Приз EV-1 минулого.
1996 року General Motors випустила EV-1 в автосалони мережі Saturn у Каліфорнії та Аризоні. То справді був чистий електромобіль. Нульові викиди. Жодного бензину. Протягом семи років понад 1000 цих елегантних седанів здавалися в оренду раннім послідовникам, які хотіли позбавитися залежності від бензоколонок. Потім GM згорнула проект. Загальна думка? Споживчий попит був слабким. Технології акумуляторів були примітивними. Більшість машин із цього парку не потрапили до гаражів. Вони опинилися у сміттєвих контейнерах для утилізації.
Перенесемося до кінця 2000-х років.
Ціни на бензин злетіли. Щільність енергії акумуляторів покращала. І GM повертається у гру. Але вони не повторюють історію. Вони повністю змінюють правила гри за допомогою системи тяги E-Flex. Ця платформа лежить в основі Chevrolet Volt – гібридного електромобіля, що підключається (PHEV), який повинен з’явитися в автосалонах до кінця 2010 року.
Зміст
Чим E-Flex відрізняється від традиційних гібридів
Більшість людей плутають Volt зі стандартним гібридом, таким як Toyota Prius. Вони однакові. Ця різниця має значення.
У стандартному гібриді двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) механічно пов’язаний з колесами. Він допомагає штовхати автомобіль, особливо під час розгону. Без бензинового двигуна електродвигун не може виконувати основну роботу. Це – партнерство.
«Наш двигун не з’єднаний безпосередньо з колесами і включається лише тоді, коли батарея розряджається», – сказав представник GM Дейв Даровіц.
Інженери GM називають конструкцію Volt “революційним поворотом”. Колеса наводяться в рух виключно електричною енергією. Завжди. Навіть коли працює бензиновий двигун.
Ось у чому хитрість. Бензиновий двигун діє як подовжувач запасу ходу. Це стаціонарний бортовий генератор. Як тільки акумуляторна батарея розряджається, ДВЗ запускається. Він не приводить автомобіль у рух. Він генерує електрику для підзарядки батареї, яка живить електромотор. Жодного механічного зв’язку. Жодного зчеплення. Тільки чиста електрична тяга, що підтримується бензиновим генератором.
Правило 40 миль
Чому ця конструкція є важливою для вашої щоденної поїздки на роботу?
Після підключення до будь-якої стандартної побутової розетки на ніч Volt забезпечує до 40 миль (64 кілометри) запасу ходу чистої електричної енергії. Цього достатньо більшість щоденних поїздок працювати. Ви не витрачаєте бензин. Ви сплачуєте за електрику.
Як тільки ці 40 миль будуть пройдені, подовжувач запасу ходу включається до роботи. Автомобіль продовжує рухатися електричною енергією. Батарея підтримує заряд. Ви ніколи не відчуваєте зміни передачі потужності, тому що трансмісія ніколи не змінюється. Це просто електромобіль із нескінченним запасом електрики.
Але що живить цю батарею? І скільки це насправді вам коштуватиме в порівнянні з бензиновим автожором?
Акумулятор E-Flex
Нам треба заглянути під капот. А саме – у серці платформи E-Flex.
Акумулятор: Важка робота, низький профіль
Йдеться про 400-фунтовий (близько 181 кг) блок літій-іонної хімії. Це 181 кілограм чистої густини енергії. Він генерує до 16 кіловат-годин електроенергії. Це серце системи E-Flex.
Чому це важливо? Бо попередні спроби створення електромобілів були громіздкими. Візьмемо GM EV-1. Він використав свинцево-кислотний акумулятор. Вихідна потужність була приблизно такою самою, як у сучасної системи E-Flex, але за вагою? Батарея EV-1 важила близько 2200 фунтів. Це майже на тонну більше за мертву вагу.
Геометрія осередків робить різницю. Більшість електромобілів на той час використовували циліндричні літій-іонні елементи. E-Flex використовує пласкі елементи. Плоскі елементи займають менше просторового обсягу. Ви пакуєте більше енергії у той же footprint. Охолодження також стає очевидним. Рідина протікає по плоскій поверхні без боротьби з турбулентністю.
Це не просто компонент. Це конструктивний елемент.
Акумулятор занадто великий для відсіку. Він вбудований у шасі. Т-подібна балка проходить від передньої до задньої осі. Верхня частина Т знаходиться під заднім пасажирським сидінням. Таке розміщення захищає пакет у разі зіткнення. Це також знижує центр тяжіння.
Тоні Посаватц, який пізніше керував лінією Chevrolet Volt, висловився прямо: Серце і душа [платформи E-Flex] – це батарея, з автомобілем зверху.
Інженери знають, як прикріпити двигун. Вони знають як вбудувати трансмісію. Але інтегрувати величезний акумулятор? Управління нагріванням, охолодженням, екзотичними матеріалами? Це була незвідана територія.
