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Battery Research Institute: ¿Por qué los híbridos de alcance extendido no se han generalizado?

Huang Henngle Editor en jefe de la Escuela Técnica 2021-1-110: 10 Recientemente, un amigo me preguntó si vale la pena comprar Li ONE a este precio. No puedo dar una respuesta clara, porque este híbrido de batería grande no es la mejor opción para los usuarios que no pueden instalar pilas privadas, pero es el umbral para la reposición de energía.

Le gusta, pero el coche no es adecuado por el momento para su entorno de conducción. Le sugerí que obtuviera una licencia de conducir y comprara un automóvil de gasolina. Una de las razones por las que a mi amigo le gusta uno es porque usa electricidad para proteger el medio ambiente, pero yo no quiero hablar de protección del medio ambiente. La gente común resuelve primero los problemas de viaje y luego considera cuestiones de nivel superior.

Dicho esto, surge otra cosa: ¿por qué la estructura híbrida de alcance extendido no se ha convertido en la corriente principal del mercado hasta ahora?

¿Qué es el híbrido de autonomía extendida?

El híbrido de autonomía extendida es una estructura híbrida gasolina-eléctrica que no es familiar para todos pero que nació muy temprano.

¿Cuál es su clasificación unilateral? ¿Puramente eléctrico? Aún es terco, consulte primero con la Oficina de Gestión de Vehículos de Beijing para informarle esto. ¿Tren eléctrico puro? Ven a verme después de que obtengas tu tarjeta verde. Con un motor de gasolina tan grande frente a ti, taparte los oídos con el tapón de llenado de aceite es aburrido.

? ¿Versión de interpretación de 1 minuto?

La abreviatura en inglés de híbrido de autonomía extendida es REEV (Range-Extended Electric Vehicles), que es un vehículo eléctrico de autonomía extendida. La energía llega al motor de combustión interna ICE o pila de combustible FC desde el tanque de combustible y se convierte en energía eléctrica después de la combustión, que se utiliza para almacenar energía para la batería o accionar el motor.

El núcleo de ICE o FC se puede llamar extensor de rango, que es la APU (unidad de energía auxiliar). Cuando la capacidad de la fuente de alimentación enchufable es insuficiente, la APU se utiliza para ayudar a generar energía. Lectura terminada.

? ¿Versión interpretada de 5 minutos?

El híbrido de alcance extendido REEV es una de las manifestaciones del híbrido enchufable PHEV. Es el tercer tipo de conexión en serie, conexión en paralelo y conexión en serie. Su estructura es relativamente simple y su eficiencia teórica no es baja, pero no es fácil de implementar.

Criticé a los fans ideales al principio del artículo. Ahora permítanme ser justo con el ideal: el sistema REEV ideal es una estructura relativamente madura.

Dibujé el gráfico de tendencia energética Bagua y reemplacé 1200 palabras de texto para que todos puedan entenderlo más fácilmente:

La última imagen, me pregunto si Li Yi ha calibrado esta condición de trabajo. . Debido a que la batería no se puede cargar y descargar al mismo tiempo, puede que no sea mejor utilizar el modo eléctrico puro al ir cuesta abajo durante mucho tiempo. La batería cambiará constantemente entre carga y descarga, y los iones de litio saltarán de izquierda a derecha dentro de la batería. Si el motor de combustión interna se arranca en este momento, por un lado puede proporcionar fuerza motriz cuando hay una demanda de energía y, por otro lado, puede transferir el exceso de energía a la batería para su almacenamiento, lo que también es una solución eficaz. . En cuanto a si lo hay, cualquier amigo ingeniero que vea este mal artículo puede decírmelo. Gracias.

El principio de ahorro de energía de los vehículos híbridos de autonomía extendida

Algunos internautas dijeron que ampliar el programa es como quitarse los pantalones y tirarse pedos. Creo que ésta es la tragedia de la educación obligatoria de nueve años. Antes de quejarse, al menos debería comprender el principio.

La línea directa de híbridos de autonomía extendida es: ¿motor de combustión interna ICE/sistema de pila de combustible FC? ¿dinamo? ¿Batería de energía? motor de accionamiento. Incluso si la eficiencia de conversión de energía del motor y la batería es superior a 90, ¿aún necesitamos recolectarla aquí tres veces? ¿Peajes? ¿Por qué podemos ahorrar energía?

