Насчёт цен, я ориентируюсь на данные Мартина Лиенкампа, как работавшего в отрасли, а с 2006-го работающего на отраслевой R&D, поэтому знающего внутреннюю структуру расходов.
Перевёл часть его статьи 2016-го.
--------------------
Микрогибридизация, mHEV, уже широко реализована, с крайне небольшими дополнительными затратами, с помощьют 12-вольтовых систем старт-стоп. Двигатель выключается, когда автомобиль останавливается, и существующий аккумулятор на 12 Вольт заряжается от приводимого ремнём стартер-генератора BSG при торможении. Это экономит около 3% топлива в стандартизированном тестовом цикле NEDC.
Из-за установленных законом требований к выбросам CO2 начиная с 2021-го года, в размере 95 грамм на км, немецкие производители решили использовать во всех моделях мягкую гибридизацию, или MHEV, на основе 48-вольтовой технологии.
Её электродвигатель представляет собой увеличенный генератор переменного тока мощностью около 10 кВт, он возвращает кинетическую энергию во время торможения в 48-вольтовую батарею, и вдобавок поддерживает топливный двигатель при ускорении. Это помогает сэкономить до 10% топлива в цикле NEDC. Дополнительные к финансовые расходы к mHEV, около 200 евро на электродвигатель, в качестве замены его стартера-генератора BSG, и около 400 евро на небольшую по ёмкости батарею на 48 Вольт.
Для учёта расходов на осуществление гарантии, торговой наценки, и НДС, необходимо ввести повышающий коэффициент 1.7-2.0, следовательно, рост цен для клиента при переходе с mHEV на MHEV составляет 1,000-1,200 евро.
Полная гибридизация, HEV, обеспечивает дальнейшее снижение выбросов по сравнению с MHEV на 48 Вольт, но в малой степени, последняя уже может рекуперировать наибольшую часть кинетической энергии во время торможения. Преимуществом HEV является возможность ездить на короткие расстояния только на электричестве, и с аккумуляторной батареей большего размера реализовать концепцию PHEV.
HEV может дать практический эффект только в том случае, если в реальных ездовых ситуациях есть моменты высоких ускорений. Они возникают в основном при поездках на короткие расстояния, в городских условиях. На более высоких скоростях за городом, и при движении по автомагистрали, больший вес HEV и тот факт, что их трансмиссии в основном оптимизированы для городского движения, приводит к тому, что они в этих режимах будут потреблять больше энергии, чем машины с MHEV.
В зависимости от конкретной конструкции, переход на HEV даёт дополнительные расходы на уровне OEM-производителя в районе 2,000 евро.
Таким образом, он имеет возможность или применить для усовершенствования существующего топливного двигателя ряд дополнительных мер (турбирование, дизельная технология с дорогостоящей очисткой выхлопных газов, сложная система впрыска, мягкая гибридизация MHEV), или же выпустить HEV, но со сравнительно простым бензиновым двигателем.
Тойота пошла по второму пути, потому что она наиболее активна на рынках, где дизельный двигатель не играет почти никакой роли, а также потому что у нее есть определённый дефицит опыта в разработке дизельных технологий. Немецкие OEM-производители выбрали первый путь, потому, что они были убеждены в его выигрышности, и имели некоторое опережение в совершенствовании двигателя внутреннего сгорания, особенно дизельного. С точки зрения имиджа, HEV намного превосходит дизель во многих странах, несмотря на то что на большегрузных автомобилях (также пикапах, и внедорожниках) последний имеет неоспоримые преимущества.
В подключаемом к сети гибридном электромобиле, или PHEV, высоковольтная батарея большего размера может обеспечить чисто электрический запас хода в 25-50 км (большинство немецких производителей стремятся к минимальным 50-ти). После чего двигатель внутреннего сгорания, обычно работающий на бензине, может обеспечить любой желаемый запас, дозаправляясь обычным способом. За счёт чего значения расхода топлива и выбросы в тестовом цикле могут произвольно уменьшаться, ведь электрическая энергия законодательно определена, как дающая 0 грамм CO2 на км. Таким образом, спортивные автомобили могут быть задекларированы, как показывающие 30 грамм CO2 на км, хотя реальная цифра на дорогах составляет около 200-та.
Существующие на 2016-й год модели PHEV, такие как Opel Ampera или Toyota Prius Plug-In, продаются пока в небольшом количестве. Основной причиной этого является высокая цена покупки.
