פלאג-אין לעומת טווח מורחב

אחרי הכל, קשה לעשות פניית פרסה גדולה.

לכן, מבנה פשוט יותר עם טווח נסיעה מורחב הפך לבחירה הטובה ביותר עבור כלי רכב חדשים, ומכונית היברידית נטענת, שיכולה לא רק לתת משחק מלא לחום הבזבוז של תיבת הילוכים מכנית ולהפחית את צריכת האנרגיה, הפכה לבחירה הראשונה לשינוי של מפעלי רכב מסורתיים.

2. טווח הנסיעה המורחב החל לפני מאה שנה, וסוללת המנוע הייתה פעם בקבוק גרירה.

לאחר הבהרת ההבדל בין היברידית נטענת לטווח ארוך, ומדוע מכוניות חדשות בדרך כלל בוחרות בטווח ארוך, חברות רכב מסורתיות בוחרות בהיברידית נטענת.

אז עבור הטווח המורחב, האם מבנה פשוט פירושו נחשלות?

ראשית, מבחינת זמן, טווח מורחב הוא אכן טכנולוגיה מפגרת.

את ההיסטוריה של טווח נסיעה מורחב ניתן לייחס לסוף המאה ה-19, כאשר פרדיננד פורשה, מייסד פורשה, בנה את מכונית הנסיעה ההיברידית הסדרתית הראשונה בעולם, לונר פורשה.

לונר פורשה הוא רכב חשמלי. ישנם שני מנועי רכזת על הסרן הקדמי להנעת הרכב. עם זאת, בשל טווח הנסיעה הקצר, פרדיננד פורשה התקין שני גנרטורים כדי לשפר את טווח הנסיעה של הרכב, אשר יצרו מערכת היברידית טורית והפכו לאב הקדמון של הגדלת הטווח.

מאחר וטכנולוגיית הטווח המורחב קיימת כבר יותר מ-120 שנה, מדוע היא לא התפתחה במהירות?

ראשית, במערכת טווח מורחב, המנוע הוא מקור הכוח היחיד על הגלגל, וניתן להבין את המכשיר לטווח מורחב כאוצר טעינה סולארי גדול. הראשון מזין דלקים מאובנים ומוציא אנרגיה חשמלית, בעוד שהשני מזין אנרגיה סולארית ומוציא אנרגיה חשמלית.

לכן, התפקיד החיוני של מגדיל הטווח הוא להמיר את סוג האנרגיה, תחילה המרת האנרגיה הכימית בדלקים מאובנים לאנרגיה חשמלית, ולאחר מכן המרת האנרגיה החשמלית לאנרגיה קינטית באמצעות המנוע.

על פי הידע הפיזיקלי הבסיסי, צריכה מסוימת חייבת להתרחש בתהליך המרת האנרגיה. בכל מערכת המרחק המורחב, מעורבות לפחות שתי המרות אנרגיה (אנרגיה כימית, אנרגיה חשמלית, אנרגיה קינטית), כך שיעילות האנרגיה של טווח מרחק המורחב נמוכה יחסית.

בעידן של פיתוח נמרץ של כלי רכב המונעים בדלק, חברות רכב מסורתיות מתמקדות בפיתוח מנועים בעלי יעילות דלק גבוהה יותר ותיבות הילוכים בעלות יעילות תיבת הילוכים גבוהה יותר. באותה תקופה, איזו חברה יכלה לשפר את היעילות התרמית של המנוע ב-1%, או אפילו קרוב לפרס נובל.

לכן, מבנה הכוח של טווח נסיעה מורחב, שאינו יכול לשפר אלא להפחית את יעילות האנרגיה, נותר מאחור והתעלם על ידי יצרניות רכב רבות.

שנית, בנוסף ליעילות אנרגטית נמוכה, מנועים וסוללות הם גם שתי סיבות עיקריות המגבילות את פיתוח טווח הנסיעה המוגדל.

במערכת טווח מורחב, המנוע הוא מקור הכוח היחיד של הרכב, אך לפני 20 ~ 30 שנה, הטכנולוגיה של מנוע הנעת רכב לא הייתה בשלה, והעלות הייתה גבוהה, הנפח היה גדול יחסית, וההספק לא היה יכול להניע את הרכב לבדו.

באותה תקופה, מצב הסוללה היה דומה לזה של המנוע. לא ניתן היה להשוות את צפיפות האנרגיה ולא את הקיבולת הבודדת לטכנולוגיית הסוללות הנוכחית. אם רוצים קיבולת גדולה, צריך נפח גדול יותר, מה שיביא לעלויות יקרות יותר ולמשקל כבד יותר של הרכב.

דמיינו שלפני 30 שנה, אם הייתם מרכיבים רכב בעל טווח נסיעה ארוך יותר לפי שלושת המדדים החשמליים של הרכב האידיאלי, העלות הייתה יורדת באופן ישיר.

