionais.

2、 O alcance estendido começou há cem anos, e a bateria do motor já foi uma garrafa de arrasto

Depois de esclarecer a diferença entre híbrido plug-in e autonomia estendida, e por que os carros novos geralmente escolhem autonomia estendida, as montadoras tradicionais escolhem o híbrido plug-in.

Então, para o alcance estendido, estrutura simples significa atraso?

Em primeiro lugar, em termos de tempo, o alcance estendido é de fato uma tecnologia atrasada.

A história da autonomia estendida pode ser rastreada até o final do século XIX, quando Ferdinand Porsche, o fundador da Porsche, construiu o primeiro carro híbrido em série do mundo, o Lohner Porsche.

O Lohner Porsche é um veículo elétrico. Há dois motores no cubo da roda dianteiro para propulsionar o veículo. No entanto, devido à curta autonomia, Ferdinand Porsche instalou dois geradores para aumentar a autonomia do veículo, formando um sistema híbrido em série e se tornando o precursor do aumento de autonomia.

Já que a tecnologia de alcance estendido existe há mais de 120 anos, por que ela não se desenvolveu rapidamente?

Em primeiro lugar, no sistema de alcance estendido, o motor é a única fonte de energia na roda, e o dispositivo de alcance estendido pode ser entendido como um grande tesouro de carregamento solar. O primeiro utiliza combustíveis fósseis e gera energia elétrica, enquanto o segundo utiliza energia solar e gera energia elétrica.

Portanto, a função essencial do extensor de alcance é converter o tipo de energia, primeiro convertendo a energia química dos combustíveis fósseis em energia elétrica e, depois, convertendo a energia elétrica em energia cinética por meio do motor.

De acordo com os conhecimentos físicos básicos, certo consumo é inevitável no processo de conversão de energia. Em todo o sistema de longo alcance, pelo menos duas conversões de energia (energia química, energia elétrica e energia cinética) estão envolvidas, portanto, a eficiência energética do longo alcance é relativamente menor.

Na era do vigoroso desenvolvimento de veículos movidos a combustível, as montadoras tradicionais concentram-se no desenvolvimento de motores com maior eficiência de combustível e caixas de câmbio com maior eficiência de transmissão. Naquela época, qual empresa conseguiria melhorar a eficiência térmica do motor em 1%, ou até perto do Prêmio Nobel?

Portanto, a estrutura de potência de longo alcance, que não pode melhorar, mas reduzir a eficiência energética, foi deixada para trás e ignorada por muitas montadoras.

Em segundo lugar, além da baixa eficiência energética, motores e baterias também são dois dos principais motivos que limitam o desenvolvimento de alcance estendido.

No sistema de alcance estendido, o motor é a única fonte de energia do veículo, mas 20 a 30 anos atrás, a tecnologia do motor de acionamento do veículo não era madura, o custo era alto, o volume era relativamente grande e a energia não conseguia acionar o veículo sozinha.

Naquela época, a situação das baterias era semelhante à dos motores. Nem a densidade energética nem a capacidade única podiam ser comparadas à tecnologia de baterias atual. Se você deseja uma grande capacidade, precisa de um volume maior, o que acarreta custos mais altos e maior peso do veículo.

Imagine que há 30 anos, se você montasse um veículo de autonomia estendida de acordo com os três indicadores elétricos do modelo ideal, o custo dispararia imediatamente.

No entanto, a autonomia estendida é totalmente acionada pelo motor, que possui as vantagens de ausência de histerese de torque, além de ser silencioso, entre outras. Portanto, antes da popularização da autonomia estendida no setor de automóveis de passageiros, ela era mais aplicada a veículos e navios, como tanques, veículos de mineração gigantes e submarinos, que não são sensíveis a custo e volume, e têm requisitos mais elevados de potência, silêncio, torque instantâneo, etc.

Em conclusão, não é irracional que o CEO da Wei Pai e da Volkswagen diga que a autonomia estendida é uma tecnologia retrógrada. Na era do boom dos veículos movidos a combustível, a autonomia estendida com custo mais alto e menor eficiência é de fato uma tecnologia retrógrada. A Volkswagen e a Great Wall (marca Wei) também são duas marcas tradicionais que cresceram na era do combustível.

Chegou a hora do presente. Embora, em princípio, não haja nenhuma mudança qualitativa entre a tecnologia atual de longo alcance e a tecnologia de longo alcance de mais de 100 anos atrás, ainda se trata de geração de energia por geradores de longo alcance e veículos motorizados, o que ainda pode ser chamado de "tecnologia retrógrada".

No entanto, após um século, a tecnologia de alcance estendido finalmente chegou. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de motores e baterias, os dois esfregões originais tornaram-se seu principal concorrente, eliminando as desvantagens do alcance estendido na era dos combustíveis e começando a conquistar o mercado de combustíveis.

3、 Mistura seletiva de plug-in em condições de trabalho urbano e condições de trabalho de alta velocidade de longo alcance

Para os consumidores, não importa se a autonomia estendida é uma tecnologia ultrapassada, mas sim qual é mais econômica em termos de combustível e qual é mais confortável de dirigir.

Como mencionado acima, o extensor de alcance é uma estrutura em série. O extensor de alcance não pode acionar o veículo diretamente, e toda a potência vem do motor.

Portanto, isso faz com que veículos com sistema de autonomia estendida tenham experiência e características de direção semelhantes às dos bondes tradicionais. Em termos de consumo de energia, a autonomia estendida também é semelhante à eletricidade pura – baixo consumo de energia em condições urbanas e alto consumo de energia em condições de alta velocidade.