El truco está en ICE/FC. Muchas empresas de automóviles están promoviendo ahora que sus motores de combustión interna pueden alcanzar eficiencias térmicas de 40 o más. ¿Este indicador no es particularmente instructivo como aquí? ¿Eficiencia térmica? ¿Qué pasa? ¿Máxima eficiencia térmica? El rango de velocidades en el que un motor de combustión interna mantiene su máxima eficiencia térmica es muy estrecho, y el tiempo que tarda en alcanzar este rango en la conducción diaria es inferior a 1.

La extensión está diseñada para resolver este problema: si mantenemos el ICE/FC cerca del rango máximo de eficiencia térmica, podemos quemar/intercambiar 1,5 veces o incluso 2,0 veces más energía con la misma cantidad de combustible.

En el sistema REEV, la batería de energía es un grupo de almacenamiento de energía que ajusta los nodos de tiempo de almacenamiento/liberación de energía, de modo que el ICE/FC siempre funcione en un rango de alta eficiencia.

¿Incluso si los últimos tres enlaces están desactivados? ¿Peajes? La eficiencia de todo el sistema entre ruedas y pozo es aún mayor que la de las locomotoras diésel de hielo puro.

En mi opinión, desde el sistema de arranque y parada automático hasta los 48 V, desde HEV hasta PHEV, todos estos son conjuntos de electrificación añadidos a los motores de combustión interna tradicionales para completar tareas de ahorro de energía, mientras que REEV es otra forma. El motor de combustión interna se convierte en un dispositivo auxiliar de potencia APU y el sujeto y el objeto se intercambian.

¿Te has dado cuenta? Siempre he dicho que la autonomía extendida ahorra más energía, pero nunca he mencionado que es más respetuosa con el medio ambiente, porque está equipada con una batería de capacidad media, que contiene muchos contaminantes de metales pesados. Disculpe. ¿Respetuoso con el medio ambiente? ¿De dónde viene esta palabra?

Si tenemos que hablar de protección del medio ambiente, entonces el sistema híbrido de autonomía ampliada puede permitir que el motor de combustión interna/pila de combustible compita con el sistema eléctrico puro de BEV. ¿Antes de que se agote la batería? Intervenga a tiempo para evitar que la batería entre en la etapa de pérdida de energía, donde la pérdida de vida es particularmente fuerte. Prolonga la vida útil de la batería y es respetuoso con el medio ambiente.

Ejemplos reales de híbrido de programa extendido

¿Cómo se llamó el primer coche híbrido del mundo? ¿Híbrido Ródano-Porsche Mixte? ¿Es Fernando? El trabajo del Dr. Porsche en 1900 utilizó una estructura híbrida en serie y motores de cuatro ruedas con tracción en las cuatro ruedas.

Dado que el par del motor de accionamiento es mucho mayor que el del motor de combustión interna, esta estructura puede eliminar una caja de cambios mecánica voluminosa. ¿Hacer un gran esfuerzo? El lugar es genial. En 1903, Rusia construyó el Vandal con una configuración híbrida de alcance extendido. ¿Diesel eléctrico? Esta estructura también se utilizó en los años 20 en barcos y en la fábrica de carreras Porsche.

El tercer híbrido de autonomía extendida famoso del Dr. Porsche es el VK 45.01 (P). Tanque pesado eléctrico Porsche Tiger.

¿Dr. Porsche utiliza dos motores de gasolina Porsche 101 V10 refrigerados por aire para generar electricidad para motores Siemens-Schucket (sí, el famoso Siemens) y luego la transmite a un conjunto de motores Siemens de 312 CV? 2. ¿Puede empujar a este tigre de 60 toneladas a viajar 105 km, pero el consumo de combustible por cada 100 kilómetros es de 495 litros?

El Dr. Porsche gastó muchos recursos de guerra del Tercer Reich alemán para desarrollar armas avanzadas con conceptos técnicos avanzados y una efectividad de combate real casi nula. Esto no solo fue superficial para Xi Moustache, sino que también aseguró las armas que desarrolló. No se puede utilizar para matar personas.

Este es un invento genial.

Pero después de la guerra, el Dr. Porsche fue encarcelado, enfermó y murió poco después de salir. Creo que el mundo le debe un Premio Nobel de la Paz a Ferdinand Porsche padre, un genio de la ingeniería que consumió recursos y exportó tecnología pero no pudo matar gente.

