افزونه در مقابل برد گسترده

گذشته از همه اینها، انجام یک چرخش بزرگ (یا تغییر مسیر) سخت است.

بنابراین، یک ساختار ساده‌تر با برد بیشتر به بهترین انتخاب برای خودروهای جدید تبدیل شده است و خودروهای هیبریدی پلاگین که نه تنها می‌توانند به طور کامل از گرمای تلف شده گیربکس مکانیکی استفاده کنند و مصرف انرژی را کاهش دهند، به اولین انتخاب برای تحول در شرکت‌های خودروسازی سنتی تبدیل شده‌اند.

۲. برد طولانی از صد سال پیش آغاز شد، و باتری موتور زمانی یک بطری درگ بود.

پس از روشن شدن تفاوت بین هیبرید پلاگین و برد طولانی، و اینکه چرا خودروهای جدید عموماً برد طولانی را انتخاب می‌کنند، شرکت‌های خودروسازی سنتی هیبرید پلاگین را انتخاب می‌کنند.

بنابراین برای طیف گسترده، آیا ساختار ساده به معنای عقب‌ماندگی است؟

اول از همه، از نظر زمانی، برد طولانی در واقع یک فناوری عقب‌مانده است.

تاریخچه خودروهای با برد طولانی به اواخر قرن نوزدهم میلادی برمی‌گردد، زمانی که فردیناند پورشه، بنیانگذار پورشه، اولین سری خودروهای هیبریدی جهان را با نام پورشه لونر ساخت.

لوهنر پورشه یک خودروی الکتریکی است. دو موتور هاب در محور جلو برای به حرکت درآوردن خودرو وجود دارد. با این حال، به دلیل برد کوتاه، فردیناند پورشه دو ژنراتور برای بهبود برد خودرو نصب کرد که یک سیستم هیبریدی سری را تشکیل داد و به جد افزایش برد تبدیل شد.

از آنجایی که فناوری برد گسترده بیش از ۱۲۰ سال است که وجود دارد، چرا به سرعت توسعه نیافته است؟

اول از همه، در سیستم برد توسعه‌یافته، موتور تنها منبع قدرت چرخ است و دستگاه برد توسعه‌یافته را می‌توان به عنوان یک گنجینه بزرگ شارژ خورشیدی در نظر گرفت. اولی سوخت‌های فسیلی را وارد کرده و انرژی الکتریکی را خارج می‌کند، در حالی که دومی انرژی خورشیدی را وارد کرده و انرژی الکتریکی را خارج می‌کند.

بنابراین، عملکرد اساسی توسعه‌دهنده برد، تبدیل نوع انرژی است، ابتدا انرژی شیمیایی موجود در سوخت‌های فسیلی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و سپس انرژی الکتریکی را از طریق موتور به انرژی جنبشی تبدیل می‌کند.

طبق دانش فیزیکی پایه، در فرآیند تبدیل انرژی، مصرف مشخصی رخ می‌دهد. در کل سیستم برد گسترده، حداقل دو تبدیل انرژی (انرژی شیمیایی، انرژی الکتریکی، انرژی جنبشی) دخیل است، بنابراین راندمان انرژی برد گسترده نسبتاً کمتر است.

در عصر توسعه‌ی شدید خودروهای سوختی، شرکت‌های خودروسازی سنتی بر توسعه‌ی موتورهایی با راندمان سوخت بالاتر و گیربکس‌هایی با راندمان انتقال قدرت بالاتر تمرکز می‌کنند. در آن زمان، کدام شرکت می‌توانست راندمان حرارتی موتور را ۱٪ یا حتی نزدیک به جایزه نوبل بهبود بخشد؟

بنابراین، ساختار قدرت برد طولانی، که نمی‌تواند بهره‌وری انرژی را بهبود بخشد، اما کاهش می‌دهد، توسط بسیاری از شرکت‌های خودروسازی کنار گذاشته شده و نادیده گرفته شده است.

