为什么现在值得关注插电式混合动力电动汽车

插电式混合动力汽车(PHEV)介于普通汽车和纯电动汽车之间,可以解决多方面的问题。
路虎揽胜运动版插电式混合动力汽车 Dan Carney 撰

电动汽车倡导者们几十年来一直在等待技术成熟,能够使电动汽车的续航里程、性能和实用性足以满足大多数驾驶者的需求,并且电动汽车的价格能够让许多购车者负担得起。

现在我们已经达到了这一点,或者非常接近,但电动汽车的推广却受到其所需电池短缺的阻碍。那么,在当前情况下,什么解决方案能以最高效率向最多的客户提供数量最多的高效新车呢?那就是通过使用插电式混合动力汽车(PHEV),它们除了电池驱动外,还配备了燃气发动机,从而最大限度地利用现有电池。

最初,插电式混合动力汽车被视为一种过渡技术,旨在为消费者提供他们所需的续航里程,但如今的纯电动汽车在很大程度上已经实现了这一点,而无需增加传统传动系统的成本和重量。

然而,插电式混合动力汽车仍然可以发挥过渡作用,但原因有所不同:它们比纯电动汽车使用的珍贵电池更少。Jeep的母公司Stellantis表示,Wrangler 4xe是该国销量最高的插电式混合动力汽车,尽管他们拒绝提供销售数据来证实这一点。尽管根据美国环保署的数据,其纯电续航里程仅为25英里,但这一成功仍然是事实,这与丰田普锐斯Prime的纯电续航里程相当。

以揽胜为例

但新款路虎揽胜运动版插电式混合动力汽车为混合动力汽车优化电池可用性指明了方向:它配备了一个38.2千瓦时的锂离子电池组,由圆柱形电池组成,使揽胜运动版在纯电模式下可提供51英里的续航里程。这大约是纯电动汽车通常所需电池数量的三分之一到二分之一。

与此同时,电动汽车的电池组通常在80千瓦时到100千瓦时或更高。例如,Rivian表示,其全电动R1T皮卡车在其135千瓦时的电池组中装有7,777个独立的圆柱形2170型电池。

除了揽胜运动版,其他领先的插电式混合动力汽车还包括Polestar 1,其纯电续航里程也达到51英里,以及丰田RAV4 Prime,其纯电续航里程达到令人印象深刻的42英里。

麦肯锡公司高级合伙人、未来出行部门负责人Philipp Kampshoff 表示,插电式混合动力汽车也非常适合安抚那些希望使用电力驱动但又担心抛锚的驾驶者的担忧。“当我们采访消费者时,最大的担忧仍然是续航里程焦虑和充电基础设施,这两者是同一枚硬币的两面,”他说。

他补充说,像揽胜这样的长续航插电式混合动力汽车可能对满足未来法规的要求至关重要。“政府可能会要求最低50英里。并非所有车辆都能达到这一点。”

一款141马力(105千瓦)的电动机通过与Ingenium 3.0升直列6缸发动机相同的传动系统为揽胜运动版提供动力。这意味着无论是在燃油、电力还是混合动力模式下运行,它都采用相同的8速ZF自动变速箱和智能全轮驱动系统,因此驾驶体验和越野能力不会受到影响。总功率为434马力,使揽胜运动版在5.5秒内达到60英里/小时。

虽然揽胜运动版在纯电模式下的EPA评级为51英里,但路虎揽胜运动版首席工程师Peter Bingham在西班牙马德里举行的媒体发布会上接受采访时表示,它的实际续航里程可以更长。“在英国,一些车主在实际驾驶中已经达到了70英里左右,”他告诉《大众科学》。“EPA考虑了各种极端情况,例如温度变化等,但确实,我们的客户能够实现超过50英里的续航。而且根据我们的客户旅程数据,绝大多数客户将能够仅凭电力完成他们的大部分日常行程。”

这当然是这里的目标:提供足够的电池容量来覆盖大部分日常出行——根据AAA的数据,2021年的平均日均出行里程为32.7英里——同时在电池供应紧张的情况下,不浪费资源提供过多的续航里程。

2021款丰田RAV4 Prime SE 丰田

复杂性的成本

当然,与纯电动汽车不同,插电式混合动力汽车确实会燃烧汽油。然而,美国环保署在其FuelEconomy.gov网站上表示,插电式混合动力汽车的燃油消耗量比传统汽车低约30%至60%。这意味着,通过合理化电池的使用,汽车制造商可以在短期内推出更多高效的汽车,同时等待汽车制造商宣布的众多电池工厂建成。

