Приз EV-1 прошлого.
В 1996 году General Motors выпустила EV-1 в автосалоны сети Saturn в Калифорнии и Аризоне. Это был чистый электромобиль. Нулевые выбросы. Никакого бензина. В течение семи лет более 1000 этих элегантных седанов сдавались в аренду ранним последователям, которые хотели избавиться от зависимости от бензоколонок. Затем GM свернула проект. Общее мнение? Потребительский спрос был слабым. Технологии аккумуляторов были примитивными. Большинство машин из этого парка не попали в гаражи. Они оказались в мусорных контейнерах для утилизации.
Перенесемся в конец 2000-х годов.
Цены на бензин взлетели. Плотность энергии аккумуляторов улучшилась. И GM возвращается в игру. Но они не повторяют историю. Они полностью меняют правила игры с помощью системы тяги E-Flex. Эта платформа лежит в основе Chevrolet Volt — подключаемого гибридного электромобиля (PHEV), который должен появиться в автосалонах к концу 2010 года.
Зміст
Чем E-Flex отличается от традиционных гибридов
Большинство людей путают Volt со стандартным гибридом, таким как Toyota Prius. Они не одинаковы. Это различие имеет значение.
В стандартном гибриде двигатель внутреннего сгорания (ДВС) механически связан с колесами. Он помогает толкать автомобиль, особенно при разгоне. Без бензинового двигателя электромотор не может выполнять основную работу. Это партнерство.
«Наш двигатель не соединен напрямую с колесами и включается только тогда, когда батарея разряжается», — сказал представитель GM Дэйв Даровиц.
Инженеры GM называют конструкцию Volt «революционным поворотом». Колеса приводятся в движение исключительно электрической энергией. Всегда. Даже когда работает бензиновый двигатель.
Вот в чем хитрость. Бензиновый двигатель действует как удлинитель запаса хода. Это стационарный бортовой генератор. Как только аккумуляторная батарея разряжается, ДВС запускается. Он не приводит автомобиль в движение. Он генерирует электричество для подзарядки батареи, которая затем питает электромотор. Никакой механической связи. Никакого сцепления. Только чистая электрическая тяга, поддерживаемая бензиновым генератором.
Правило 40 миль
Почему эта конструкция важна для вашей ежедневной поездки на работу?
После подключения к любой стандартной бытовой розетке на ночь Volt обеспечивает до 40 миль (64 километра) запаса хода на чистой электрической энергии. Этого достаточно для большинства ежедневных поездок на работу. Вы не расходуете бензин. Вы платите за электричество.
Как только эти 40 миль будут пройдены, удлинитель запаса хода включается в работу. Автомобиль продолжает двигаться на электрической энергии. Батарея поддерживает заряд. Вы никогда не чувствуете изменения передачи мощности, потому что трансмиссия никогда не меняется. Это просто электромобиль с бесконечным запасом электричества.
Но что питает эту батарею? И сколько это на самом деле будет вам стоить по сравнению с бензиновым автожором?
Аккумулятор E-Flex
Нам нужно заглянуть под капот. А именно — в сердце платформы E-Flex.
Аккумулятор: Тяжелая работа, низкий профиль
Речь идет о 400-фунтовом (около 181 кг) блоке литий-ионной химии. Это 181 килограмм чистой плотности энергии. Он генерирует до 16 киловатт-часов электроэнергии. Это сердце системы E-Flex.
Почему это важно? Потому что предыдущие попытки создания электромобилей были громоздкими. Возьмем GM EV-1. Он использовал свинцово-кислотный аккумулятор. Выходная мощность была примерно такой же, как у современной системы E-Flex, но по весу? Батарея EV-1 весила около 2200 фунтов. Это почти на тонну больше мертвого веса.
Геометрия ячеек делает разницу. Большинство электромобилей того времени использовали цилиндрические литий-ионные элементы. E-Flex использует плоские элементы. Плоские элементы занимают меньше пространственного объема. Вы упаковываете больше энергии в тот же footprint. Охлаждение также становится тривиальным. Жидкость течет по плоской поверхности без борьбы с турбулентностью.
Это не просто компонент. Это конструктивный элемент.
Аккумулятор слишком велик для моторного отсека. Он встроен в шасси. Т-образная балка проходит от передней до задней оси. Верхняя часть Т находится под задним пассажирским сиденьем. Такое размещение защищает пакет в случае столкновения. Это также снижает центр тяжести.
Тони Посаватц, который позже руководил линией Chevrolet Volt, выразился прямо: «Сердце и душа [платформы E-Flex] — это батарея, с автомобилем сверху».
Инженеры знают, как прикрепить двигатель. Они знают, как встроить трансмиссию. Но интегрировать огромный аккумуляторный блок? Управление нагревом, охлаждением, экзотическими материалами? Это была неизведанная территория.