Hoy en día, ¿esta estructura híbrida en serie/híbrida de rango extendido se usa ampliamente? ¿Hacer un gran esfuerzo? ¿En el suelo, como? Combustible - electricidad? Submarinos/buques de carga/destructores/trenes/tanques, etc. , El dispositivo auxiliar de potencia de la APU (extensor de alcance) puede ser un motor de gasolina y diésel, una turbina de gas o una pila de combustible.

En el campo de los vehículos civiles/turismos, los híbridos de alcance extendido no se han generalizado, porque la estructura híbrida de alcance extendido, naturalmente, no es la más adecuada para los híbridos en este campo.

El Chevrolet Volt se produjo en las generaciones 2010-2015 y 2015-2019 respectivamente. General Motors es la pionera de la electrificación en Estados Unidos, pero tiene una historia oscura (la primera persona que comió cangrejos es así). Volt fue diseñado originalmente para rendir homenaje al centenario de General Motors. La resistencia al viento es extremadamente baja y el concepto es extremadamente avanzado, pero es caro y lento, y la economía de combustible no es necesariamente alta. La media es de 6,4 l/100 km y la tecnología del Volt de segunda generación se ha mejorado hasta cierto punto.

Gracias a nuestro lector @6823968239, ingresa la experiencia del automóvil de los propietarios de Weilan 6 PHEV en el artículo:

Weilan 6 utiliza el sistema híbrido Volt de segunda generación, 8kWh incorporado batería, tiempo de aceleración de 100 kilómetros a aproximadamente 8 segundos, peso del vehículo 1,6 t, neumáticos de 18 pulgadas, ancho de neumático de 225 mm.

El kilometraje medio con energía eléctrica pura es de unos 60 kilómetros (más de 50 autopistas, más de 60 vías urbanas, hasta 68 kilómetros con cortes de energía, el consumo de combustible en ciudad es inferior a 4,5 l/100 km y el consumo de combustible en carretera); es de 5-5,5 l/100 km (1120 km/h).

De hecho, las dos generaciones de productos Volt son muy diferentes. La primera generación es una arquitectura híbrida con división de potencia de salida y la segunda generación es una arquitectura híbrida con división de potencia compuesta de entrada-salida. La primera generación no puede realizar el accionamiento directo de los motores de combustión interna (una de las razones de la baja eficiencia es la división de la potencia de salida, y la eficiencia también es baja a bajas velocidades). La segunda generación puede realizar un accionamiento directo del motor de combustión interna. De hecho, la segunda generación puede realizar un accionamiento de motor simple o doble. Modo híbrido de baja velocidad (en este momento, como Toyota THS, funciona en el estado de división de potencia de entrada), modo de conducción directa del motor de combustión interna (en este momento, como Toyota i-MMD, la potencia del motor de combustión interna va directamente al extremo de la rueda y el motor de tracción se puede accionar en paralelo), modo híbrido de alta velocidad Modo híbrido (funciona en modo de división de potencia compuesta en este momento), lo que significa que este híbrido realiza todos los modos de trabajo óptimos de Toyota y Toyota, y También resuelve los problemas de división de potencia de entrada y condiciones de trabajo de alta velocidad.

El Volt de segunda generación no utiliza la estructura híbrida tradicional de rango extendido. El motor de combustión interna se puede conectar directamente a las ruedas motrices a través de engranajes planetarios. El SAIC-GM Velite 5 utiliza el mismo sistema de propulsión, con dos motores, dos engranajes planetarios y tres embragues. Es tan complejo que nunca querría dibujar un gráfico de sus tendencias energéticas.

El autor escribió un largo artículo que presenta la historia de medio siglo de investigación y desarrollo de vehículos de nueva energía de BMW. Puede hacer clic en "Breve historia del BMW Serie I". El artículo es demasiado largo y no mencioné que la versión puramente eléctrica del BMW i3 tiene un lugar en la parte trasera derecha para el motor de gasolina y puede modificarse fácilmente para convertirse en un modelo de autonomía extendida. Se puede ver que no es demasiado difícil cambiar el programa de puramente eléctrico.

Del mismo modo, Blue Rabbit Free ofrece tanto una versión puramente eléctrica como una versión de autonomía extendida. No necesito publicar el diagrama de estructura, solo necesito conectar un conjunto de motores de combustión interna en serie.