עם זאת, טווח הנסיעה המורחב מונע כולו על ידי המנוע, ולמנוע יתרונות של היעדר היסטרזיס של מומנט, שקט וכן הלאה. לכן, לפני שהטווח המורחב הפך לפופולרי בתחום מכוניות נוסעים, הוא יושם יותר על כלי רכב וספינות כמו טנקים, מכוניות כרייה ענקיות, צוללות, שאינם רגישים לעלות ולנפח, ויש להם דרישות גבוהות יותר להספק, שקט, מומנט מיידי וכו'.

לסיכום, לא בלתי סביר מצד מנכ"ל ווי פאי ופולקסווגן לומר שטווח נסיעה ארוך יותר הוא טכנולוגיה מפגרת. בעידן של כלי רכב עתירי דלק פורחים, טווח נסיעה ארוך יותר בעלות גבוהה יותר ויעילות נמוכה יותר הוא אכן טכנולוגיה מפגרת. פולקסווגן וגרייט וול (מותג ווי) גם הם שני מותגים מסורתיים שצמחו בעידן הדלק.

הגיע הזמן להווה. למרות שבאופן עקרוני, אין שינוי איכותי בין טכנולוגיית הטווח המורחב הנוכחית לבין טכנולוגיית הטווח המורחב מלפני יותר מ-100 שנה, עדיין מדובר ביצירת חשמל באמצעות גנרטורים בעלי טווח מוארך, כלי רכב מונעים, שעדיין ניתן לכנותה "טכנולוגיה מפגרת".

עם זאת, לאחר מאה שנה, טכנולוגיית טווח מורחב סוף סוף הגיעה. עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית המנועים והסוללות, שני המגבים המקוריים הפכו לתחרותיות החשובה ביותר שלה, מחקו את החסרונות של טווח מורחב בעידן הדלק והחלו לנשוך את שוק הדלק.

3、 ערבוב סלקטיבי של תוסף בתנאי עבודה עירוניים ובתנאי עבודה במהירות גבוהה בטווח מורחב

עבור הצרכנים, לא אכפת להם אם טווח הנסיעה המורחב הוא טכנולוגיה מפגרת, אלא איזו טכנולוגיה חסכונית יותר בדלק ואיזו טכנולוגיה נוחה יותר לנהיגה.

כפי שצוין לעיל, מגדיל הטווח הוא מבנה טורי. מגדיל הטווח אינו יכול להניע את הרכב ישירות, וכל הכוח מגיע מהמנוע.

לכן, כלי רכב עם מערכת טווח מורחב נהנים מחוויית נהיגה ומאפייני נהיגה דומים לאלו של חשמליות טהורות. מבחינת צריכת חשמל, גם טווח הנסיעה המורחב דומה לחשמל טהור - צריכת חשמל נמוכה בתנאים עירוניים וצריכת חשמל גבוהה בתנאים במהירות גבוהה.

באופן ספציפי, מכיוון שמגדיל הטווח טוען רק את הסוללה או מספק חשמל למנוע, ניתן לשמור על מגדיל הטווח בטווח מהירויות חסכוני יחסית רוב הזמן. אפילו במצב עדיפות חשמלית טהורה (צריכת חשמל מהסוללה תחילה), מגדיל הטווח אפילו לא יכול להתניע, וגם לא לייצר צריכת דלק. עם זאת, מנוע של רכב המונע בדלק לא תמיד יכול לפעול בטווח מהירויות קבוע. אם צריך לעקוף ולהאיץ, צריך להגביר את המהירות, ואם נתקעים בפקק תנועה, תסתובבו בסרק זמן רב.

לכן, בתנאי נהיגה רגילים, צריכת האנרגיה (צריכת הדלק) של טווח נסיעה ארוך יותר בכבישים עירוניים במהירות נמוכה נמוכה בדרך כלל מזו של כלי רכב המונעים בדלק המצוידים במנוע באותו נפח.

עם זאת, כמו בחשמל טהור, צריכת האנרגיה בתנאי מהירות גבוהה גבוהה יותר מזו שבתנאי מהירות נמוכה; להיפך, צריכת האנרגיה של כלי רכב המונעים בדלק בתנאי מהירות גבוהה נמוכה יותר מזו שבתנאים עירוניים.

משמעות הדבר היא שבתנאי עבודה במהירות גבוהה, צריכת האנרגיה של המנוע גבוהה יותר, הסוללה תצרוך מהר יותר, ומגדיל הטווח יצטרך לעבוד ב"עומס מלא" למשך זמן רב. יתר על כן, בשל קיומן של חבילות סוללות, משקל הרכב של כלי רכב בעלי טווח מוארך באותו גודל גדול בדרך כלל מזה של כלי רכב המופעלים באמצעות דלק.

כלי רכב המונעים על ידי דלק נהנים מקיומה של תיבת ההילוכים. בתנאי מהירות גבוהה, הרכב יכול לעלות להילוך גבוה יותר, כך שהמנוע יהיה במהירות חסכונית, וצריכת האנרגיה נמוכה יחסית.

לכן, באופן כללי, צריכת האנרגיה של טווח נסיעה ארוך יותר בתנאי עבודה במהירות גבוהה כמעט זהה לזו של כלי רכב המונעים בדלק עם מנוע באותו נפח, או אפילו גבוהה יותר.

