La portée étendue est-elle une technologie rétrograde ?
La semaine dernière, Huawei Yu Chengdong a déclaré dans une interview qu'il était absurde de prétendre que le véhicule à autonomie prolongée n'était pas suffisamment avancé. Le mode à autonomie prolongée est actuellement le mode de véhicule à énergie nouvelle le plus adapté.
Cette déclaration a une fois de plus déclenché un débat houleux entre l'industrie et les consommateurs au sujet de la technologie hybride augmentée (ci-après dénommée « processus augmenté »). Plusieurs dirigeants d'entreprises automobiles, tels que Li Xiang, PDG d'Ideal, Shen Hui, PDG de Weima, et Li Ruifeng, PDG de WeiPai, ont exprimé leur point de vue.
Li Ruifeng, PDG de Wei, s'est entretenu directement avec Yu Chengdong sur Weibo, affirmant qu'« il faut encore du temps pour fabriquer du fer, et il existe un consensus dans l'industrie sur le fait que la technologie hybride d'ajout de programmes est rétrograde ». De plus, le PDG de Wei a immédiatement acheté un M5 pour le tester, ajoutant une nouvelle touche de poudre à canon à la discussion.
En réalité, avant cette vague de discussions sur la question de savoir si l'augmentation est rétrograde, les dirigeants d'Ideal et de Volkswagen ont également eu une discussion animée sur ce sujet. Feng Sihan, PDG de Volkswagen Chine, a déclaré sans détour que « le programme d'augmentation est la pire solution ».
L'analyse du marché automobile national ces dernières années révèle que les nouveaux véhicules privilégient généralement les deux modes de propulsion : autonomie prolongée ou électricité pure, et optent rarement pour l'hybride rechargeable. À l'inverse, les constructeurs automobiles traditionnels proposent des véhicules à énergie nouvelle, soit électriques, soit hybrides rechargeables, sans se soucier de l'autonomie prolongée.
Cependant, avec de plus en plus de nouvelles voitures adoptant le système d'autonomie étendue sur le marché et l'émergence de voitures populaires telles que l'idéal et l'Enjie M5, l'autonomie étendue est progressivement connue des consommateurs et est devenue une forme hybride courante sur le marché aujourd'hui.
L'essor rapide des véhicules à autonomie prolongée aura forcément un impact sur les ventes de modèles à essence et hybrides des constructeurs automobiles traditionnels, ce qui est à l'origine du conflit entre les constructeurs automobiles traditionnels mentionnés ci-dessus et les voitures nouvellement construites.
Alors, la technologie à autonomie prolongée est-elle rétrograde ? Quelle est la différence avec les véhicules rechargeables ? Pourquoi les nouvelles voitures optent-elles pour une autonomie prolongée ? Che Dongxi a trouvé des réponses à ces questions après une étude approfondie des deux voies techniques.
1、 La gamme étendue et le mixage des plug-ins ont la même racine, et la structure de la gamme étendue est plus simple
Avant de discuter de l’autonomie étendue et de l’hybride rechargeable, présentons d’abord ces deux formes d’énergie.
Selon le document standard national « Terminologie des véhicules électriques » (gb/t 19596-2017), les véhicules électriques sont divisés en véhicules électriques purs (ci-après dénommés véhicules électriques purs) et véhicules électriques hybrides (ci-après dénommés véhicules électriques hybrides).
Les véhicules hybrides peuvent être classés en deux catégories : série, parallèle et hybride, selon leur structure de puissance. Le type série signifie que la force motrice provient uniquement du moteur ; le type parallèle signifie que la force motrice est fournie par le moteur thermique et le moteur thermique, simultanément ou séparément ; le type hybride désigne les deux modes de conduite simultanés : série et parallèle.
Le prolongateur d'autonomie est un système hybride série. Composé d'un moteur thermique et d'un générateur, il charge la batterie, laquelle entraîne les roues, ou bien il alimente directement le moteur thermique pour propulser le véhicule.