Водневі паливні елементи? Це проблема майбутнього. Інфраструктура відсутня. Електрична зарядка? Мережа вже існує. Посаватц чітко наголосив на математиці: електрика обходиться в один або два центи за милю. Бензин коштує десять центів. Економіка працює без очікування нових трубопроводів.
Динаміка водіння та зарядка
Акумулятор E-Flex живить електродвигун. Цей двигун рухає передні колеса. Тиша – це перше, що ви помічаєте. Нема шуму згоряння. Лише шум шин.
Потужність складає близько 120 кіловат. Це приблизно 160 кінських сил. Цифри здаються скромними, поки ви не згадаєте, як поводяться електродвигуни. Двигуни внутрішнього згоряння повинні набирати обертів, щоб досягти пікового моменту, що крутить. Електродвигуни забезпечують миттєвий момент, що крутить. Розгін від 0 до 60 миль на годину займає менше ніж 9 секунд.
Це не схоже на економічний автомобіль. Це схоже на спортивний седан з V-6, що розганяється зі світлофора. Прискорення негайне. Невблаганне.
Рекуперативне гальмування тут грає величезну роль. Коли ви відпускаєте педаль газу або натискаєте на гальмо, функція двигуна змінюється. Він стає генератором. Він захоплює кінетичну енергію. Він повертає цю енергію назад до акумулятора. Низьке розташування батареї допомагає стабільності керування під час цих маневрів із високим прискоренням.
Заряджання рутинне. Вона використовує ту ж літій-іонну хімію, що і ваш ноутбук чи телефон. Просто у збільшеному масштабі.
Підключіться до стандартної побутової розетки на 110 вольт. Будь-яка кухонна розетка підійде. GM очікує, що більшість користувачів заряджатимуться вночі у своїх гаражах. Це займає близько шостої години. Якщо у вас є ланцюг на 220 вольт, скоротить цей час вдвічі. Три-чотири години.
Ендрю Фарах, головний інженер Volt, хотів розвіяти міфи про процес. Компоненти складні. Досвід – ні. Підтримка роботи автомобіля так само просто, як увімкнення лампи. На боці автомобіля є роз’єм. Ви підключаєте його до стіни. Ось і все.
Розширювач запасу ходу E-Flex
Як система розширення запасу ходу GM Volt вирішує проблему «тривоги за запас ходу»
Як тільки початковий заряд батареї починає знижуватися, у роботу входить система розширення запасу ходу. GM називає її так, але насправді це просто двигун внутрішнього згоряння, встановлений в передній частині автомобіля. У концепті Chevrolet Volt це 1,0-літровий трициліндровий двигун. Він не приводить колеса у рух безпосередньо. Він обертає генератор, підтримуючи заряд акумулятора на необхідному рівні. Бензобак вміщує 12 галонів палива.
Інженер Ендрю Фарах пояснює це просто. Більшість електромобілів є простими: батарея, двигун. Ось і все. Залишився заряд? Прийде штовхати машину. На платформі E-Flex цього немає. Бензиновий двигун усуває тривогу за запас ходу, через яку водії постійно дивляться на прилади, розраховуючи, чи вистачить заряду, щоб доїхати до будинку.
Паливо все ще потрібне. Автомобіль може проїхати до 40 миль тільки електрикою. Після цього підключається бензиновий двигун. Це не опція, якщо ви бажаєте продовжувати рух.
Позиціювання GM агресивне. Вони стверджують, що середній водій заощаджує 500 галонів палива на рік. Майже жодних візитів на заправки. Відсутність типових графіків обслуговування двигуна. GM хоче, щоб ви якнайчастіше підключали автомобіль до мережі, щоб підтримувати батарею в оптимальному стані.
Гнучкість палива та плани по водню
Інженери вже дивляться за межі використання бензину. Мета – створити систему розширення запасу ходу, що працює на бензині або сумішах етанолу E85. У Європі тестуються дизельні варіанти. Також розробляється варіант водневих паливних елементах.
«Ви будете використовувати паливний елемент більшу частину часу, а батарею менше.
У такій конфігурації система розширення запасу ходу і генератор повністю забираються. Їхнє місце займають водневі елементи. Батарея грає другорядну роль. Це інша архітектура, але філософія E-Flex залишається незмінною.
Нульові викиди при щоденних поїздках
GM хоче, щоб ці автомобілі були чистими. Справді чистими. Протягом перших 40 миль пробігу викиди дорівнюють нулю. Електричний двигун не виділяє жодних хімічних речовин. Жодних забруднювачів. Жодних вихлопних газів.
Після запуску двигуна ефективність різко зростає. Інженери GM оцінюють витрату приблизно 50 миль на галон при активній системі розширення запасу ходу. Концепт-кар обіцяв запас ходу понад 600 миль. Серійна версія пропонує близько 360 миль. Чому таке зниження? Найменший бензобак. Найменша вага.
