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理想智造的增程式理想

作者:新能源汽車產業網
來源:魚非魚 2030出行研究室
2018/10/30

日前,李想和他的車和家發布了他們的第一款量產車———增程式電動SUV理想智造ONE。隨即引發了熱議。

跟大部分人的意見不同,我個人是對 “理想智造”增程式電動車持肯定的態度的。

理想智造的增程式理想

理想智造最突出的特點,當然是它是一款增程式電動車。簡單的來說,增程式電動車就是在一個由電機和電池構成的純電動力系統的基礎上,加上了一個燒油的內燃機作為增程器,在蓄電池電量不足時啟動,給電池充電。在這種結構中,內燃機和電機之間只有電連接,內燃機完全無法直接驅動車輛,而在內燃機啟動時,也是由內燃機發電給電池充電,電池再供給電機電量來驅動車輛。

而這個結構也是集中產生爭議的地方。

目前絕大部分新創電動車企,都采用了純電動的動力架構。比如同樣是大型SUV的蔚來ES8,就是一款純電動車。

但是純電動車續航里程不足仍然是個經常為人詬病的問題。純電動車的里程焦慮問題是由下面幾個問題造成的:

目前主流鋰電池的能量密度仍然不夠高,為了增長續航而增大電池容量,就勢必帶來車重的增加,使得每公里電耗增加,進一步需要更大的電池。因此對于純電動車來說,續航里程越大,則單位續航里程耗費的電池越多,也越不劃算。此外也會占據太多體積,影響車內空間。而汽油的能量密度則是鋰電池的20多倍,完全沒有這個問題。

鋰電池的價格雖然已經大幅下降,但仍然比較昂貴,這使得目前純電動車如果要續航里程足夠,價格也很難親民。相反,增加燃油車的續航無非是增大油箱體積,幾乎沒有成本。

鋰電池再充滿的時間過長。且不說需要幾個小時才能充滿的慢充,即使是業界領先的特斯拉Supercharger,充電10分鐘也不過能行駛100公里左右。而燃油車只需要幾分鐘就可以加滿油,行駛幾百公里。

目前,汽車充電設施的分布仍然遠沒有加油站廣泛。

如果考慮到發電過程中本身的能量損失和污染,在低速行駛時,因為電機效率較高而內燃機效率低,純電動車相對來說更為節能環保。但在高速行駛時,因為本身風阻極具增大,純電動車的能耗大幅升高,而內燃機反而因為工作效率提升,能耗比低速擁堵狀況時更低。前段時間蔚來ES8因為續航問題引發大量負面評論,問題就出在較高速度下的高速巡航能耗上。

也是因為以上的這些原因,盡管近幾年中國政府對純電動車的補貼力度非常強,純電動車仍然沒有得到普遍的接受。而通過限制燃油車的銷售來強迫民眾購買純電動車,不但傷害了民眾福利,同時也不利于整個汽車市場蓬勃發展。

其實解決這些問題也很簡單——只要給純電動車再配上一套燃油動力系統就行了。而這也就是所謂的插電混動車型。

當一輛汽車擁有了燃油和電力兩套動力系統以后,很多問題都迎刃而解。汽車既能充電也能加油,在能量補充方式上自然更靈活。對于充電設施的要求大幅降低,只要家中有充電樁滿足大部分使用即可,而不需要安裝大量公共充電設施。

同時,兩套動力系統還能互補,充分利用各自有優勢的驅動工況,在燃油模式(電量保持)下還可以利用蓄電池來調節動力需求,使得內燃機工作在更平穩的狀態下,在燃油模式下的能耗也會大幅下降,這樣純電動車不適合高速行駛的問題也得以解決。實際上,以普銳斯和雷凌/卡羅拉雙擎為代表的非插電混動車型,也可以看成是電池縮小后的插電混動汽車。

更重要的是對續航的影響。純電動車雖然有里程焦慮,但其實真正產生焦慮的只是少數應用場景。對于絕大部分人來說,每天開車行駛的里程最多不過幾十公里,市面上任何一輛電動車的續航能力都可以滿足。而只是少數情況下才會需要行駛更遠的距離,但為了這少數情況,需要大幅增加電池,不但大幅增加成本,也占用空間和增大重量。

而插電混動車型在電量用完后,仍然可以使用燃油。這樣一來,電池的容量可以大幅減小,只需要保證日常通勤使用即可。結果是,人們90%的出行都用電動解決,出行成本和能耗仍然大幅下降,但同時10%的長距離用車需求也得到了很好的滿足。

目前國際上主流的純電動車的電池容量在40-100kwh之間。而普通插電混動車型則只有8-18.8kwh。如果按節省了40kwh的電池容量計算,以目前近200美元/kwh的電池成本,就是8000美元,這遠比增加的內燃機成本更高。

那么,根據上面的分析,似乎插電混動汽車就可以完美的適合目前純電動汽車技術不完全成熟下的需要。為什么理想智造要劍走偏鋒做增程式電動車呢?

