Nagroda EV-1 przeszłości.
W 1996 roku General Motors wypuścił EV-1 do salonów Saturn w Kalifornii i Arizonie. To był samochód w pełni elektryczny. Zerowa emisja. Brak benzyny. W ciągu siedmiu lat ponad 1000 tych eleganckich sedanów zostało wynajętych pierwszym użytkownikom, którzy chcieli zerwać z uzależnieniem od pompy benzynowej. Następnie GM anulował projekt. Ogólna opinia? Popyt konsumencki był słaby. Technologia baterii była prymitywna. Większość samochodów z tej floty nie trafiła do garaży. Trafiły do śmietników do utylizacji.
Przejdźmy szybko do końca lat 2000.
Ceny benzyny poszybowały w górę. Poprawiła się gęstość energii akumulatora. A MG wrócił do gry. Ale oni nie powtarzają historii. Zmieniają zasady gry dzięki systemowi trakcji E-Flex. Platforma ta stanowi podstawę Chevroleta Volta, hybrydowego pojazdu elektrycznego typu plug-in (PHEV), który pojawi się w salonach pod koniec 2010 roku.
Зміст
Czym E-Flex różni się od tradycyjnych hybryd
Większość ludzi myli Volta ze standardową hybrydą, taką jak Toyota Prius. Nie są takie same. To rozróżnienie ma znaczenie.
W standardowej hybrydzie silnik spalinowy (ICE) jest mechanicznie połączony z kołami. Pomaga pchać samochód, szczególnie podczas przyspieszania. Bez silnika benzynowego silnik elektryczny nie może wykonywać swojej podstawowej pracy. To jest partnerstwo.
„Nasz silnik nie jest bezpośrednio połączony z kołami i włącza się tylko wtedy, gdy poziom naładowania akumulatora jest niski” – powiedział rzecznik GM Dave Darowitz.
Inżynierowie GM nazywają projekt Volta „rewolucyjnym zwrotem akcji”. Koła napędzane są wyłącznie energią elektryczną. Zawsze. Nawet gdy pracuje silnik benzynowy.
Na tym polega sztuczka. Silnik benzynowy działa jak przedłużacz zasięgu. Jest to stacjonarny generator pokładowy. Gdy tylko akumulator się rozładuje, uruchamia się silnik spalinowy. Nie porusza samochodem. Wytwarza energię elektryczną, która ładuje akumulator, który następnie zasila silnik elektryczny. Brak połączenia mechanicznego. Brak sprzęgła. Tylko czysta trakcja elektryczna wspomagana przez generator benzynowy.
Zasada 40 mil
Dlaczego ten projekt jest ważny podczas codziennych dojazdów do pracy?
Po podłączeniu na noc do dowolnego standardowego gniazdka domowego Volt zapewnia do 64 kilometrów zasięgu na zasilaniu wyłącznie elektrycznym. To wystarczy na większość codziennych dojazdów do pracy. Nie marnujesz gazu. Płacisz za prąd.
Po przejechaniu tych 40 mil w grę wchodzi wzmacniacz zasięgu. Samochód w dalszym ciągu porusza się na napędzie elektrycznym. Bateria utrzymuje ładunek. Nigdy nie poczujesz zmiany w dostarczaniu mocy, ponieważ skrzynia biegów nigdy się nie zmienia. To po prostu samochód elektryczny z nieskończonym zapasem prądu.
Ale co zasila tę baterię? A ile tak naprawdę będzie Cię to kosztować w porównaniu do auta zasilanego gazem?
Bateria E-Flex
Musimy zajrzeć pod maskę. Mianowicie w sercu platformy E-Flex.
Bateria: wytrzymała, niskoprofilowa
Mówimy o 400-funtowym (około 181 kg) bloku chemii litowo-jonowej. To 181 kilogramów gęstości czystej energii. Wytwarza do 16 kilowatogodzin energii elektrycznej. To jest serce systemu E-Flex.
Dlaczego to jest ważne? Ponieważ dotychczasowe próby stworzenia pojazdów elektrycznych były kłopotliwe. Weź GM EV-1. Używał akumulatora kwasowo-ołowiowego. Moc wyjściowa była mniej więcej taka sama jak w nowoczesnym systemie E-Flex, ale pod względem masy? Bateria EV-1 ważyła około 2200 funtów. To prawie tona więcej masy własnej.