ثانیاً، علاوه بر راندمان پایین انرژی، موتورها و باتری‌ها نیز دو دلیل اصلی هستند که توسعه برد طولانی را محدود می‌کنند.

در سیستم برد گسترده، موتور تنها منبع قدرت خودرو است، اما 20 تا 30 سال پیش، فناوری موتور محرک خودرو به بلوغ نرسیده بود و هزینه بالا، حجم نسبتاً زیاد و قدرت نمی‌توانست به تنهایی خودرو را به حرکت درآورد.

در آن زمان، وضعیت باتری مشابه موتور بود. نه چگالی انرژی و نه ظرفیت واحد آن با فناوری باتری فعلی قابل مقایسه نبودند. اگر می‌خواهید ظرفیت بیشتری داشته باشید، به حجم بیشتری نیاز دارید که هزینه‌های گران‌تر و وزن سنگین‌تر خودرو را به همراه خواهد داشت.

تصور کنید که 30 سال پیش، اگر یک وسیله نقلیه با برد طولانی را طبق سه شاخص الکتریکی ایده‌آل مونتاژ می‌کردید، هزینه مستقیماً افزایش می‌یافت.

با این حال، برد توسعه‌یافته کاملاً توسط موتور هدایت می‌شود و موتور از مزایای عدم وجود هیسترزیس گشتاور، بی‌صدا بودن و غیره برخوردار است. بنابراین، قبل از رواج برد توسعه‌یافته در زمینه خودروهای سواری، بیشتر در وسایل نقلیه و کشتی‌هایی مانند تانک‌ها، خودروهای غول‌پیکر معدن، زیردریایی‌ها که به هزینه و حجم حساس نیستند و نیازهای بالاتری به قدرت، بی‌صدا بودن، گشتاور لحظه‌ای و غیره دارند، اعمال می‌شد.

در پایان، بی‌دلیل نیست که مدیرعامل وی پای و فولکس واگن می‌گویند برد طولانی یک فناوری عقب‌مانده است. در عصر رونق خودروهای سوختی، برد طولانی با هزینه بالاتر و راندمان پایین‌تر در واقع یک فناوری عقب‌مانده است. فولکس واگن و گریت وال (برند وی) نیز دو برند سنتی هستند که در عصر سوخت رشد کرده‌اند.

زمان به زمان حال رسیده است. اگرچه در اصل، هیچ تغییر کیفی بین فناوری برد گسترده فعلی و فناوری برد گسترده بیش از ۱۰۰ سال پیش وجود ندارد، اما هنوز هم می‌توان آن را «فناوری عقب‌مانده» نامید.

با این حال، پس از یک قرن، فناوری برد طولانی بالاخره از راه رسید. با توسعه سریع فناوری موتور و باتری، دو تی اصلی به مهم‌ترین مزیت رقابتی آن تبدیل شده‌اند و معایب برد طولانی در عصر سوخت را از بین برده‌اند و شروع به تسخیر بازار سوخت کرده‌اند.

۳. اختلاط انتخابی پلاگین در شرایط کاری شهری و شرایط کاری با سرعت بالا در محدوده وسیع

برای مصرف‌کنندگان، اهمیتی ندارد که برد مسافتی بیشتر، فناوری عقب‌مانده باشد یا نه، بلکه مهم این است که کدام خودرو از نظر مصرف سوخت کارآمدتر است و رانندگی با کدام خودرو راحت‌تر است.

همانطور که در بالا ذکر شد، افزایش‌دهنده برد یک ساختار سری است. افزایش‌دهنده برد نمی‌تواند مستقیماً وسیله نقلیه را هدایت کند و تمام قدرت از موتور می‌آید.

بنابراین، این امر باعث می‌شود وسایل نقلیه با سیستم برد گسترده، تجربه رانندگی و ویژگی‌های رانندگی مشابهی با ترامواهای خالص داشته باشند. از نظر مصرف برق، برد گسترده نیز مشابه برق خالص است - مصرف برق کم در شرایط شهری و مصرف برق بالا در شرایط سرعت بالا.