לאחר שדיברנו על מאפייני צריכת האנרגיה של טווח נסיעה מורחב ודלק, האם קיימת טכנולוגיה היברידית שיכולה לשלב את היתרונות של צריכת אנרגיה במהירות נמוכה של כלי רכב בעלי טווח נסיעה מורחב וצריכת אנרגיה במהירות נמוכה של כלי רכב בעלי דלק, ויכולה להשיג צריכת אנרגיה חסכונית יותר בטווח מהירויות רחב יותר?

התשובה היא כן, כלומר, לערבב את זה.

בקיצור, מערכת ההיברידית הנטענת נוחה יותר. בהשוואה למערכת ההיברידית בעלת טווח נסיעה מורחב, הראשונה יכולה להניע את הרכב ישירות עם המנוע בתנאי עבודה במהירות גבוהה; בהשוואה לדלק, ערבוב דלק באמצעות פלאג-אין יכול להיות גם כמו טווח נסיעה מורחב. המנוע מספק כוח למנוע ומניע את הרכב.

בנוסף, למערכת ההיברידית הנטענת יש גם תיבות הילוכים היברידיות (ECVT, DHT), המאפשרות "אינטגרציה" של עוצמת המנוע והמנוע בהתאמה להתמודדות עם תאוצה מהירה או דרישת כוח גבוהה.

אבל כמו שאומרים, אפשר להשיג משהו רק אם מוותרים עליו.

בשל קיומו של מנגנון הילוכים מכני, מבנה ערבוב ה-Plug-in מורכב יותר והנפח גדול יחסית. לכן, בין דגמי היברידיים פלאג-אין לבין דגמים בעלי טווח מורחב באותה רמה, קיבולת הסוללה של דגם ה-Plug-in range גדלה מזו של דגם ההיברידי הפלאג-אין, שיכולה גם להביא טווח חשמלי טהור ארוך יותר. אם סצנת הרכב היא רק נסיעות יומיות באזור עירוני, ניתן לטעון את הטווח המורחב אפילו ללא תדלוק.

לדוגמה, קיבולת הסוללה של דגם ideal one 2021 היא 40.5 קוט"ש, וקילומטראז' הסיבולת החשמלי הטהור של NEDC הוא 188 ק"מ. קיבולת הסוללה של מרצדס בנץ gle 350 e (גרסת היברידית נטענת) ו-BMW X5 xdrive45e (גרסת היברידית נטענת) הקרובה לגודלם היא רק 31.2 קוט"ש ו-24 קוט"ש, וקילומטראז' הסיבולת החשמלי הטהור של NEDC הוא רק 103 ק"מ ו-85 ק"מ.

הסיבה לכך שדגם ה-DM-I של BYD כה פופולרי כיום היא במידה רבה משום שקיבולת הסוללה של הדגם הקודם גדולה מזו של דגם ה-DM הישן, ואף עולה על זו של דגם הטווח המורחב באותה רמה. ניתן להשיג נסיעות לעבודה בערים באמצעות חשמל בלבד וללא דלק, ועלות השימוש במכוניות תפחת בהתאם.

לסיכום, עבור כלי רכב חדשים שנבנו, היברידית נטענת (פלאג-אין) בעלת מבנה מורכב יותר דורשת לא רק מחזור מחקר ופיתוח מקדימים ארוך יותר, אלא גם מספר רב של בדיקות אמינות על כל מערכת ההיברידית הנטענת, דבר שאינו מהיר בזמן.

עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית הסוללות והמנועים, הרחבת טווח הנסיעה עם מבנה פשוט יותר הפכה ל"קיצור דרך" עבור מכוניות חדשות, ועוברת ישירות את חלק ההספק הקשה ביותר בבניית מכוניות.

אבל עבור הטרנספורמציה האנרגטית החדשה של חברות הרכב המסורתיות, הן כמובן לא רוצות לוותר על הכוח, תיבת ההילוכים ומערכות אחרות שהן השקיעו שנים רבות של אנרגיה (משאבים אנושיים וכספיים) במחקר ופיתוח, ואז להתחיל מאפס.

טכנולוגיה היברידית, כמו למשל היברידית נטענת, שיכולה לא רק לתת משחק מלא לחום הבזבוז של רכיבי רכב כמו מנוע ותיבת הילוכים, אלא גם להפחית משמעותית את צריכת הדלק, הפכה לבחירה נפוצה בקרב מפעלי רכב מסורתיים בארץ ובחו"ל.

לכן, בין אם מדובר בהיברידית נטענת או בטווח מורחב, זוהי למעשה סכמת התחלופה בתקופת צוואר הבקבוק של טכנולוגיית הסוללות הנוכחית. כאשר בעיות טווח הסוללה ויעילות חידוש האנרגיה ייפתרו לחלוטין בעתיד, צריכת הדלק תיפתר לחלוטין. טכנולוגיה היברידית כמו טווח מורחב והיברידית נטענת עשויה להפוך למצב הכוח של כמה ציוד מיוחד.