1996 dök General Motors EV-1 batteridrivna elbil upp i Saturn showrooms i Kalifornien och Arizona. Under de kommande sju åren hyrdes mer än 1 000 modeller ut till förare som ville ta sig runt utan bördan av att lägga bensin i sina bilar. Men GM beslutade slutligen konsumenternas efterfrågan och batteritekniken var inte riktigt i nivå, och de flesta av dessa bilar hamnade på en krossanläggning.
Sedan 1990-talet har bränslepriset skjutit i höjden och batteritekniken har avancerat avsevärt, så GM har bestämt sig för att det är dags att ta ytterligare en spricka på elbilen. Men den här gången gör de saker lite annorlunda.
E-Flex framdrivningssystem är en helt ny plattform från GM som förväntas ligga till grund för den efterlängtade Chevrolet Volt sedan, som kommer i utställningslokaler i slutet av 2010. Systemet sätter vad ingenjörer kallar en revolutionerande snurr på elbilen - en som drivs av elektrisk kraft men kan köra hundratals mil med hjälp av en förbränningsmotor.
"[E-Flex-fordon kräver] inget stöd från en gasmotor för att fungera, till skillnad från en hybrid, som inte kan fungera utan motorn", säger GM:s talesman Dave Darovitz. "Vår motor är inte direkt ansluten till hjulen och startar först när batteriet är urladdat, fungerar som en stationär, inbyggd generator för att skapa ytterligare elektricitet för att ladda batteriet och driva bilen." Men till skillnad från hybridbilar som Toyota Prius – som använder en liten elmotor för låghastighetskörning och bytte till en förbränningsmotor för acceleration och snabbare körning – anser GM bilar byggda på E-Flex-plattformen snarare vara elbilar än laddhybrider.
Efter en natts laddning (vilket som helst hushållsuttag duger) drivs bilens hjul enbart av elektrisk kraft från batteripaketet. Den bensindrivna motorn används endast för att ladda batteriet när den tar slut.
Om allt går enligt planerna hos GM, kan bilar som drivs av E-Flex köra upp till 40 miles (64 kilometer) på enbart elektrisk kraft, utan att använda en droppe bensin. Efter 40 miles (64 kilometer) är bilens initiala batteriladdning urladdad och förbränningsmotorn -- kallad en räckviddsförlängare -- går sömlöst igång, driver en generator som laddar batteriet och håller bilen igång med el.
I nästa avsnitt ska vi titta på hjärtat av E-Flex-plattformen – dess batteri – och hur mycket pengar du skulle spara med en bil som körs på en.
Innehåll
E-Flex-batteriet är ett avancerat litiumjonbatteri på 400 pund (181 kilogram) som genererar upp till 16 kilowattimmar elektricitet.
De framsteg inom batteriteknik som har gjort den här typen av enheter möjliga de senaste åren förklarar varför en bil på E-Flex-plattformen kan göra vad den gör. EV-1, till exempel, använde ett blybatteri som hade samma effekt som ett E-Flex-drivet fordon, men som vägde cirka 998 kilogram mer.
E-Flex-batteriet är också tomt, till skillnad från de cylindriska litiumjonbatterierna som används av de flesta bilar av sin typ. Platta celler tar mindre plats än cylindriska celler, så att mer energi kan lagras i bilens batteripaket. Dessa celler är också lättare att kyla och konditionera, eftersom vätska lätt kan flöda över en plan yta.
Till skillnad från konventionella batterier som helt enkelt placeras i en bils motorrum, är E-Flex-batteriet så stort att det faktiskt är inbyggt i själva bilen. Det T-formade batteriet löper genom mitten av fordonet mellan fram- och bakhjulen, med toppen av "T" under det bakre passagerarsätet. Detta håller batteriet säkert i händelse av en olycka.
Ändå skapar plattformens unika utmaningar som GM måste möta.
"Hjärtat och själen i [E-Flex-plattformen] är batteriet, med ett fordon på toppen", säger Tony Posawatz, chef för fordonslinjen för Chevrolet Volt. Ingenjörer vet hur man designar och bygger fordon, sa han. "Men montering av batteripaket, uppvärmning och kylning, vilka typer av material som används ... det är inte känt."
Till skillnad från vätebränsleceller är tekniken en teknik vi inte behöver vänta på. "Infrastrukturen är redan på plats för elfordon," sa Posawatz. "El kostar en eller två cent per mil, jämfört med 10 cent per mil för gas just nu."