به طور خاص، از آنجا که افزایش‌دهنده برد فقط باتری را شارژ می‌کند یا برق موتور را تأمین می‌کند، افزایش‌دهنده برد می‌تواند در بیشتر مواقع در یک محدوده سرعت نسبتاً اقتصادی نگه داشته شود. حتی در حالت اولویت الکتریکی خالص (مصرف اولیه برق باتری)، افزایش‌دهنده برد حتی نمی‌تواند روشن شود و مصرف سوخت نیز ندارد. با این حال، موتور یک وسیله نقلیه سوختی همیشه نمی‌تواند در یک محدوده سرعت ثابت کار کند. اگر نیاز به سبقت گرفتن و شتاب گرفتن دارید، باید سرعت را افزایش دهید و اگر در ترافیک گیر کرده باشید، برای مدت طولانی درجا خواهید زد.

بنابراین، در شرایط رانندگی عادی، مصرف انرژی (مصرف سوخت) برای پیمایش مسافت طولانی در جاده‌های شهری با سرعت پایین، عموماً کمتر از خودروهای سوختی مجهز به موتور با حجم موتور یکسان است.

با این حال، همانند برق خالص، مصرف انرژی در شرایط سرعت بالا بیشتر از شرایط سرعت پایین است؛ برعکس، مصرف انرژی خودروهای سوختی در شرایط سرعت بالا کمتر از شرایط شهری است.

این بدان معناست که در شرایط کار با سرعت بالا، مصرف انرژی موتور بیشتر است، توان باتری سریع‌تر مصرف می‌شود و افزایش‌دهنده برد باید برای مدت طولانی با "بار کامل" کار کند. علاوه بر این، به دلیل وجود بسته‌های باتری، وزن خودروهای با برد طولانی با اندازه یکسان عموماً بیشتر از خودروهای سوختی است.

خودروهای سوختی از وجود گیربکس بهره می‌برند. در شرایط سرعت بالا، خودرو می‌تواند به دنده بالاتر برود، به طوری که موتور در سرعت اقتصادی قرار دارد و مصرف انرژی نسبتاً کمتر است.

بنابراین، به طور کلی، مصرف انرژی خودروهای با برد مسافتی طولانی در شرایط کاری پرسرعت تقریباً مشابه خودروهای سوختی با موتور یکسان یا حتی بیشتر است.

پس از صحبت در مورد ویژگی‌های مصرف انرژی خودروهای با برد مسافتی طولانی و سوخت، آیا فناوری هیبریدی وجود دارد که بتواند مزایای مصرف انرژی در سرعت پایین خودروهای با برد مسافتی طولانی و مصرف انرژی در سرعت پایین خودروهای سوختی را با هم ترکیب کند و مصرف انرژی اقتصادی‌تری را در محدوده سرعت وسیع‌تری داشته باشد؟

جواب مثبت است، یعنی آن را قاطی کنید.

به طور خلاصه، سیستم هیبریدی پلاگین راحت‌تر است. در مقایسه با سیستم برد طولانی، سیستم هیبریدی پلاگین می‌تواند خودرو را مستقیماً با موتور در شرایط کاری پرسرعت هدایت کند. در مقایسه با سوخت، سیستم ترکیبی پلاگین نیز می‌تواند مانند سیستم برد طولانی باشد. موتور، نیرو را به موتور الکتریکی اصلی (موتور بنزینی) می‌رساند و خودرو را به حرکت در می‌آورد.

علاوه بر این، سیستم هیبریدی پلاگین همچنین دارای گیربکس‌های هیبریدی (ECVT، DHT) است که به موتور و موتور اجازه می‌دهد تا برای مقابله با شتاب سریع یا تقاضای بالای قدرت، به "یکپارچه‌سازی" برسند.

اما همانطور که می‌گویند، فقط در صورتی می‌توانید چیزی را به دست آورید که از آن دست بکشید.