理想智造的增程式理想

這就要討論中國目前的國情了。

首先,普通插電混動車型擁有燃油車的完備系統,在內燃機驅動模式下的排放和油耗也自然都要符合政策要求。因此,普通插電混動車型的發動機仍然要上各種技術,研發和標定也要進行大量的投入。

目前,整個中國民族汽車工業雖然已有長足進步,但內燃機技術較傳統汽車強國仍然有明顯差距。好的內燃機需要長期的機械制造經驗,不是一朝一夕能趕上的。

更不用說,因為普通插電混動車型提供了復雜的內燃機和電機的協作模式,這中間涉及的混動構型的研發,機械部件如行星齒輪和高強度離合器的制造,以及控制邏輯的標定,都超出了大部分中國車企的能力范圍。

從這兩點來說,如果要發展插電混動汽車,在這方面領先的日本、美國和德國車企會擁有巨大的優勢。

其次,普通插電混動汽車還存在“道德風險”。

中國要發展電動車,相比大部分發達國家有一個巨大的劣勢,即我國的居民住宅主要以高密度的多層和高層住宅為主,其中相當一部分建設年份較早的根本沒有足夠車位滿足大部分住戶使用,也就談不上安裝私家充電樁。而即使是規劃了地下停車場的新式住宅,往往也因為在地下安裝充電站的安全問題,而無法讓住戶安裝充電樁。

在這種情況下,在中國購買了純電動車的用戶,只能依賴并不方便的公共充電樁,以及并不普遍的單位充電樁。

在這種情況下,插電混動車輛的用戶會怎樣呢?大部分用戶就直接把它當燃油混動車用。反正插電混動車型在燃油模式下的動力、油耗和行駛品質都足夠好。

這也就是中國政府目前對插電混動補貼力度小得多,甚至有些地區對電動車的優惠政策完全不適用插電混動車型的原因。

嚴格上來講,增程式電動車其實是插電混動汽車(PHEV)的一種——同樣既可以充電作為純電動車使用,又可以加油作為燃油車使用。

只不過,大部分插電混動汽車的動力系統結構更為復雜,內燃機和電機之間存在機械連接,內燃機可以直驅車輛以補充或替代電機提供動力,因此往往內燃機的動力規格更高,燃油模式下的效率夠高;而電機的動力規格較小,純電續航能力往往也較低。

理想智造的增程式理想

上圖中左側為常見插電混動車型的構型,右側為增程式電動車的構型

而增程式車型則正相反,它在結構上可以看成是純電動車增加了增程器,往往以純電驅動模式為主,增程模式為輔。這樣一來,在研發上也要簡單得多。

在成本方面,增程式電動車相比普通插電混動汽車是增大了電池和電機,但又減少了內燃機和耦合結構方面的投入。

一般來說,典型的增程式電動車如寶馬i3 REX,電池容量和電機功率會更大,但采用的內燃機排量更小、動力更小,行駛品質也要遜色一些。不過既然純電模式的續航和動力更強,只是應急使用的燃油模式差一點也無所謂。

對于中國電動車推廣來說,增程式電動車更為簡單的結構和要求更低的燃油模式反而是一箭雙雕。一方面因為結構相對簡單,對于自主品牌來說開發難度較低,民族汽車工業的劣勢較小。另一方面,因為結構簡單,燃油模式下的行駛品質和能耗表現相對更低,也可以促使用戶減少在燃油模式下的使用。

這兩點應該也是前段時間國家出臺草案設立獨立的增程式電動車的管理類別的原因。因為增程式相比普通插電混動在民族工業發展和純電使用率上的優勢,政府是有可能在未來給增程式電動車提供更類似于純電動車的優惠政策的。對燃油模式下的排放和油耗的要求應該也可以降低。

事實上,引領世界電動車政策方向的美國加州,目前已經按BEVx這個等同于BEV的類別——而非PHEV的類別,來管理像i3 REX這樣的增程式電動車了。

當然,寶馬i3作為一款豪華品牌車型,燃油模式下的行駛品質也還是足夠好的,要保證這么小排量的發動機也能提供足夠好且適合增程模式的動力、燃油經濟性和NVH,研發難度也并不低。但對于中國市場來說,要求可以進一步降低。

這就好像國內電動自行車使用的燃油增程器盡管各方面遠不如最便宜的50cc踏板摩托,也受到市場歡迎的原因。

反正買了增程器,也還是以用電為主的。

而這也是理想智造ONE的意義。它的結構和技術足夠簡單,因此像車和家這樣的新造車企業也可以應付得來。但同時相比電池容量更大、但成本相似的蔚來ES8,它在續航方面特別是長途高速的續航方面有極大的優勢。

我相信車和家選擇這個路線,也是確實相信增程式電動車能夠更適合中國的國情,為推廣電動車大環境中的中國消費者提供一個更為實用的出行工具。雖然這款大型SUV價格仍然較貴,但相信未來在規模提高后隨著成本降低,他們也會推出更為低價小型的車輛。

當然,理想智造要真的獲得市場的認可,前提一定是增程式電動車獲得相應的政策優惠。而車和家也一定在努力的向政府爭取。

不管成或敗,我贊賞這個努力,也希望他們能成功。

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