Además, la conocida tecnología híbrida de rango extendido Nissan e-power, la más popular en Japón es el Nissan NOTA, y cuando ingresa a China se convierte en el Sylphy e-power de rango extendido. híbrido. La ventaja del e-power de Nissan es que el motor de combustión interna, el motor eléctrico y el motor son pequeños, y el automóvil también es pequeño, lo que puede ahorrar combustible.

Sin embargo, debido a que la batería es demasiado pequeña, similar al Toyota THS, el e-power no puede/no necesita enchufarse.

El Li ONE es actualmente el mejor híbrido de autonomía extendida vendido en China, pero su consumo de energía es de 8,8 l/100 km y su consumo normal de combustible es de 7,2 l/100 km, lo que sigue siendo bastante.

Entonces, REEV es una muy buena estructura en teoría, pero ¿qué pasa si el automóvil es terriblemente pesado, se gasta demasiada energía en transportar la batería y no hay forma de que el hielo se conecte directamente a las ruedas? ? Encender el motor en áreas urbanas requiere un esfuerzo constante para saltar. El sistema de recuperación de energía cinética tiene una eficiencia limitada y el límite no es alto, no se requiere frenado ni recuperación a altas velocidades, pero la eficiencia del motor puro no es alta.

REEV es muy eficiente en teoría, pero una vez implementada la tecnología, es fácil descubrir que no ahorra mucho combustible y electricidad. GM también está contratando expertos.

Por ejemplo, Cadillac ELR, esta cosa es la versión de lujo del Chevrolet Volt, que es un recuerdo del hijo pródigo de Detroit. La tecnología es muy avanzada, no se puede ahorrar aceite y el rendimiento no se puede mejorar. Un auto deportivo Cadillac que alcanza las 100 mph en 7,8 segundos no es nada atractivo.

Por cierto, el ELR pesa 140 kg más que el Volt, lo que dices que es fatal.

Durante todo su ciclo de vida, ELR vendió 3.000 unidades, lo que no fue suficiente.

Fisker, una nueva fuerza de fabricación de automóviles estadounidense, también ha producido un vehículo híbrido de autonomía extendida llamado Karma. En modo pérdida de potencia, el consumo oficial de combustible puede llegar a 12L/100km. ¿Esto cuenta? ¿Ahorro de energía y protección del medio ambiente? ¿Hasta cierto punto?

Por un lado, el Fisker Karma es bastante bueno (el modelo de 2009 que se muestra a continuación ya era impresionante), pero la empresa cerró demasiado pronto y vendió tanto su tecnología enchufable como su planta de fabricación. en Delaware. Al grupo China Wanxiang.

¿El otro que quebró fue Tagus? Feng Teng, una compañía eléctrica de vanguardia que trabaja exclusivamente por diversión, afirma que su propio AT96 puede extender la autonomía de crucero a 2000 km, pero requiere un tanque de combustible de 90 litros.

Entonces, ¿Will? ¿Reglas tecnológicas? ¿Traducir a? ¿Tajo? ¿Feng Teng? Una historia de amor urbana un tanto posmoderna. ¿Su familia también dijo que la APU eligió una turbina de gas y que todo el vehículo estaba equipado con 6 motores (cada motor pesa 13 kg)? 1 juego para ruedas delanteras y 2 juegos para ruedas traseras. * *M 768kW (1044PS)/8600Nm, correspondiente a una aceleración de 0 a 100 kilómetros en 2,5 segundos y una velocidad máxima de 305 km/h.

¡Niños, sólo puedo decir niños! ¿Por qué no colapsó un PPT tan poderoso? Ups, ya se cayó.

Otro ejemplo no es una estafa, sino el taxi híbrido de alcance extendido LEVC TX producido por Geely's London Taxi Company. La razón principal es que el gobierno de Londres no permite que los viejos taxis diésel circulen por las calles, por lo que los nuevos taxis con esta estructura de autonomía ampliada tienen una autonomía de 607 km, un motor de combustión interna de 1,5 toneladas y una potencia de carga rápida de sólo 50kW.

Además, el sistema híbrido Honda i-MMD es algo similar al sistema de rango extendido. El principio es muy similar al del Chevrolet Volt Volt II. Ambos se basan en el sistema de rango extendido. y tener un modo de rueda directa con motor de combustión interna. Sin embargo, debido a cuestiones de patentes, los principios mecánicos/eléctricos implementados por los dos sistemas son muy diferentes. Lo mejor de todo es que el Honda i-MMD ahorra combustible.