Представники GM стверджують, що таке скорочення виправдане. Даровитц ставить питання, навіщо комусь перевозити паливо, яке може ніколи не знадобитися. Більшість американців не проїжджають понад 400 миль без зупинки. Більше того, GM оцінює, що понад 75% водіїв у США проїжджають менше ніж 40 миль на день.
Якщо автомобілі E-Flex досягнуть своєї мети, ці водії ніколи не витратять ні краплі бензину. Жодних шкідливих викидів під час щоденної рутини. Зменшений бензобак може, іронічно, підвищити загальні показники паливної ефективності навіть якщо ви рідко ним користуєтеся. Але якщо ви вирішите виїхати на шосе? Ви, як і раніше, отримаєте 50 миль на галон.
Отже, коли можна буде купити Chevy Volt? Що ще заплановано на дорожній карті E-Flex? У наступному розділі містяться деталі про ціни та доступність.
Платформа E-Flex та амбітний план розвитку Chevrolet Volt
Chevrolet Volt був представлений на Північноамериканському міжнародному автосалоні (NAIAS) 2007 як флагман нової платформи E-Flex від GM. Це був не EV-1. Той був двомісним дводверним курйозом. Це був чотиридверний компактний седан. Чотири місця. У салоні ззаду могла розміститися людина зростом 6 футів 2 дюйми (188 см). Однак центрального сидіння не було – цей простір займала акумуляторна батарея, розташована в підлозі. Низький дах допомагав покращити аеродинаміку. Аеродинаміка була опціональної. GM потрібна була ця економія палива.
Домогтися цього було складною частиною. Графік розробки Chevrolet Volt був жорстким. Інженери хотіли випустити автомобілі на дороги до кінця 2010 року. Це означало масштабне тестування. Батарея мала залишатися холодною. Вона мала бути безпечною. Вона мала витримувати вибоїсті дороги. І вона мала бути придатною для масового виробництва. Не можна просто зібрати вручну прототип і сподіватися на краще, коли ви націлені на серійний випуск.
Ціноутворення було ще одним головним болем. Спочатку GM озвучила ціну 30 000 доларів. Потім переговори стали невизначеними. Даровиць, представник GM, висловився прямо.
“Ціна на Chevrolet Volt ще не визначена”.
Вони розглядали державні податкові пільги. Вигоди клієнтам. Субсидії. Вартість електроенергії, порівняно з економією на бензині. Початкові обсяги виробництва. Ціна буде прив’язана до цін на бензин на момент запуску. Це має сенс. Якщо бензин коштує 5 доларів за галон, ціннісна пропозиція змінюється.
За межами седана: Opel Flextreme і Cadillac Provoq
За кілька місяців після презентації Volt GM представила Opel Flextreme. Це європейський аналог. Стильний п’ятидверний хетчбек. Те саме серце. Та сама технологія E-Flex. Але подовжувач запасу ходу був іншим. 1,3-літровий турбодизельний двигун. Чи не бензиновий двигун внутрішнього згоряння. Дизельне паливо використовувалося у більшості автомобілів у Німеччині. Домашня територія Opel. Це робило Flextreme більш підходящим для європейських доріг.
Потім виник Cadillac Provoq. Його було представлено на автосалонах у січні 2008 року. То був позашляховик. Але він використав систему E-Flex, об’єднану з водневими паливними елементами. Жодних вихлопних газів. Тільки водяна пара.
Цифри вражали. 280 миль на водні. 20 миль на енергії акумулятора. Все це за нульових шкідливих викидів.
Це досі були концепти. Але Фарех, головний інженер, сказав, що компоненти були розроблені для широкого кола транспортних засобів.
«Ми повинні мати можливість розширити доступність таких технологій і впровадити їх у всі види різних автомобілів, які хочуть люди».
Як це поєднується разом
Платформа E-Flex стосувалася не лише однієї машини. Це був модульний підхід до силових установок. Будь то компактний седан, європейський хетчбек або водневий позашляховик, філософія, що лежить в основі, залишалася незмінною. Електрифікація із резервним подовжувачем запасу ходу.
Для самого Volt інженерні завдання були величезними. Термальне керування батареєю. Безпека під навантаженням Аеродинамічна ефективність. Все це мало зійтися до початку серійного виробництва. Цінник все ще залишався невизначеним, будучи прив’язаним до ринкових умов та субсидій. Але технологія була реальною. І вона наближалася.
Чи відбулася ціна 30 000 доларів — це вже інша історія. Графік був амбітним. Дехто називав його неможливим. Але всі деталі були на місці. Батарея. Двигун. Аеродинаміка. платформа.
Що станеться, коли субсидії вичерпаються? Чи коли ціни на бензин впадуть? Математика зміниться. Volt був створений для конкретного моменту часу. Момент, коли електрика та бензин перебували у стані війни. І GM хотіла бути миротворцем. Або переможцем. Залежить від того, як ви на це дивитеся.