به دلیل وجود مکانیزم انتقال قدرت مکانیکی، ساختار ترکیب خودروهای پلاگین هیبریدی پیچیده‌تر و حجم آن نسبتاً بیشتر است. بنابراین، بین مدل‌های پلاگین هیبریدی و مدل‌های برد بلند در یک سطح، ظرفیت باتری مدل برد بلند بیشتر از مدل پلاگین هیبریدی است که می‌تواند برد الکتریکی خالص طولانی‌تری را نیز به همراه داشته باشد. اگر صحنه‌ی خودرو فقط رفت و آمد در منطقه‌ی شهری باشد، حتی می‌توان بدون سوخت‌گیری، برد بلند را شارژ کرد.

برای مثال، ظرفیت باتری مدل ایده‌آل ۲۰۲۱، ۴۰.۵ کیلووات ساعت است و برد مسافتی آن در حالت تمام الکتریکی ۱۸۸ کیلومتر است. ظرفیت باتری مرسدس بنز gle 350 e (نسخه پلاگین هیبریدی) و بی‌ام‌و X5 xdrive45e (نسخه پلاگین هیبریدی) که تقریباً به همین اندازه هستند، تنها ۳۱.۲ کیلووات ساعت و ۲۴ کیلووات ساعت است و برد مسافتی آن در حالت تمام الکتریکی طبق استاندارد NEDC تنها ۱۰۳ کیلومتر و ۸۵ کیلومتر است.

دلیل محبوبیت مدل DM-I شرکت BYD در حال حاضر تا حد زیادی به این دلیل است که ظرفیت باتری مدل قبلی بزرگتر از مدل DM قدیمی است و حتی از مدل برد بلند هم سطح خود نیز بیشتر است. رفت و آمد در شهرها را می‌توان تنها با استفاده از برق و بدون نفت انجام داد و هزینه استفاده از خودروها نیز به همین ترتیب کاهش می‌یابد.

به طور خلاصه، برای خودروهای تازه ساخته شده، هیبرید پلاگین (ترکیبی) با ساختار پیچیده‌تر، نه تنها به یک چرخه پیش تحقیق و توسعه طولانی‌تر نیاز دارد، بلکه به تعداد زیادی آزمایش قابلیت اطمینان در کل سیستم هیبرید پلاگین نیز نیاز دارد که بدیهی است از نظر زمانی سریع نیست.

با توسعه سریع فناوری باتری و موتور، افزایش برد با ساختار ساده‌تر به یک «میانبر» برای خودروهای جدید تبدیل شده است و مستقیماً از دشوارترین بخش تولید برق در ساخت خودرو عبور می‌کند.

اما برای تحول انرژی جدید شرکت‌های خودروسازی سنتی، بدیهی است که نمی‌خواهند از سیستم انتقال قدرت، گیربکس و سایر سیستم‌هایی که سال‌ها انرژی (منابع انسانی و مالی) را صرف تحقیق و توسعه آنها کرده‌اند، دست بکشند و سپس از ابتدا شروع کنند.

فناوری هیبریدی، مانند خودروهای هیبریدی پلاگین، که نه تنها می‌تواند به طور کامل از گرمای تلف شده اجزای سوخت خودرو مانند موتور و گیربکس استفاده کند، بلکه مصرف سوخت را نیز تا حد زیادی کاهش می‌دهد، به انتخاب رایج شرکت‌های خودروسازی سنتی در داخل و خارج از کشور تبدیل شده است.

بنابراین، چه هیبریدی شارژی باشد و چه برد طولانی، در واقع طرح جایگزینی در دوره تنگنای فناوری باتری فعلی است. وقتی مشکلات برد باتری و راندمان شارژ مجدد انرژی در آینده به طور کامل حل شود، مصرف سوخت نیز به طور کامل برطرف خواهد شد. فناوری هیبریدی مانند برد طولانی و هیبریدی شارژی ممکن است به حالت قدرت چند تجهیزات خاص تبدیل شود.