Cependant, le concept d'interpolation et de mixage est relativement complexe. En ce qui concerne les véhicules électriques, les hybrides peuvent également être divisés en hybrides rechargeables et hybrides non rechargeables, selon la capacité de charge externe.
Comme son nom l'indique, tant qu'il dispose d'un port de charge et qu'il peut être rechargé en externe, il s'agit d'un hybride rechargeable, également appelé « hybride rechargeable ». Selon cette norme de classification, l'autonomie étendue est une sorte d'interpolation et de mélange.
De même, l'hybride non rechargeable en externe ne possède pas de port de charge et ne peut donc pas être rechargé en externe. Il ne peut recharger la batterie que par le moteur thermique, la récupération d'énergie cinétique et d'autres méthodes.
Cependant, à l'heure actuelle, le type hybride se distingue principalement par sa structure de puissance. Actuellement, le système hybride rechargeable est un système hybride parallèle ou hybride hybride. Comparé au système à autonomie étendue (type série), le moteur hybride rechargeable (hybride) peut non seulement fournir de l'énergie électrique aux batteries et aux moteurs électriques, mais aussi entraîner directement le véhicule grâce à une transmission hybride (ECVT, DHT, etc.) et former une force conjointe avec le moteur électrique pour entraîner le véhicule.
Les systèmes hybrides rechargeables tels que le système hybride Great Wall Lemon, le système hybride Geely Raytheon et le BYD DM-I sont tous des systèmes hybrides hybrides.
Le moteur du prolongateur d'autonomie ne peut pas entraîner directement le véhicule. Il doit produire de l'électricité via le générateur, la stocker dans la batterie ou l'alimenter directement au moteur. Le moteur, seul exutoire de la force motrice du véhicule, fournit l'énergie nécessaire à ce dernier.
Par conséquent, les trois parties principales du système d'extension d'autonomie - l'extension d'autonomie, la batterie et le moteur - n'impliquent pas de connexion mécanique, mais sont toutes connectées électriquement, de sorte que la structure globale est relativement simple ; La structure du système hybride rechargeable est plus complexe, ce qui nécessite un couplage entre différents domaines dynamiques via des composants mécaniques tels que la boîte de vitesses.
D'une manière générale, la plupart des composants de transmission mécanique des systèmes hybrides présentent des barrières techniques élevées, un long cycle d'application et un pool de brevets. Il est évident que les nouvelles voitures, en quête de vitesse, n'ont pas le temps de démarrer avec les vitesses.
Cependant, pour les constructeurs de véhicules à carburant traditionnels, la transmission mécanique constitue l'un de leurs points forts, bénéficiant d'une solide accumulation technique et d'une solide expérience en production de masse. À l'aube de l'électrification, il est évidemment impossible pour les constructeurs automobiles traditionnels d'abandonner des décennies, voire des siècles, d'accumulation technologique et de repartir de zéro.
Après tout, il est difficile de faire un grand demi-tour.
Par conséquent, une structure d'autonomie étendue plus simple est devenue le meilleur choix pour les nouveaux véhicules, et l'hybride rechargeable, qui peut non seulement exploiter pleinement la chaleur résiduelle de la transmission mécanique et réduire la consommation d'énergie, est devenu le premier choix pour la transformation des entreprises de véhicules traditionnels.
2、 L'autonomie étendue a commencé il y a cent ans, et la batterie du moteur était autrefois une bouteille de dragage
Après avoir clarifié la différence entre l'hybride rechargeable et l'autonomie étendue, et pourquoi les nouvelles voitures choisissent généralement l'autonomie étendue, les constructeurs automobiles traditionnels choisissent l'hybride rechargeable.
Donc, pour la gamme étendue, une structure simple signifie-t-elle un retard ?
Tout d’abord, en termes de temps, la portée étendue est en effet une technologie rétrograde.