根据 Kelley Blue Book 的数据,纯电动汽车的平均价格为66,000美元,而普通非豪华车的平均价格为45,000美元。根据EPA的数据,与纯燃油车型相比,插电式混合动力汽车的价格高出4,000至8,000美元,这使得插电式混合动力汽车的标价介于传统汽车和纯电动汽车之间。联邦电动汽车税收抵免通常可以抵消购买价格的差额,而较低的燃油成本将使插电式混合动力汽车的驾驶者受益。

这是因为,尽管根据美国能源信息署的数据,目前汽油的平均价格为每加仑3.65美元,但该机构表示,电力价格为每千瓦时10.59美分。因此,在家以全国平均价格充电的车辆,以每加仑汽油的价格计算,其电费成本大约相当于每加仑1美元,这取决于车辆用1美元电费能行驶的距离与一加仑汽油能行驶的距离的比较。

在公共直流充电器上快速充电的费用更高,可能与汽油价格相当,所以虽然这对纯电动汽车驾驶者来说是合理的,但插电式混合动力汽车的驾驶者最好坚持使用家中或工作场所的240伏交流电 SAE 2级充电器,根据EPA的数据,这些充电器可以在一到四个小时内为插电式混合动力汽车的电池充电。使用普通的120伏墙壁插座需要两倍的时间。

购买一款比传统混合动力或短续航插电式混合动力汽车将更多驾驶时间转向电力驱动的汽车的另一个优势是,美国的电网正在不断转向更绿色的燃料来源。因此,得益于未来更清洁的电力,电动汽车以及像插电式混合动力汽车这样的使用电力的汽车,其生命周期可以变得越来越绿色。而汽油车当然永远只能使用汽油。

加州大学戴维斯分校的Electric Vehicle Explorer网站为消费者提供了关于他们所在地和车型电动汽车或混合动力汽车驾驶成本的详细信息。

那么,为什么汽车制造商没有竞相制造更多插电式混合动力汽车呢?嗯,因为它们的制造并不简单。“插电式混合动力汽车非常有趣,因为你可以在城市中使用电力,在高速公路上可以使用内燃机,”前迈凯伦汽车工程总监Mario Carendente说。

“问题在于成本,”他说。“你必须同时考虑燃油动力系统和电力系统,以及工程的复杂性。”

事实上,路虎的Bingham也承认,这对揽胜运动版插电式混合动力汽车来说是一个挑战。“混合动力是最具挑战性的,”他说。“在一个混合动力系统中,你基本上有两个动力系统,所以你需要在油箱容量、电池容量和排气管路之间进行平衡。我想说,这可能是整个平台设计中最具挑战性的方面之一。”

但是,插电式混合动力汽车的驾驶性能优势可能会让驾驶者觉得这种复杂性是值得的。这是因为插电式混合动力汽车中的电动机比传统混合动力汽车中的电动机更强大,这使得汽车对油门踏板的响应有了显著的改善。

当然,纯电动汽车可以像火箭一样快,但得益于电动机与内燃机协同工作,插电式混合动力汽车在高速公路上比纯燃油车提供了更强劲、更平稳的驾驶体验。这意味着更轻松的加速和爬坡,并且就像我在揽胜运动版上的体验一样,更精确的巡航控制,因为电动机可以在爬坡时更精确地帮助保持所需的速度。此外,它还能再生电力,防止汽车在下坡时加速。

我们不可能都负担得起105,000美元的路虎揽胜运动版插电式混合动力汽车,但像丰田RAV4 Prime和克莱斯勒Pacifica PHEV这样的主流车型提供了电动化的选择,让更多驾驶者有机会在日常驾驶中使用电力,而不是将有限的电池储备浪费在那些不经常使用全部容量的纯电动汽车上。

Kampsoff 表示,在那之后,一切都将是纯电动汽车。“我们仍然认为插电式混合动力汽车是一种过渡技术。如果你快进到2030年及以后,纯电动汽车将是明显的赢家。”

 

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Dan Carney

科技领域特约撰稿人

Dan Carney 自 1998 年以来一直是《流行科学》的汽车特约撰稿人。在此期间,他记录了电动汽车技术从昂贵、不切实际的科学项目到即将进入主流市场的车辆的演变过程。他还见证了驾驶辅助技术的发展及其最终发展为自动驾驶汽车的潜力。


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