E-Flex-batteriet är kopplat till en elmotor som driver fordonets framhjul. Det är helt tyst i det här läget, och allt en förare hör är bullret från vägen.
Denna motor producerar cirka 120 kilowatt effekt, vilket ungefär motsvarar cirka 160 hästkrafter på en förbränningsmotor. Men eftersom elmotorer ger omedelbart vridmoment -- du behöver inte varva motorn för att uppleva dess fulla kraft -- kommer Chevrolet Volt att erbjuda avsevärt bättre prestanda.
Volten förväntas gå från noll till 60 mph (97 kilometer i timmen) på mindre än 9 sekunder. Det är dock känslan av att lansera bilen som verkligen kommer att imponera på prestandagalna förare. Accelerationen kommer att kännas mer som en sportig bil med V-6-motor än en liten ekonomibil. Bilen använder också regenerativ bromsning , vilket innebär att bilen samlar in rörelseenergi när den rullar eller bromsar, och använder denna energi för att ladda batteriet. Att ha batteriet i botten av bilen innebär också en låg tyngdpunkt.
Litiumjonbatterierna som används på E-Flex-drivna bilar är desamma som driver mobiltelefoner och bärbara datorer, bara mycket större. För att ladda batteriet ansluter du helt enkelt bilen till valfritt 110-voltsuttag - vilket standarduttag som helst fungerar. GM förväntar sig att de flesta kunder kommer att ladda bilen över natten i sina garage, en process som tar cirka sex timmar att slutföra. På en 220-voltskrets behöver förare tre till fyra timmar för att ladda batteriet.
GM:s ingenjörer försöker bygga en bil som alla kan använda. Medan de många komponenterna i E-Flex-fordon låter komplicerade, vill Andrew Farah, Volts chefsingenjör, att folk ska förstå att det är lika enkelt att hålla bilen igång som att koppla in en apparat. Volten har en kontakt på sidan för insättning i vägguttag för laddning.
Läs vidare för att lära dig om vilken roll en förbränningsmotor spelar i Chevy Volt.
När batteripaketet tappar sin initiala laddning är det dags för räckviddsförlängaren - GM:s namn på förbränningsmotorn i fordonets front - att gå till jobbet. På konceptbilen Chevrolet Volt är det en 1,0 liters (1 000 kubikcentimeter) 3-cylindrig motor designad för att driva en generator som håller batteriet laddat. Den drivs på en 12-liters (45-liters) bränsletank.
"På ett typiskt elfordon har du ett batteri och en elmotor", säger ingenjören Andrew Farah. "Det är allt du behöver tills du får slut på din laddning... då måste du skjuta hem den." Med gasmotorn på E-Flex-plattformen är det inte längre ett problem, sa han.
Syftet bakom den bensindrivna räckviddsförlängaren är att ha en elbil där förarna inte ständigt stirrar på en mätare för att se hur mycket juice de har kvar innan de måste vända bilen och bege sig hem för att ladda.
Trots elmotorns effektivitet måste förare komma ihåg att hålla sina bensintankar fulla. Även om bilen kan köra upp till 64 kilometer på batteri, måste den sedan ha gasmotorn igång för att driva generatorn.
GM säger att den genomsnittliga kunden bör spara cirka 500 gallons (1 892 liter) bränsle varje år och nästan aldrig behöva gå till bensinstationen eller hålla typiska motorservicescheman. Företaget rekommenderar att bilen kopplas in så ofta och så länge som möjligt för att hålla batteriet konditionerat.
För närvarande arbetar GM-ingenjörer för att få räckviddsförlängaren att drivas av bensin samt E85-etanol/bensinblandningen. I Europa experimenterar de med dieselbränsle också. De arbetar också med en bränslecellsvariant av E-Flex [källa:Farah]. På det fordonet skulle räckviddsförlängaren och generatorn tas bort och ersättas med vätebränsleceller. På ett sådant fordon, sa Farah, "du skulle köra bränslecellen för det mesta, och batteriet inte lika mycket."
GM vill att E-Flex-plattformen ska vara en miljövänlig sådan när det gäller utsläpp och bränsleekonomi. De är på rätt spår än så länge:E-Flex-drivna bilar producerar inga som helst utsläpp under de första 64 kilometerna som körs. Medan bilen körs på batteri släcker elmotorn ingen av de kemikalier och luftföroreningar som bensindrivna bilar har blivit så förtalade för.