С такими дополнительными затратами цена PHEV в ближайшем будущем будет равна цене BEV с достаточным запасом хода. С точки зрения эксплуатационных расходов, BEV будет даже более выгоден, чем PHEV. Последний имеет смысл только в том случае, если регулярно преодолеваются расстояния, превышающие запас хода BEV. Однако при таких дальних поездках как с экологической, так и с экономической точки зрения топливная машина с MHEV по-прежнему остается наилучшим выбором.
На мой взгляд, PHEV — это лишь краткосрочная переходная технология, и начиная с 2020-го года ее быстро заменит BEV. Нынешние крупные инвестиции в неё, в частности, со стороны немецких производителей премиум-класса, понять трудно.
Но можно. Они рассматривают PHEV, как подходящее решение для автомобилей верхнего среднего класса, то есть преимущественно фирменных. Их эксплуатант получает - по крайней мере, в соответствии с немецким налоговым законодательством - моторное топливо бесплатно, однако при зарядке автомобиля дома он должен платить за использованную электроэнергию самостоятельно.
Поэтому, для действительно эффективного использования PHEV сначала необходимо создать систему стимулирования, не допускающую, чтобы они работали исключительно на моторном топливе, без регулярной дозарядки батареи.
Наилучшие способы снижения веса BEV — это увеличение отношения мощности к весу их аккумуляторов, уменьшение габаритов самих транспортных средств, а также облегчение конструкции кузова и шасси.
Последнее может, например, принять форму «целевых» транспортных средств, специально разработанных под данные задачи. Которые легче проектировать, чем унифицированные платформы, так как те должны охватывать и более высокий диапазон мощности, в ущерб моделям с менее мощным двигателем.
Тяговая батарея пока что является самым дорогим компонентом BEV. Необходимо различать призматические, цилиндрические (18650), и pouch ячейки. Можно предположить, что к 2020 году, для крупных ОЕМ, могут быть достигнуты закупочные цены призматических элементов в районе 150 евро/кВт-ч. В случае с 18650 могут стать возможными цифры порядка 120 евро/кВт-ч, на уровне модуля.
В 2020-м году реально требуемый запас хода составит около 250 км, то есть для автомобиля среднего класса (18 кВт-ч/100 км) потребуется батарея ёмкостью около 45 кВт-ч. Что соответствует закупочной цене на неё около 6,000 евро.
Трансмиссия HEV со сложной очисткой выхлопных газов, для сравнения, будет стоить около 4,000 евро. Это означает, что в производстве BEV с такой батареей будет стоить примерно на 3,000 евро дороже, чем аналогичный ему HEV.
Для BEV массового сегмента, учитывая упомянутый выше коэффициент 1.7 между ценой оптовой закупки компонент OEM, и розничной для клиента, это означает прибавку к цене HEV в 5,000 евро.
Но, если учесть более низкие эксплуатационные расходы на электричество по сравнению с бензином или дизельным топливом, общая стоимость владения BEV будет ниже. Многие семьи, для которых BEV был бы интересен, уже имеют фотоэлектрическую систему на крыше своего дома, поэтому эксплуатационные расходы на BEV для них будут ещё более низкими.
Стоимость трансмиссии (силовая электроника плюс электродвигатель) на 2016-й может быть оценена в диапазоне между 30 и 50 евро/кВт номинальной мощности. Таким образом, 125 кВт пиковой приводят к стоимости для производителя около 1,500 евро. За счет привнесения эффекта масштаба и внедрения инноваций существует потенциал снижения этих затрат, до 1,000 евро.
Применение более лёгких чем сталь конструкционных материалов, таких как алюминий и углепластик, по-прежнему сопряжено с высокими затратами, поэтому они будут использоваться только в некоторых компонентах.
В части кузова, один килограмм обработанной стали стоит около 3 евро, алюминия — около 10, а углепластика сечас около 50 (в будущем ожидается снижение до 30-ти).
Кузов из стали общим весом 300 кг стоит в производстве около 1,000 евро, а цельноалюминиевый, с уменьшением веса до 210 кг, около 2,100 евро. Углепластиковый весом в 170 кг в будущем будет стоить порядка 5,100 евро.