L'histoire de l'autonomie prolongée remonte à la fin du XIXe siècle, lorsque Ferdinand Porsche, le fondateur de Porsche, a construit la première voiture hybride de série au monde, la Lohner Porsche.
La Porsche Lohner est un véhicule électrique. Deux moteurs-roues sont installés sur l'essieu avant pour entraîner le véhicule. Cependant, en raison de sa faible autonomie, Ferdinand Porsche a installé deux générateurs pour améliorer l'autonomie du véhicule, créant ainsi un système hybride série, précurseur de l'augmentation de l'autonomie.
Étant donné que la technologie à portée étendue existe depuis plus de 120 ans, pourquoi ne s’est-elle pas développée rapidement ?
Tout d'abord, dans un système à autonomie étendue, le moteur est la seule source d'énergie de la roue, et le dispositif à autonomie étendue peut être considéré comme un véritable trésor de recharge solaire. Le premier utilise des combustibles fossiles pour produire de l'énergie électrique, tandis que le second utilise de l'énergie solaire pour produire de l'énergie électrique.
Par conséquent, la fonction essentielle du prolongateur d'autonomie est de convertir le type d'énergie, en convertissant d'abord l'énergie chimique des combustibles fossiles en énergie électrique, puis en convertissant l'énergie électrique en énergie cinétique via le moteur.
Selon les connaissances physiques fondamentales, une certaine consommation est inévitable lors de la conversion d'énergie. Dans un système à autonomie étendue, au moins deux conversions d'énergie (énergie chimique, énergie électrique et énergie cinétique) sont impliquées, de sorte que le rendement énergétique d'un système à autonomie étendue est relativement faible.
À l'ère du développement intensif des véhicules à carburant, les constructeurs automobiles traditionnels se concentrent sur le développement de moteurs et de boîtes de vitesses plus économes en carburant. À cette époque, quelle entreprise était capable d'améliorer le rendement thermique de son moteur de 1 %, voire de se rapprocher du prix Nobel ?
Par conséquent, la structure de puissance de l'autonomie étendue, qui ne peut pas améliorer mais réduire l'efficacité énergétique, a été laissée de côté et ignorée par de nombreux constructeurs automobiles.
Deuxièmement, outre la faible efficacité énergétique, les moteurs et les batteries sont également deux raisons majeures qui limitent le développement d’une autonomie étendue.
Dans le système à autonomie étendue, le moteur est la seule source d'énergie du véhicule, mais il y a 20 à 30 ans, la technologie du moteur d'entraînement du véhicule n'était pas mature, le coût était élevé, le volume était relativement important et la puissance ne pouvait pas entraîner le véhicule seul.
À cette époque, la situation des batteries était similaire à celle des moteurs. Ni la densité énergétique ni la capacité individuelle n'étaient comparables à la technologie actuelle des batteries. Une grande capacité exigeait un volume plus important, ce qui entraînait des coûts plus élevés et un poids plus élevé du véhicule.
Imaginez qu’il y a 30 ans, si vous assembliez un véhicule à autonomie étendue selon les trois indicateurs électriques du véhicule idéal, le coût s’envolerait directement.
Cependant, l'autonomie étendue est entièrement assurée par le moteur, qui présente les avantages suivants : absence d'hystérésis de couple, silence de fonctionnement, etc. Par conséquent, avant sa popularisation dans le secteur des voitures particulières, l'autonomie étendue était davantage appliquée aux véhicules et navires tels que les chars, les wagons miniers géants et les sous-marins, qui sont peu sensibles aux coûts et aux volumes, et exigent davantage de puissance, de silence de fonctionnement et de couple instantané.
En conclusion, il n'est pas déraisonnable pour le PDG de Wei Pai et de Volkswagen d'affirmer que l'autonomie prolongée est une technologie rétrograde. À l'ère de l'essor des véhicules à carburant, une autonomie prolongée, associée à un coût plus élevé et à une efficacité moindre, est bel et bien une technologie rétrograde. Volkswagen et Great Wall (marque Wei) sont également deux marques traditionnelles qui ont grandi à l'ère du carburant.