Geometria komórki robi różnicę. Większość pojazdów elektrycznych tamtych czasów wykorzystywała cylindryczne ogniwa litowo-jonowe. E-Flex wykorzystuje płaskie elementy. Płaskie elementy zajmują mniej miejsca. Spakujesz więcej energii na tę samą powierzchnię. Chłodzenie również staje się banalne. Ciecz przepływa po płaskiej powierzchni, nie zmagając się z turbulencjami.
To nie tylko komponent. To jest element konstrukcyjny.
Akumulator jest za duży do komory silnika. Jest wbudowany w obudowę. Belka T biegnie od przedniej do tylnej osi. Górna część litery T znajduje się pod tylnym siedzeniem pasażera. Takie umiejscowienie chroni paczkę w przypadku kolizji. Obniża to również środek ciężkości.
Tony Posawatz, który później kierował linią Chevroleta Volta, ujął to bez ogródek: „Sercem i duszą [platformy E-Flex] jest akumulator, a samochód jest na górze”.
Inżynierowie wiedzą, jak podłączyć silnik. Wiedzą, jak zbudować przekładnię. Ale zintegrowanie ogromnego zestawu baterii? Sterowanie ogrzewaniem, chłodzeniem, materiałami egzotycznymi? To był niezbadany teren.
Wodorowe ogniwa paliwowe? To jest problem przyszłości. Nie ma infrastruktury. Ładowanie elektryczne? Sieć już istnieje. Posawatz wyjaśnił matematykę: prąd kosztuje jednego lub dwa centy za milę. Benzyna kosztuje dziesięć centów. Gospodarka działa bez czekania na nowe rurociągi.
Dynamika jazdy i ładowanie
Akumulator E-Flex zasila silnik elektryczny. Silnik ten napędza przednie koła. Cisza jest pierwszą rzeczą, którą zauważasz. Brak hałasu spalania. Tylko hałas opon.
Moc wynosi około 120 kilowatów. To około 160 koni mechanicznych. Liczby wydają się skromne, dopóki nie przypomnisz sobie, jak zachowują się silniki elektryczne. Silniki spalinowe muszą zwiększać obroty, aby osiągnąć maksymalny moment obrotowy. Silniki elektryczne zapewniają natychmiastowy moment obrotowy. Przyspieszenie od 0 do 60 mil na godzinę zajmuje niecałe 9 sekund.
Nie wygląda to na samochód ekonomiczny. To jak sportowy sedan V-6 przyspieszający na światłach. Przyspieszenie jest natychmiastowe. Nieustępliwy.
Hamowanie regeneracyjne odgrywa tutaj ogromną rolę. Po zwolnieniu pedału gazu lub naciśnięciu hamulca zmienia się działanie silnika. Staje się generatorem. Przechwytuje energię kinetyczną. Zwraca tę energię z powrotem do akumulatora. Niskie położenie akumulatora pomaga zachować stabilność prowadzenia podczas manewrów z dużym przyspieszeniem.
Ładowanie jest rutynowe. Wykorzystuje tę samą chemię litowo-jonową, co Twój laptop lub telefon. Tylko na większą skalę.
Podłącz do standardowego gniazdka domowego 110 V. Zrobi to każde gniazdko kuchenne. GM spodziewa się, że większość użytkowników będzie ładowała akumulatory przez noc w swoich garażach. Zajmuje to około sześciu godzin. Jeśli masz obwód 220 V, skróć ten czas o połowę. Trzy do czterech godzin.
Andrew Farah, główny inżynier Volta, chciał rozwiać mity na temat tego procesu. Składniki są złożone. Doświadczenie – nie. Utrzymanie działania samochodu jest tak proste, jak włączenie światła. Złącze znajduje się z boku samochodu. Podłączasz go do ściany. To wszystko.
Przedłużacz zasięgu E-Flex
Gdy tylko początkowy poziom naładowania akumulatora zacznie spadać, do akcji wkracza system zwiększania zasięgu. GM tak to nazywa, ale w zasadzie jest to po prostu silnik spalinowy montowany z przodu samochodu. Koncepcyjny Chevrolet Volt wyposażony jest w trzycylindrowy silnik o pojemności 1,0 litra. Nie napędza bezpośrednio kół. Obraca generator, utrzymując poziom naładowania akumulatora na wymaganym poziomie. Zbiornik paliwa mieści 12 galonów paliwa.