När förbränningsmotorn väl sätter igång, uppskattar GM-ingenjörer att förare kommer att få cirka 50 miles per gallon (21 kilometer/liter) med räckviddsförlängaren. Konceptbilen Chevy Volt hade en total räckvidd på mer än 966 kilometer, men produktionsversionen har en räckvidd på cirka 579 kilometer på grund av en reducerad bensintankstorlek. GM-ingenjörer beslutade helt enkelt att det extra tankutrymmet och extra vikt inte var nödvändiga.
GM-tjänstemän insisterar på att förändringen är vettig. "Eftersom folk nästan aldrig kör över 400 miles utan att stanna, varför bära runt allt det där extra bränslet som du kanske aldrig använder?" frågade Darovitz. Faktum är att de flesta kanske aldrig använder bensin, eftersom GM uppskattar att mer än 75 procent av amerikanska pendlare kör mindre än 40 miles (64 kilometer) om dagen [källa:Chevrolet].
Om allt går enligt planerna med E-Flex-fordonen, kommer dessa förare aldrig att använda en droppe bensin eller producera några skadliga utsläpp under deras dagliga pendling - även om den minskade storleken på bensintanken ironiskt nog kan öka fordonens bränsleekonomi. Men ifall dessa förare bestämmer sig för att testa sina nya drivlinor och köra ut på den öppna vägen, får bilarna fortfarande cirka 50 miles per gallon (21 kilometer/liter).
Så när kan du köpa Chevy Volt och för hur mycket? Vad mer kan förare hitta på E-Flex-plattformen? Ta reda på det på nästa sida.
Chevrolet Volt, som presenterades på 2007 års North American International Auto Show (NAIAS), är det första fordonet på E-Flex-plattformen. Till skillnad från tvåsitsiga tvådörrars EV-1 är Volt en fyradörrars kompakt sedan med fyra säten. Interiören ska rymma en 6-fots 2-tums man bekvämt i fram- och baksätet. Avsaknaden av ett mittsäte bak kommer att ge plats åt bilens batteri i mitten av bilen och håller taket lågt för bättre aerodynamik. För att få den bränsleekonomi som GM vill ha kommer Volt att vara extremt aerodynamisk.
Det kommer att krävas lite arbete:Många har kallat Volts släpptidtabell extremt ambitiös. GM vill ha bilarna på vägen i slutet av 2010, och det innebär omfattande tester av batteriet och utveckling av själva bilen.
Batteriet måste hålla sig svalt. Det måste vara säkert. Den måste klara av gropiga vägar och måste också masstillverkas. Ingenjörer måste också ha själva bilen – allt som batteriet fungerar, i huvudsak – redo att köras vid lanseringsdatumet.
Företaget hade siktat in sig på 30 000 $ som ett rimligt pris för Volt, men under de senaste månaderna har GM-tjänstemän svamlat om den siffran och sagt till reportrar att Volts pris skulle vara kopplat till priset på bensin vid bilens lansering [källa:Blanco].
"Priset för Chevrolet Volt har ännu inte fastställts," sa Darovitz. "Vi kommer att utvärdera många faktorer inklusive statliga skattelättnader, kundförmåner och värde, andra subventioner, elkostnad kontra bensinbesparingar och initiala volymer innan vi slutför priset."
Några månader efter avtäckningen av Volt, presenterade GM sin kusin, Opel Flextreme. Ett E-Flex-fordon riktat mot den europeiska marknaden, det är en elegant femdörrars halvkombi med samma hjärta som Volt. Det enda undantaget är Flextremes räckviddsförlängare, som är en 1,3-liters (1 300 kubikcentimeter) turbodieselenhet snarare än Volts förbränningsmotor. Detta gör Flextreme bättre lämpad för europeiska länder som Tyskland, Opels hemmamarknad, där dieselbränsle driver de flesta fordon.
I januari 2008 kom Cadillac Provoq SUV på bilutställningsbanan. Den använder ett E-Flex-system i kombination med vätebränsleceller för att leverera ett fordon som kan köra 280 miles (451 kilometer) på vätgas och 20 miles (32 kilometer) på elektrisk batterienergi - allt samtidigt som det inte avger några utsläpp förutom vattenånga.
Medan Volt, Flextreme och Provoq fortfarande är i konceptstadierna, sa Farah att E-Flex-komponenterna är designade för användning i ett brett utbud av fordon. "Vi borde kunna bredda tillgängligheten för den här typen av teknik, att sätta den i alla typer av olika bilar som folk vill ha", sa han.
Källor