Пока цены на батареи и их вес были очень высокими, массовое использование лёгких материалов было экономически оправданным. Но, из-за резкого снижения затрат на аккумуляторы, облегчённые конструкции потеряли смысл. Согласно нашим собственным исследованиям, сейчас для BEV имеет смысл тратить до 5 евро на каждый килограмм облегчения кузова.
Цельноалюминиевый кузов стоит дороже стального в производстве в среднем на 8 евро за каждый сэкономленный килограмм веса, углепластиковый — ближе к 20 евро. Это говорит в пользу гибридной конструкции из алюминия и высокопрочной стали. Что тот же Daimler и продемонстрировал на примере своего Е-класса: элементы подвески и навесные элементы, такие как двери, капот и крышка багажника, выполнены из алюминия, а основная часть кузова, которая воспринимает ударные нагрузки при столкновении, из высокопрочных сталей. Углепластик не используется, вообще.
Рассмотрение того, какой тип привода, для какого типа и размера транспортного средства является наиболее подходящим, зависит от конкретной страны.
Однако, я вижу следующие общие зависимости, как с экономической, так и с экологической точки зрения:
- чем меньше по размерам автомобиль, тем больше вероятность того, что он будет успешен именно в виде BEV,
- чем больше он перемещается на короткие расстояния, тем больше он должен быть таким (или же PHEV, в случае крупных транспортных средств),
- предпочтительно, чтобы BEV преодолевали как можно меньшие расстояния за раз, но как можно большие за год (например, в виде такси),
- для более крупных транспортных средств по прежнему больше подходит дизельный двигатель (в зависимости от страны, также PHEV),
- для одномоментно преодолеваемых расстояний более 300 км по-прежнему больше подходит автомобиль с единственным топливным двигателем,
- BEV очень удобен в качестве второго автомобиля,
- крупные автомобили премиум-сегмента уже доступны как BEV, имея при этом позитивный имидж (эффект Теслы),
- если в домохозяйствах допускается только одно транспортное средство (например, в Токио), и оно должно использоваться всё время, по-прежнему больше подходит PHEV,
- почти во всех крупных городах мира, где реальное преодолеваемое расстояние в день составляет до 200 км, в будущем будет достаточно только BEV (города неизбежно потребуют этого по причинам выбросов),
- из соображений стоимости PHEV предпочтительнее выполнять с бензиновыми двигателями.
Перевёл часть его статьи 2016-го.
--------------------
Микрогибридизация, mHEV, уже широко реализована, с крайне небольшими дополнительными затратами, с помощьют 12-вольтовых систем старт-стоп. Двигатель выключается, когда автомобиль останавливается, и существующий аккумулятор на 12 Вольт заряжается от приводимого ремнём стартер-генератора BSG при торможении. Это экономит около 3% топлива в стандартизированном тестовом цикле NEDC.
Из-за установленных законом требований к выбросам CO2 начиная с 2021-го года, в размере 95 грамм на км, немецкие производители решили использовать во всех моделях мягкую гибридизацию, или MHEV, на основе 48-вольтовой технологии.
Её электродвигатель представляет собой увеличенный генератор переменного тока мощностью около 10 кВт, он возвращает кинетическую энергию во время торможения в 48-вольтовую батарею, и вдобавок поддерживает топливный двигатель при ускорении. Это помогает сэкономить до 10% топлива в цикле NEDC. Дополнительные к финансовые расходы к mHEV, около 200 евро на электродвигатель, в качестве замены его стартера-генератора BSG, и около 400 евро на небольшую по ёмкости батарею на 48 Вольт.
Для учёта расходов на осуществление гарантии, торговой наценки, и НДС, необходимо ввести повышающий коэффициент 1.7-2.0, следовательно, рост цен для клиента при переходе с mHEV на MHEV составляет 1,000-1,200 евро.
Полная гибридизация, HEV, обеспечивает дальнейшее снижение выбросов по сравнению с MHEV на 48 Вольт, но в малой степени, последняя уже может рекуперировать наибольшую часть кинетической энергии во время торможения. Преимуществом HEV является возможность ездить на короткие расстояния только на электричестве, и с аккумуляторной батареей большего размера реализовать концепцию PHEV.
HEV может дать практический эффект только в том случае, если в реальных ездовых ситуациях есть моменты высоких ускорений. Они возникают в основном при поездках на короткие расстояния, в городских условиях. На более высоких скоростях за городом, и при движении по автомагистрали, больший вес HEV и тот факт, что их трансмиссии в основном оптимизированы для городского движения, приводит к тому, что они в этих режимах будут потреблять больше энергии, чем машины с MHEV.