Le temps est venu de revenir au présent. Bien qu'en principe, il n'y ait pas de différence qualitative entre la technologie actuelle à autonomie prolongée et celle d'il y a plus de 100 ans, la production d'électricité par générateur à autonomie prolongée et les véhicules motorisés peuvent encore être qualifiés de « technologie rétrograde ».
Cependant, après un siècle, la technologie de l'autonomie prolongée est enfin arrivée. Grâce au développement rapide des technologies de moteurs et de batteries, les deux balais d'origine sont devenus son principal concurrent, éliminant les inconvénients de l'autonomie prolongée à l'ère du carburant et commençant à s'imposer sur le marché des carburants.
3、 Mixage sélectif enfichable dans des conditions de travail urbaines et des conditions de travail à grande vitesse à portée étendue
Pour les consommateurs, ce qui importe n'est pas de savoir si l'autonomie prolongée est une technologie rétrograde, mais plutôt de savoir laquelle est la plus économe en carburant et laquelle est la plus confortable à conduire.
Comme mentionné précédemment, le prolongateur d'autonomie est une structure série. Il ne peut pas entraîner directement le véhicule et toute la puissance provient du moteur.
Ainsi, les véhicules équipés d'un système d'autonomie prolongée offrent une expérience et des caractéristiques de conduite similaires à celles des tramways. En termes de consommation d'énergie, l'autonomie prolongée est également comparable à celle d'un véhicule électrique pur : faible consommation en milieu urbain et élevée à grande vitesse.
Plus précisément, comme le prolongateur d'autonomie se contente de charger la batterie ou d'alimenter le moteur, il peut être maintenu à une vitesse relativement économique la plupart du temps. Même en mode électrique prioritaire (consommation prioritaire de la batterie), le prolongateur d'autonomie ne peut ni démarrer ni consommer de carburant. Or, le moteur d'un véhicule thermique ne peut pas toujours fonctionner à une vitesse fixe. Pour dépasser et accélérer, il faut augmenter la vitesse, et dans les embouteillages, le ralenti reste long.
Par conséquent, dans des conditions de conduite normales, la consommation d'énergie (consommation de carburant) des véhicules à autonomie prolongée sur les routes urbaines à basse vitesse est généralement inférieure à celle des véhicules à carburant équipés d'un moteur de même cylindrée.
Cependant, comme pour l'électricité pure, la consommation d'énergie dans des conditions de vitesse élevée est plus élevée que dans des conditions de faible vitesse ; au contraire, la consommation d'énergie des véhicules à carburant dans des conditions de vitesse élevée est inférieure à celle dans des conditions urbaines.
Cela signifie qu'à grande vitesse, la consommation d'énergie du moteur est plus élevée, la batterie se décharge plus rapidement et le prolongateur d'autonomie doit fonctionner à pleine charge pendant une longue période. De plus, du fait de la présence de batteries, le poids des véhicules à autonomie prolongée de même taille est généralement supérieur à celui des véhicules à essence.
Les véhicules à essence bénéficient de la présence d'une boîte de vitesses. À grande vitesse, le véhicule peut passer à un rapport supérieur, permettant ainsi au moteur de fonctionner à un régime économique et à la consommation d'énergie d'être relativement faible.
Par conséquent, d'une manière générale, la consommation d'énergie d'un véhicule à autonomie prolongée dans des conditions de travail à grande vitesse est presque la même que celle des véhicules à carburant avec un moteur de même cylindrée, voire plus.
Après avoir parlé des caractéristiques de consommation d'énergie des véhicules à autonomie étendue et du carburant, existe-t-il une technologie hybride qui peut combiner les avantages de la consommation d'énergie à basse vitesse des véhicules à autonomie étendue et de la consommation d'énergie à basse vitesse des véhicules à carburant, et peut avoir une consommation d'énergie plus économique dans une plage de vitesse plus large ?