Водородные топливные элементы? Это проблема будущего. Инфраструктура отсутствует. Электрическая зарядка? Сеть уже существует. Посаватц четко отметил математику: электричество обходится в один или два цента за милю. Бензин стоит десять центов. Экономика работает без ожидания новых трубопроводов.
Динамика вождения и зарядка
Аккумулятор E-Flex питает электродвигатель. Этот двигатель приводит в движение передние колеса. Тишина — это первое, что вы замечаете. Нет шума сгорания. Только шум шин.
Мощность составляет около 120 киловатт. Это примерно 160 лошадиных сил. Цифры кажутся скромными, пока вы не вспомните, как ведут себя электродвигатели. Двигатели внутреннего сгорания должны набирать обороты, чтобы достичь пикового крутящего момента. Электродвигатели обеспечивают мгновенный крутящий момент. Разгон от 0 до 60 миль в час занимает менее 9 секунд.
Это не похоже на экономичный автомобиль. Это похоже на спортивный седан с V-6, разгоняющийся со светофора. Ускорение немедленное. Неумолимое.
Рекуперативное торможение играет здесь огромную роль. Когда вы отпускаете педаль газа или нажимаете на тормоз, функция двигателя меняется. Он становится генератором. Он захватывает кинетическую энергию. Он возвращает эту энергию обратно в аккумулятор. Низкое расположение батареи помогает стабильности управления во время этих маневров с высоким ускорением.
Зарядка рутинная. Она использует ту же литий-ионную химию, что и ваш ноутбук или телефон. Просто в увеличенном масштабе.
Подключитесь к стандартной бытовой розетке на 110 вольт. Любая кухонная розетка подойдет. GM ожидает, что большинство пользователей будут заряжаться ночью в своих гаражах. Это занимает около шести часов. Если у вас есть цепь на 220 вольт, сократите это время вдвое. Три-четыре часа.
Эндрю Фарах, главный инженер Volt, хотел развеять мифы о процессе. Компоненты сложны. Опыт — нет. Поддержание работы автомобиля так же просто, как включение лампы. На боковой стороне автомобиля есть разъем. Вы подключаете его к стене. Вот и все.
Расширитель запаса хода E-Flex
Как только начальный заряд батареи начинает снижаться, в работу вступает система расширения запаса хода. GM называет её так, но по сути это просто двигатель внутреннего сгорания, установленный в передней части автомобиля. В концепте Chevrolet Volt это 1,0-литровый трехцилиндровый двигатель. Он не приводит колеса в движение напрямую. Он вращает генератор, поддерживая заряд батареи на необходимом уровне. Бензобак вмещает 12 галлонов топлива.
Инженер Эндрю Фарах объясняет это просто. Большинство электромобилей просты: батарея, двигатель. Вот и всё. Остался заряд? Придётся толкать машину. На платформе E-Flex этого не происходит. Бензиновый двигатель устраняет «тревогу за запас хода», из-за которой водители постоянно смотрят на приборы, рассчитывая, хватит ли заряда, чтобы доехать до дома.
Топливо всё ещё требуется. Автомобиль может проехать до 40 миль только на электричестве. После этого подключается бензиновый двигатель. Это не опция, если вы хотите продолжать движение.
Позиционирование GM агрессивное. Они утверждают, что средний водитель экономит 500 галлонов топлива в год. Почти никаких визитов на заправки. Отсутствие типичных графиков обслуживания двигателя. GM хочет, чтобы вы как можно чаще подключали автомобиль к сети, чтобы поддерживать батарею в оптимальном состоянии.
Гибкость топлива и планы по водороду
Инженеры уже смотрят за пределы использования только бензина. Цель — создать систему расширения запаса хода, работающую на бензине или смесях этанола E85. В Европе тестируются дизельные варианты. Также разрабатывается вариант на водородных топливных элементах.
«Вы будете использовать топливный элемент большую часть времени, а батарею — меньше.»
В такой конфигурации система расширения запаса хода и генератор полностью убираются. Их место занимают водородные элементы. Батарея играет второстепенную роль. Это другая архитектура, но философия E-Flex остаётся прежней.
Нулевые выбросы при ежедневных поездках
GM хочет, чтобы эти автомобили были чистыми. Действительно чистыми. В течение первых 40 миль пробега выбросы равны нулю. Электрический двигатель не выделяет никаких химических веществ. Никаких загрязнителей. Никаких выхлопных газов.
После запуска двигателя эффективность резко возрастает. Инженеры GM оценивают расход примерно в 50 миль на галлон при активной системе расширения запаса хода. Концепт-кар обещал запас хода более 600 миль. Серийная версия предлагает около 360 миль. Почему такое снижение? Меньший бензобак. Меньший вес.