В зависимости от конкретной конструкции, переход на HEV даёт дополнительные расходы на уровне OEM-производителя в районе 2,000 евро.
Таким образом, он имеет возможность или применить для усовершенствования существующего топливного двигателя ряд дополнительных мер (турбирование, дизельная технология с дорогостоящей очисткой выхлопных газов, сложная система впрыска, мягкая гибридизация MHEV), или же выпустить HEV, но со сравнительно простым бензиновым двигателем.
Тойота пошла по второму пути, потому что она наиболее активна на рынках, где дизельный двигатель не играет почти никакой роли, а также потому что у нее есть определённый дефицит опыта в разработке дизельных технологий. Немецкие OEM-производители выбрали первый путь, потому, что они были убеждены в его выигрышности, и имели некоторое опережение в совершенствовании двигателя внутреннего сгорания, особенно дизельного. С точки зрения имиджа, HEV намного превосходит дизель во многих странах, несмотря на то что на большегрузных автомобилях (также пикапах, и внедорожниках) последний имеет неоспоримые преимущества.
В подключаемом к сети гибридном электромобиле, или PHEV, высоковольтная батарея большего размера может обеспечить чисто электрический запас хода в 25-50 км (большинство немецких производителей стремятся к минимальным 50-ти). После чего двигатель внутреннего сгорания, обычно работающий на бензине, может обеспечить любой желаемый запас, дозаправляясь обычным способом. За счёт чего значения расхода топлива и выбросы в тестовом цикле могут произвольно уменьшаться, ведь электрическая энергия законодательно определена, как дающая 0 грамм CO2 на км. Таким образом, спортивные автомобили могут быть задекларированы, как показывающие 30 грамм CO2 на км, хотя реальная цифра на дорогах составляет около 200-та.
Существующие на 2016-й год модели PHEV, такие как Opel Ampera или Toyota Prius Plug-In, продаются пока в небольшом количестве. Основной причиной этого является высокая цена покупки.
С такими дополнительными затратами цена PHEV в ближайшем будущем будет равна цене BEV с достаточным запасом хода. С точки зрения эксплуатационных расходов, BEV будет даже более выгоден, чем PHEV. Последний имеет смысл только в том случае, если регулярно преодолеваются расстояния, превышающие запас хода BEV. Однако при таких дальних поездках как с экологической, так и с экономической точки зрения топливная машина с MHEV по-прежнему остается наилучшим выбором.
На мой взгляд, PHEV — это лишь краткосрочная переходная технология, и начиная с 2020-го года ее быстро заменит BEV. Нынешние крупные инвестиции в неё, в частности, со стороны немецких производителей премиум-класса, понять трудно.
Но можно. Они рассматривают PHEV, как подходящее решение для автомобилей верхнего среднего класса, то есть преимущественно фирменных. Их эксплуатант получает - по крайней мере, в соответствии с немецким налоговым законодательством - моторное топливо бесплатно, однако при зарядке автомобиля дома он должен платить за использованную электроэнергию самостоятельно.
Поэтому, для действительно эффективного использования PHEV сначала необходимо создать систему стимулирования, не допускающую, чтобы они работали исключительно на моторном топливе, без регулярной дозарядки батареи.
Наилучшие способы снижения веса BEV — это увеличение отношения мощности к весу их аккумуляторов, уменьшение габаритов самих транспортных средств, а также облегчение конструкции кузова и шасси.
Последнее может, например, принять форму «целевых» транспортных средств, специально разработанных под данные задачи. Которые легче проектировать, чем унифицированные платформы, так как те должны охватывать и более высокий диапазон мощности, в ущерб моделям с менее мощным двигателем.
Тяговая батарея пока что является самым дорогим компонентом BEV. Необходимо различать призматические, цилиндрические (18650), и pouch ячейки. Можно предположить, что к 2020 году, для крупных ОЕМ, могут быть достигнуты закупочные цены призматических элементов в районе 150 евро/кВт-ч. В случае с 18650 могут стать возможными цифры порядка 120 евро/кВт-ч, на уровне модуля.