La réponse est oui, c'est-à-dire, mélangez-les.
En résumé, le système hybride rechargeable est plus pratique. Comparé à l'autonomie prolongée, il permet de conduire le véhicule directement avec le moteur thermique à grande vitesse. Comparé au carburant, le système hybride rechargeable permet également d'augmenter l'autonomie. Le moteur thermique alimente le moteur thermique et entraîne le véhicule.
De plus, le système hybride rechargeable dispose également de transmissions hybrides (ECVT, DHT), ce qui permet à la puissance respective du moteur et du moteur de réaliser une « intégration » pour faire face à une accélération rapide ou à une demande de puissance élevée.
Mais comme le dit le proverbe, on ne peut obtenir quelque chose que si on y renonce.
Grâce à la transmission mécanique, la structure du véhicule hybride rechargeable est plus complexe et son volume relativement important. Par conséquent, entre un modèle hybride rechargeable et un modèle à autonomie prolongée de même gamme, la capacité de la batterie du modèle à autonomie prolongée est supérieure à celle du modèle hybride rechargeable, ce qui permet également une plus grande autonomie en mode électrique pur. Pour les trajets quotidiens en zone urbaine, la recharge sans ravitaillement est possible.
Par exemple, la capacité de la batterie du modèle idéal de 2021 est de 40,5 kWh, et l'autonomie en mode électrique pur selon le NEDC est de 188 km. La capacité de la batterie des Mercedes-Benz gle 350 e (version hybride rechargeable) et BMW X5 xdrive45e (version hybride rechargeable), de taille similaire, n'est que de 31,2 kWh et 24 kWh, et l'autonomie en mode électrique pur selon le NEDC est de seulement 103 km et 85 km.
Le succès actuel du modèle DM-I de BYD s'explique en grande partie par la capacité de sa batterie, supérieure à celle de l'ancien modèle DM, et même supérieure à celle du modèle à autonomie prolongée de même gamme. Les déplacements urbains peuvent se faire uniquement à l'électricité, sans pétrole, et le coût d'utilisation des voitures s'en trouve réduit d'autant.
En résumé, pour les véhicules nouvellement construits, les hybrides rechargeables (hybrides) à structure plus complexe nécessitent non seulement un cycle de recherche et développement préalable plus long, mais également un grand nombre de tests de fiabilité sur l'ensemble du système hybride rechargeable, ce qui n'est évidemment pas rapide dans le temps.
Avec le développement rapide de la technologie des batteries et des moteurs, l'extension de l'autonomie avec une structure plus simple est devenue un « raccourci » pour les nouvelles voitures, passant directement par la partie la plus difficile de la construction automobile, celle de l'alimentation.
Mais pour la nouvelle transformation énergétique des constructeurs automobiles traditionnels, ils ne veulent évidemment pas abandonner la puissance, la transmission et d'autres systèmes dans lesquels ils ont investi de nombreuses années d'énergie (ressources humaines et financières) dans la recherche et le développement, puis repartir de zéro.
La technologie hybride, telle que l'hybride rechargeable, qui peut non seulement exploiter pleinement la chaleur résiduelle des composants du véhicule à carburant tels que le moteur et la boîte de vitesses, mais également réduire considérablement la consommation de carburant, est devenue le choix commun des entreprises de véhicules traditionnels au pays et à l'étranger.
Par conséquent, qu'il s'agisse d'hybrides rechargeables ou d'hybrides à autonomie prolongée, il s'agit d'une solution de remplacement en période de goulot d'étranglement pour la technologie actuelle des batteries. Lorsque les problèmes d'autonomie et de rendement énergétique seront résolus, la consommation de carburant sera totalement éliminée. Les technologies hybrides, telles que l'hybride à autonomie prolongée et l'hybride rechargeable, pourraient devenir le mode de propulsion de quelques véhicules spécifiques.
Date de publication : 19 juillet 2022