Inżynier Andrew Farah wyjaśnia to w prosty sposób. Większość pojazdów elektrycznych jest prosta: akumulator, silnik. To wszystko. Czy pozostało jakieś obciążenie? Będziesz musiał pchać samochód. Nie dzieje się tak na platformie E-Flex. Silnik benzynowy eliminuje „niepokój związany z zasięgiem”, który powoduje, że kierowcy stale sprawdzają wskaźniki, aby sprawdzić, czy poziom naładowania akumulatora wystarczy im na powrót do domu.
Nadal potrzebne jest paliwo. Na samym napędzie elektrycznym samochód może przejechać do 40 mil. Następnie podłączany jest silnik benzynowy. Nie jest to opcja, jeśli chcesz się poruszać.
Pozycjonowanie GM jest agresywne. Twierdzą, że przeciętny kierowca oszczędza 500 galonów paliwa rocznie. Prawie żadnych wizyt na stacjach benzynowych. Brak typowych harmonogramów konserwacji silnika. GM chce, abyś podłączał swój pojazd do prądu tak często, jak to możliwe, aby utrzymać akumulator w optymalnym stanie.
Elastyczność paliwowa i plany wodorowe
Inżynierowie już teraz wykraczają poza wykorzystanie samej benzyny. Celem jest stworzenie systemu zwiększającego zasięg, który będzie zasilany benzyną E85 lub mieszankami etanolu. W Europie testowane są warianty z silnikiem Diesla. Trwają także prace nad wersją z wodorowymi ogniwami paliwowymi.
„Będziesz używał ogniwa paliwowego przez większość czasu, a mniej akumulatora.”
W tej konfiguracji wzmacniacz zasięgu i generator są całkowicie usunięte. Ich miejsce zajmują pierwiastki wodorowe. Bateria odgrywa rolę drugorzędną. To inna architektura, ale filozofia E-Flex pozostaje ta sama.
Zero emisji w codziennej jeździe
GM chce, żeby te samochody były czyste. Naprawdę czyste. Przez pierwsze 40 mil jazdy emisja spalin jest zerowa. Silnik elektryczny nie emituje żadnych substancji chemicznych. Żadnych zanieczyszczeń. Brak spalin.
Po uruchomieniu silnika wydajność znacznie wzrasta. Inżynierowie GM szacują, że przy aktywnym przedłużaczu zasięgu około 50 mpg. Samochód koncepcyjny zapewniał zasięg ponad 600 mil. Wersja produkcyjna oferuje około 360 mil. Skąd ten spadek? Mniejszy zbiornik gazu. Mniejsza waga.
Urzędnicy GM twierdzą, że cięcia są uzasadnione. Darowitz zastanawia się, dlaczego ktoś przewozi paliwo, które może nigdy nie być potrzebne. Większość Amerykanów nie pokonuje więcej niż 400 mil bez zatrzymywania się. Co więcej, GM szacuje, że ponad 75% kierowców w USA pokonuje dziennie mniej niż 60 km.
Jeśli pojazdy E-Flex osiągną swoje cele, kierowcy ci nigdy nie zmarnują ani kropelki paliwa. Brak szkodliwych emisji podczas codziennych zajęć. Jak na ironię, mniejszy zbiornik paliwa może poprawić ogólną oszczędność paliwa, nawet jeśli rzadko go używasz. A co jeśli zdecydujesz się pojechać autostradą? Nadal dostaniesz 50 mpg.
Kiedy więc będzie można kupić Chevy Volta? Co jeszcze zaplanowano w planie działania E-Flex? Następny rozdział zawiera szczegółowe informacje na temat cen i dostępności.
Platforma E-Flex i ambitny plan działania dla Chevroleta Volta
Chevrolet Volt został zaprezentowany podczas Północnoamerykańskiego Międzynarodowego Salonu Samochodowego (NAIAS) w 2007 roku jako okręt flagowy nowej platformy E-Flex firmy GM. To nie był EV-1. Była to ciekawostka dwumiejscowa i dwudrzwiowa. Był to czterodrzwiowy kompaktowy sedan. Cztery miejsca. Tylna kabina mogła pomieścić osobę o wzroście 6 stóp i 2 cali (188 cm). Nie było jednak centralnego siedzenia – przestrzeń tę zajmował akumulator umieszczony w podłodze. Niski dach pomógł poprawić aerodynamikę. Aerodynamika nie była opcjonalna. GM potrzebował tej oszczędności paliwa.