Представители GM утверждают, что такое сокращение оправдано. Даровитц задаётся вопросом, зачем кому-то перевозить топливо, которое может никогда не понадобиться. Большинство американцев не проезжают более 400 миль без остановки. Более того, GM оценивает, что более 75% водителей в США проезжают менее 40 миль в день.
Если автомобили E-Flex достигнут своих целей, эти водители никогда не потратят ни капли бензина. Никаких вредных выбросов во время ежедневной рутины. Уменьшенный бензобак может, иронично, повысить общие показатели топливной эффективности, даже если вы редко им пользуетесь. Но если вы решите выехать на шоссе? Вы по-прежнему получите 50 миль на галлон.
Итак, когда можно будет купить Chevy Volt? Что ещё запланировано в дорожной карте E-Flex? В следующей главе содержатся детали о ценах и доступности.
Платформа E-Flex и амбициозный план развития Chevrolet Volt
Chevrolet Volt был представлен на Североамериканском международном автосалоне (NAIAS) 2007 года как флагман новой платформы E-Flex от GM. Это был не EV-1. Тот был двухместным двухдверным курьезом. Это же был четырехдверный компактный седан. Четыре места. В салоне сзади мог разместиться человек ростом 6 футов 2 дюйма (188 см). Однако центрального сиденья не было — это пространство занимала аккумуляторная батарея, расположенная в полу. Низкая крыша помогала улучшить аэродинамику. Аэродинамика не была опциональной. GM нужна была эта экономия топлива.
Добиться этого было самой сложной частью. График разработки Chevrolet Volt был жестким. Инженеры хотели выпустить автомобили на дороги к концу 2010 года. Это означало масштабное тестирование. Батарея должна была оставаться холодной. Она должна была быть безопасной. Она должна была выдерживать ухабистые дороги. И она должна была быть пригодной для массового производства. Нельзя просто собрать прототип вручную и надеяться на лучшее, когда вы нацелены на серийный выпуск.
Ценообразование было еще одной головной болью. Изначально GM озвучила цену в 30 000 долларов. Затем переговоры стали неопределенными. Даровиц, представитель GM, выразился прямо.
«Цена на Chevrolet Volt еще не определена».
Они рассматривали государственные налоговые льготы. Выгоды для клиентов. Субсидии. Стоимость электроэнергии по сравнению с экономией на бензине. Начальные объемы производства. Цена будет привязана к ценам на бензин на момент запуска. Это имеет смысл. Если бензин стоит 5 долларов за галлон, ценностное предложение меняется.
За пределами седана: Opel Flextreme и Cadillac Provoq
Через несколько месяцев после презентации Volt GM представила Opel Flextreme. Это европейский аналог. Стильный пятидверный хэтчбек. То же сердце. Та же технология E-Flex. Но удлинитель запаса хода был другим. 1,3-литровый турбодизельный двигатель. Не бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Дизельное топливо использовалось в большинстве автомобилей в Германии. Домашняя территория Opel. Это делало Flextreme более подходящим для европейских дорог.
Затем появился Cadillac Provoq. Он был представлен на автосалонах в январе 2008 года. Это был внедорожник. Но он использовал систему E-Flex, объединенную с водородными топливными элементами. Никаких выхлопных газов. Только водяной пар.
Цифры впечатляли. 280 миль на водороде. 20 миль на энергии аккумуляторной батареи. Все это при нулевых вредных выбросах.
Это все еще были концепты. Но Фарех, главный инженер, сказал, что компоненты были разработаны для широкого спектра транспортных средств.
«Мы должны иметь возможность расширить доступность такого рода технологий и внедрить их во все виды различных автомобилей, которые хотят люди».
Как это сочетается вместе
Платформа E-Flex касалась не только одной машины. Это был модульный подход к силовым установкам. Будь то компактный седан, европейский хэтчбек или водородный внедорожник, лежащая в основе философия оставалась неизменной. Электрификация с резервным удлинителем запаса хода.
Для самого Volt инженерные задачи были колоссальными. Термальное управление батареей. Безопасность под нагрузкой. Аэродинамическая эффективность. Все это должно было сойтись до начала серийного производства. Ценник все еще оставался неопределенным, будучи привязанным к рыночным условиям и субсидиям. Но технология была реальной. И она приближалась.
Состоялась ли цена в 30 000 долларов — это уже другая история. График был амбициозным. Некоторые называли его невозможным. Но все детали были на месте. Батарея. Мотор. Аэродинамика. Платформа.
Что произойдет, когда субсидии иссякнут? Или когда цены на бензин упадут? Математика изменится. Volt был создан для конкретного момента во времени. Момент, когда электричество и бензин находились в состоянии войны. И GM хотела быть миротворцем. Или победителем. Зависит от того, как вы на это смотрите.