Especificamente, como o extensor de alcance apenas carrega a bateria ou fornece energia ao motor, ele pode ser mantido em uma faixa de velocidade relativamente econômica na maior parte do tempo. Mesmo no modo de prioridade puramente elétrica (consumindo primeiro a energia da bateria), o extensor de alcance não consegue nem dar a partida, nem gerar consumo de combustível. No entanto, o motor de um veículo a combustível nem sempre funciona em uma faixa de velocidade fixa. Se você precisar ultrapassar e acelerar, precisará aumentar a velocidade; se ficar preso em um engarrafamento, ficará em marcha lenta por muito tempo.

Portanto, em condições normais de condução, o consumo de energia (consumo de combustível) de veículos de longo alcance em estradas urbanas de baixa velocidade é geralmente menor do que o de veículos movidos a combustível equipados com o mesmo motor de cilindrada.

No entanto, assim como acontece com a eletricidade pura, o consumo de energia em condições de alta velocidade é maior do que em condições de baixa velocidade; ao contrário, o consumo de energia dos veículos movidos a combustível em condições de alta velocidade é menor do que em condições urbanas.

Isso significa que, em condições de trabalho de alta velocidade, o consumo de energia do motor é maior, a bateria é consumida mais rapidamente e o extensor de autonomia precisa funcionar em "carga máxima" por um longo período. Além disso, devido à existência de conjuntos de baterias, o peso do veículo de longo alcance com o mesmo tamanho é geralmente maior do que o dos veículos movidos a combustível.

Veículos movidos a combustível se beneficiam da existência da caixa de câmbio. Em condições de alta velocidade, o veículo pode engatar uma marcha mais alta, mantendo o motor em uma velocidade econômica e o consumo de energia relativamente menor.

Portanto, em termos gerais, o consumo de energia de veículos com autonomia estendida em condições de trabalho em alta velocidade é quase o mesmo que o de veículos movidos a combustível com o mesmo motor de deslocamento, ou até maior.

Depois de falar sobre as características de consumo de energia de veículos de longo alcance e de combustível, existe uma tecnologia híbrida que pode combinar as vantagens do consumo de energia em baixa velocidade de veículos de longo alcance e o consumo de energia em baixa velocidade de veículos de combustível, e pode ter um consumo de energia mais econômico em uma faixa de velocidade mais ampla?

A resposta é sim, ou seja, misture tudo.

Em suma, o sistema híbrido plug-in é mais conveniente. Comparado com o sistema de autonomia estendida, o primeiro permite acionar o veículo diretamente com o motor em condições de trabalho de alta velocidade; comparado ao combustível, a mistura plug-in também pode ser usada como um sistema de autonomia estendida. O motor fornece energia ao motor e aciona o veículo.

Além disso, o sistema híbrido plug-in também possui transmissões híbridas (ECVT, DHT), o que permite que a potência respectiva do motor e do motor alcancem a "integração" para lidar com acelerações rápidas ou alta demanda de potência.

Mas como diz o ditado, você só consegue algo se abrir mão dele.

Devido à existência de um mecanismo de transmissão mecânica, a estrutura da mistura plug-in é mais complexa e o volume é relativamente maior. Portanto, entre modelos híbridos plug-in e de autonomia estendida do mesmo nível, a capacidade da bateria do modelo de autonomia estendida é maior do que a do modelo híbrido plug-in, o que também pode proporcionar uma autonomia elétrica 100% maior. Se o veículo for usado apenas em deslocamentos urbanos, a autonomia estendida pode ser carregada sem reabastecimento.

Por exemplo, a capacidade da bateria do modelo ideal de 2021 é de 40,5 kWh, e a autonomia elétrica pura do NEDC é de 188 km. A capacidade da bateria do Mercedes-Benz GLE 350 e (versão híbrida plug-in) e do BMW X5 xdrive45e (versão híbrida plug-in) próximos ao seu tamanho é de apenas 31,2 kWh e 24 kWh, e a autonomia elétrica pura do NEDC é de apenas 103 km e 85 km.

A razão pela qual o modelo DM-I da BYD é tão popular atualmente se deve, em grande parte, à capacidade da bateria do modelo anterior ser maior do que a do antigo modelo DM, superando inclusive a do modelo com autonomia estendida do mesmo nível. O deslocamento urbano pode ser feito usando apenas eletricidade e sem petróleo, e o custo de uso do carro será reduzido consequentemente.

Resumindo, para veículos recém-construídos, o híbrido plug-in (híbrido) com estrutura mais complexa requer não apenas um ciclo de pré-pesquisa e desenvolvimento mais longo, mas também um grande número de testes de confiabilidade em todo o sistema híbrido plug-in, o que obviamente não é rápido em termos de tempo.

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de baterias e motores, a extensão do alcance com uma estrutura mais simples se tornou um "atalho" para carros novos, passando diretamente pela parte mais difícil da construção do carro, a parte de potência.

Mas para a nova transformação energética das empresas automobilísticas tradicionais, elas obviamente não querem abrir mão da energia, da transmissão e de outros sistemas nos quais investiram muitos anos de energia (recursos humanos e financeiros) em pesquisa e desenvolvimento, e então começar do zero.

A tecnologia híbrida, como o híbrido plug-in, que não só pode aproveitar ao máximo o calor residual dos componentes do veículo de combustível, como motor e caixa de câmbio, mas também reduzir significativamente o consumo de combustível, tornou-se a escolha comum de empresas de veículos tradicionais no país e no exterior.

Portanto, seja híbrido plug-in ou de autonomia estendida, trata-se, na verdade, do esquema de rotatividade no período de gargalo da tecnologia atual de baterias. Quando os problemas de autonomia da bateria e a eficiência do reabastecimento de energia forem completamente resolvidos no futuro, o consumo de combustível será completamente eliminado. Tecnologias híbridas, como autonomia estendida e híbrido plug-in, podem se tornar o modo de energia de alguns equipamentos especiais.