Osiągnięcie tego było najtrudniejszą częścią. Harmonogram rozwoju Chevroleta Volta był napięty. Inżynierowie chcieli wypuścić samochody na drogi do końca 2010 roku. Oznaczało to szeroko zakrojone testy. Bateria musiała pozostać zimna. Musiała być bezpieczna. Musiał wytrzymać wyboiste drogi. I musiał nadawać się do masowej produkcji. Nie możesz po prostu ręcznie zbudować prototypu i mieć nadzieję, że wszystko będzie najlepsze, gdy dążysz do produkcji.
Ceny były kolejnym bólem głowy. GM początkowo ogłosił cenę 30 000 dolarów. Potem negocjacje stały się niepewne. Darowitz, rzecznik GM, ujął to bez ogródek.
„Cena Chevroleta Volta nie została jeszcze ustalona.”
Patrzyli na rządowe ulgi podatkowe. Korzyści dla klientów. Dotacje. Koszt energii elektrycznej w porównaniu do oszczędności na benzynie. Początkowe wielkości produkcji. Cena będzie powiązana z cenami benzyny w momencie wprowadzenia na rynek. To ma sens. Jeśli benzyna kosztuje 5 dolarów za galon, propozycja wartości ulega zmianie.
Poza sedanem: Opel Flextreme i Cadillac Provoq
Kilka miesięcy po zaprezentowaniu Volta GM wprowadził Opla Flextreme. To jest europejski odpowiednik. Stylowy pięciodrzwiowy hatchback. To samo serce. Ta sama technologia E-Flex. Ale wzmacniacz zasięgu był inny. Silnik turbodiesel o pojemności 1,3 litra. Nie jest to benzynowy silnik spalinowy. W większości samochodów w Niemczech stosowano olej napędowy. Ojczyzna Opla. Dzięki temu Flextreme był bardziej odpowiedni na europejskie drogi.
Potem pojawił się Cadillac Provoq. Został zaprezentowany na salonach samochodowych w styczniu 2008 roku. Był to SUV. Wykorzystał jednak system E-Flex połączony z wodorowymi ogniwami paliwowymi. Brak spalin. Tylko para wodna.
Liczby były imponujące. 280 mil na wodorze. 20 km na zasilaniu bateryjnym. Wszystko to przy zerowej emisji szkodliwych substancji.
To wciąż były koncepcje. Jednak główny inżynier Fareh powiedział, że komponenty zostały zaprojektowane dla szerokiej gamy pojazdów.
„Musimy być w stanie zwiększyć dostępność tego rodzaju technologii i zastosować ją we wszystkich rodzajach samochodów, jakich chcą ludzie”.
Jak to do siebie pasuje
Platforma E-Flex nie dotyczyła tylko jednej maszyny. Było to modułowe podejście do elektrowni. Niezależnie od tego, czy był to kompaktowy sedan, europejski hatchback czy wodorowy SUV, podstawowa filozofia pozostała ta sama. Elektryfikacja z rezerwowym wzmacniaczem zasięgu.
W przypadku samego Volta wyzwania inżynieryjne były ogromne. Zarządzanie baterią termiczną. Bezpieczeństwo pod obciążeniem. Wydajność aerodynamiczna. Wszystko to musiało się połączyć, zanim rozpoczęła się masowa produkcja. Cena była nadal niepewna, powiązana z warunkami rynkowymi i dotacjami. Ale technologia była prawdziwa. A ona była coraz bliżej.
To, czy cena 30 000 dolarów się sprawdziła, to inna historia. Harmonogram był ambitny. Niektórzy nazywali to niemożliwym. Ale wszystkie szczegóły były na swoim miejscu. Bateria. Silnik. Aerodynamika. Platforma.
Co się stanie, gdy skończą się dotacje? Albo gdy ceny benzyny spadną? Matematyka się zmieni. Volt został stworzony na konkretny moment w czasie. Moment, w którym elektryczność i benzyna były w stanie wojny. A GM chciał być rozjemcą. Albo zwycięzca. Zależy jak na to spojrzeć.