El recientemente popular BYD DM-i también tiene una estructura similar. Opera principalmente en modo serie, pero también tiene modo paralelo, por lo que no es una estructura híbrida estrictamente de alcance extendido. De hecho, la estructura enchufable DM de BYD es anterior a la de Honda. No existe una diferencia esencial entre la estructura del DM1, la estructura del DM-i y la estructura del i-MMD de Honda. El regreso de BYD a la arquitectura P1 P3 después de diez años también se debe a que el progreso tecnológico de tres vehículos eléctricos y motores de combustión interna proporciona viabilidad técnica.

¿Por qué los híbridos de autonomía extendida no se han generalizado?

En una palabra: dado que la estructura híbrida de autonomía extendida de REEV tiene pocas ventajas en cuanto a ahorro de energía en el campo de los turismos, está en línea con las reglas del mercado no promoverla ampliamente.

Es imposible para nosotros idear una estructura mecatrónica que alguien hizo hace mucho tiempo pero abandonó, y la mayoría de la gente no lo hace ahora. ¿Por qué el mercado no está interesado en esta genial idea? Todos están equivocados, pero yo tengo razón. Imposible.

El capital busca ganancias. Si el plan de aumento de participación es realmente tan perfecto, ¿cómo es posible que a los dos principales fabricantes de vehículos de nuevas energías en China y Estados Unidos no les guste esta estructura? Mire cuántas generaciones de REEV GM ha lanzado. ¿Hay buenos vendedores? Las nuevas fuerzas de China también han fabricado varios modelos, pero actualmente sólo uno se vende mucho. Por el contrario, los coches con estructuras híbridas enchufables PHEV convencionales no sólo tienen muchas marcas y modelos, sino que también se venden bien.

Volvamos a la intención original del híbrido de autonomía extendida REEV: en el siglo XX, la potencia del motor de combustión interna era muy inferior a la del motor eléctrico que el Dr. Porsche esperaba utilizar. motor de combustión interna para trabajar durante mucho tiempo para acumular energía y proporcionar energía para una explosión después del año 2000, la potencia del motor eléctrico La eficiencia y la rentabilidad son mucho mejores que las de los motores de combustión interna. Esperamos que el motor de combustión interna pueda seguir funcionando en un rango de alta eficiencia térmica para proporcionar energía al motor eléctrico y ahorrar más combustible.

La intención original de la hibridación de rango extendido ha cambiado por completo en un siglo. No nos falta electricidad, pero sí combustible. Todos los modelos híbridos de autonomía extendida actualmente en el mercado no son muy eficientes en cuanto a combustible. Como máximo, solo le daremos un juego de tarjetas verdes. Hoy en día, cuando la densidad de energía de la batería no se ha roto, las ventajas integrales del híbrido de rango extendido no se pueden aprovechar al máximo. A medida que aumenta la densidad energética, los vehículos eléctricos puros pueden ser una opción que ahorre más energía.

La energía híbrida de autonomía extendida es actualmente una solución con ventajas y desventajas menos obvias: es más silenciosa y cómoda que las locomotoras de combustión interna ICE, pero no tan silenciosa y cómoda como los vehículos eléctricos puros BEV que no requiere; tiene la misma ansiedad por la autonomía que los BEV, pero sufre por el consumo de combustible. El costo no es mucho menor, la estructura es más simple y más barata que la del híbrido enchufable PHEV, pero la capacidad de aceleración no es tan buena como la del PHEV.

¿Hay solución? Si el motor de combustión interna y las ruedas están conectados directamente mecánicamente, en lugar de sólo eléctricamente, el funcionamiento a alta velocidad se optimizará hasta cierto punto.

De hecho, la estructura del Chevrolet Volt se ha cambiado por completo de la primera generación a la segunda generación, principalmente agregando esta condición de conexión directa mecánica para evitar el aumento en el consumo de energía del motor de alta velocidad de una sola velocidad.

¿Cómo evolucionará en el futuro la potencia híbrida de autonomía extendida de REEV? El autor cree que, además de la conexión directa de maquinaria de crucero de alta velocidad, también habrá mucho espacio para la innovación en las fuentes de energía. Los motores de gasolina y diésel pueden pasar gradualmente a la historia, y las pilas de combustible y las microturbinas de gas pueden desaparecer. existencias potenciales.

(Foto/Texto/Imagen: Huang Henngle)

@2019