В 2020-м году реально требуемый запас хода составит около 250 км, то есть для автомобиля среднего класса (18 кВт-ч/100 км) потребуется батарея ёмкостью около 45 кВт-ч. Что соответствует закупочной цене на неё около 6,000 евро.
Трансмиссия HEV со сложной очисткой выхлопных газов, для сравнения, будет стоить около 4,000 евро. Это означает, что в производстве BEV с такой батареей будет стоить примерно на 3,000 евро дороже, чем аналогичный ему HEV.
Для BEV массового сегмента, учитывая упомянутый выше коэффициент 1.7 между ценой оптовой закупки компонент OEM, и розничной для клиента, это означает прибавку к цене HEV в 5,000 евро.
Но, если учесть более низкие эксплуатационные расходы на электричество по сравнению с бензином или дизельным топливом, общая стоимость владения BEV будет ниже. Многие семьи, для которых BEV был бы интересен, уже имеют фотоэлектрическую систему на крыше своего дома, поэтому эксплуатационные расходы на BEV для них будут ещё более низкими.
Стоимость трансмиссии (силовая электроника плюс электродвигатель) на 2016-й может быть оценена в диапазоне между 30 и 50 евро/кВт номинальной мощности. Таким образом, 125 кВт пиковой приводят к стоимости для производителя около 1,500 евро. За счет привнесения эффекта масштаба и внедрения инноваций существует потенциал снижения этих затрат, до 1,000 евро.
Применение более лёгких чем сталь конструкционных материалов, таких как алюминий и углепластик, по-прежнему сопряжено с высокими затратами, поэтому они будут использоваться только в некоторых компонентах.
В части кузова, один килограмм обработанной стали стоит около 3 евро, алюминия — около 10, а углепластика сечас около 50 (в будущем ожидается снижение до 30-ти).
Кузов из стали общим весом 300 кг стоит в производстве около 1,000 евро, а цельноалюминиевый, с уменьшением веса до 210 кг, около 2,100 евро. Углепластиковый весом в 170 кг в будущем будет стоить порядка 5,100 евро.
Пока цены на батареи и их вес были очень высокими, массовое использование лёгких материалов было экономически оправданным. Но, из-за резкого снижения затрат на аккумуляторы, облегчённые конструкции потеряли смысл. Согласно нашим собственным исследованиям, сейчас для BEV имеет смысл тратить до 5 евро на каждый килограмм облегчения кузова.
Цельноалюминиевый кузов стоит дороже стального в производстве в среднем на 8 евро за каждый сэкономленный килограмм веса, углепластиковый — ближе к 20 евро. Это говорит в пользу гибридной конструкции из алюминия и высокопрочной стали. Что тот же Daimler и продемонстрировал на примере своего Е-класса: элементы подвески и навесные элементы, такие как двери, капот и крышка багажника, выполнены из алюминия, а основная часть кузова, которая воспринимает ударные нагрузки при столкновении, из высокопрочных сталей. Углепластик не используется, вообще.
Рассмотрение того, какой тип привода, для какого типа и размера транспортного средства является наиболее подходящим, зависит от конкретной страны.
Однако, я вижу следующие общие зависимости, как с экономической, так и с экологической точки зрения:
- чем меньше по размерам автомобиль, тем больше вероятность того, что он будет успешен именно в виде BEV,
- чем больше он перемещается на короткие расстояния, тем больше он должен быть таким (или же PHEV, в случае крупных транспортных средств),
- предпочтительно, чтобы BEV преодолевали как можно меньшие расстояния за раз, но как можно большие за год (например, в виде такси),
- для более крупных транспортных средств по прежнему больше подходит дизельный двигатель (в зависимости от страны, также PHEV),
- для одномоментно преодолеваемых расстояний более 300 км по-прежнему больше подходит автомобиль с единственным топливным двигателем,
- BEV очень удобен в качестве второго автомобиля,
- крупные автомобили премиум-сегмента уже доступны как BEV, имея при этом позитивный имидж (эффект Теслы),
- если в домохозяйствах допускается только одно транспортное средство (например, в Токио), и оно должно использоваться всё время, по-прежнему больше подходит PHEV,
- почти во всех крупных городах мира, где реальное преодолеваемое расстояние в день составляет до 200 км, в будущем будет достаточно только BEV (города неизбежно потребуют этого по причинам выбросов),
- из соображений стоимости PHEV предпочтительнее выполнять с бензиновыми двигателями.
Последнее редактирование: