700마일 솔루션: 포드가 전기 F-150을 단종시킨 이유

실험이 끝났습니다. 무거운 짐을 견인할 때 충전을 위해 100마일마다 정지하는 것이 “모험의 일부”라는 점을 트럭 소유자에게 수년간 설득한 끝에 포드는 공식적으로 완전 전기식 F-150 라이트닝의 플러그를 뽑았습니다.

이번 주에 발표된 놀라운 전환에서 포드 관계자는 라이트닝 명판은 살아남을 수 있지만 순수 배터리 전기 자동차(BEV) 아키텍처는 폐기되고 있음을 확인했습니다. 그 후속 모델은 **EREV(확장 주행 가능 전기 자동차)**가 될 것입니다. 이 트럭은 전기 모터로 구동되지만 즉석에서 배터리를 재충전하기 위해 온보드 가스 발전기를 탑재한 트럭입니다.

약속? 총 주행 거리 700마일 및 “타협 없는” 견인력.

Ford의 한 임원은 “일반적인 고객은 전기만으로 10일 중 9일을 지낼 수 있습니다”라고 설명했습니다. “탁월한 주행 거리로 견인할 수 있으며 이는 트럭 소유자에게 매우 중요합니다.”

이것은 단순한 제품 변경이 아닙니다. 그것은 물리학에 대한 양보입니다. 포드가 휘발유 탱크를 다시 가져올 수밖에 없었던 이유가 바로 여기에 있다.

고장의 물리학: 순수 EV 트럭이 견인할 수 없는 이유

라이트닝이 작업용 트럭으로 실패한 이유를 이해하려면 에너지 밀도 문제를 살펴봐야 합니다.

승용차는 공기역학의 이점을 누릴 수 있습니다. 트럭은 그렇지 않습니다. 7,000파운드 박스 트레일러를 트럭에 부착하면 공기 역학적 항력이 에너지를 소비하는 지배적인 힘이 되며, 고속도로 속도에서 에너지 소비가 두 배 또는 세 배가 되는 경우가 많습니다.

에너지 밀도 수학

• 휘발유: ~\12,000Wh/kg
• 리튬이온 배터리: ~250Wh/kg

가솔린은 무게 기준으로 현재 배터리보다 에너지 밀도가 거의 50배 더 ​​높습니다. 매일 출퇴근하는 자동차에서는 날렵한 세단을 30마일 이동하는 데 필요한 에너지가 낮기 때문에 이는 그다지 중요하지 않습니다. 그러나 바람을 뚫고 벽돌을 견인하려면 막대한 지속 전력 출력이 필요합니다.

표준 F-150 라이트닝이 상당한 부하를 견인하면 범위는 320마일에서 약 100~120마일로 떨어집니다. 계약자나 보트를 호수로 견인하는 사람의 경우 이러한 기능 범위에 대한 불안감으로 인해 차량이 쓸모 없게 됩니다.

순수 EV로 “실제” 300마일 견인 범위를 달성하려면 Ford는 배터리 크기를 본질적으로 두 배인 250kWh 이상으로 늘려야 합니다. 이는 다음과 같습니다.

1. 수천 파운드의 “기생 중량”(스스로 움직이기 위해 에너지를 소비하는 중량)을 추가합니다.
2. 트럭 가격을 $100,000 이상으로 올리세요.
3. 페이로드 용량을 거의 0으로 줄입니다.

EREV 솔루션: 두 세계의 최고?

Ford의 새로운 전략은 최근 유사한 아키텍처로 데뷔한 Ram 1500 Ramcharger를 반영합니다. 이것은 전통적인 하이브리드가 아닙니다.

전통적인 하이브리드(예: Prius 또는 F-150 PowerBoost)에서는 가스 엔진이 바퀴에 기계적으로 연결됩니다. EREV에서 가스 엔진은 발전기(발전기) 역할만 합니다. 엔진과 바퀴 사이에는 기계적 연결이 없습니다.

작동 방식

1. 전기 구동: 바퀴는 항상 높은 토크의 전기 모터로 회전하여 EV의 즉각적인 토크와 부드러운 견인 경험을 유지합니다.
2. 배터리: 더 작은 배터리(131kWh 대신 90100kWh 정도)는 출퇴근이나 작업 현장 주행과 같은 일상 작업에 최대 100150마일의 순수 전기 범위를 제공합니다.
3. 발전기: 배터리가 특정 임계값 아래로 떨어지면(또는 “견인 모드”가 활성화된 경우) 가스 엔진이 회전하여 전기를 생성하고 모터에 직접 전력을 공급하거나 배터리를 재충전합니다.

이 아키텍처는 전기 트럭의 가장 큰 두 가지 문제인 비용과 견인 범위를 해결합니다.

배터리를 줄임으로써 Ford는 BOM에서 약 10,000~15,000달러를 절감했습니다. 그런 다음 그 비용을 저렴하고 대량 생산된 내연 기관으로 교체합니다. 그 결과 EV처럼 운전하지만 작동이 필요할 때는 디젤처럼 연료를 공급하는 트럭이 탄생했습니다.

”프로젝트 T3” 피벗

수년 동안 Ford는 미래 지향적인 EV 전용 플랫폼인 “Millennium Falcon”으로 “Project T3”(트러스트 더 트럭)을 홍보했습니다. 이제 T3가 이 EREV 플랫폼으로 변형되거나 빼앗긴 것으로 보입니다.

이 전환점은 다음과 같은 엄연한 사실을 인정합니다. 배터리 기술은 대형 운반에 필요한 휘발유의 에너지 밀도를 이길 만큼 빠르게 개선되지 않습니다.

전고체 배터리는 실험실에서 500Wh/kg을 약속하지만 자동차 규모의 대량 생산까지는 수년이 걸립니다. Ford는 물리학적 혁신을 기다리는 동안 Ram이나 GM의 Silverado EV(현재 대용량 배터리를 고수하고 있음)에게 트럭 시장을 빼앗길 여유가 없습니다.

경쟁: Ram이 옳았다

포드는 램의 모회사인 스텔란티스(Stellantis)가 더 일찍 올바른 판단을 했다는 사실을 효과적으로 인정하고 있습니다. 작년에 발표된 Ram 1500 Ramcharger는 Ford가 현재 채택하고 있는 것과 똑같은 아키텍처를 사용하며, 사양은 새로운 F-150이 어떤 모습일지 미리 보여줍니다.

• 램차저 사양:
  • 배터리: 92kWh(수냉식)
  • 발전기: 3.6L Pentastar V6(130kW 지속 출력)
  • 주행 거리: 총 690마일(전기 145마일 + 휘발유 545마일)
  • 견인: 14,000lbs

Ford가 “700마일 이상”을 목표로 한다면 그들은 분명히 Ram의 690마일 수치를 한 배 늘리려고 노력하고 있는 것입니다. 이상적으로 Ford는 ~90kWh 배터리를 2.3L EcoBoost와 같은 고효율 엔진 또는 순전히 정상 상태 발전에 최적화된 자연 흡기 변형과 결합하는 유사한 설정을 사용할 것입니다.

여기서 중요한 차이점은 발전기 크기입니다. Ramcharger의 130kW 발전기는 배터리가 고갈된 경우에도 견인하는 동안 고속도로 속도를 유지할 수 있을 만큼 강력합니다. 이것이 견인 EREV의 “비밀 소스”입니다. 가스 엔진은 평균 부하뿐만 아니라 연속 부하를 처리할 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다.

”범위 팽창” 함정

이러한 변화는 또한 “Range Bloat”에 대한 업계의 인식이 커지고 있음을 강조합니다. 순수 EV 트럭이 300마일을 견인하려면 200kWh 이상에 달하는 배터리가 필요합니다(Chevy Silverado EV의 예상 팩과 유사).

이는 엄청난 리소스 할당 비효율성입니다. 200kWh 배터리는 다음을 구축하기에 충분한 리튬, 코발트, 니켈을 소비합니다.

• 2개 램차저 스타일 EREV(각각 90kWh).
• 4개 표준 Model 3(각각 50kWh).
• 100가지 마일드 하이브리드(각각 2kWh).

일상 주행에 그 용량의 10%만 사용하는 트럭 한 대에 200kWh 배터리를 탑재함으로써 업계는 기술적으로 세계의 제한된 배터리 공급을 낭비하고 있습니다. EREV 접근 방식은 이 차량 클래스에 대해 틀림없이 더 지속 가능합니다. 연간 도로 여행에만 필요한 수천 파운드의 “사하중” 배터리 용량을 운반하지 않고도 주행 마일(일일 출퇴근)의 95%를 전기화합니다.

190억 달러 현실 점검

피벗에는 엄청난 가격표가 붙어 있습니다. Ford는 EV 투자와 관련하여 \195억 달러의 감액 가능성을 발표했습니다. 순수 BEV 공장과 배터리 공장에 쏟아진 자본이 지나치게 낙관적인 채택 곡선에 따라 잘못 배분됐다는 점을 인정한 것이다.

그러나 주식시장은 이런 ‘반창고 떼기’에 대해 보상을 해주는 경우가 많다. 소비자가 구매하지 않는 제품(순수 EV Lightning)에 대한 손실을 줄이고 구매할 제품(700마일 EREV)으로 전환함으로써 Ford는 엔지니어링을 고객의 지갑에 맞추고 있습니다.

이것이 순수 EV 트럭의 종말인가?

반드시 그런 것은 아니지만 범용 순수 EV 트럭의 종말입니다.

소형 라이프스타일 전기 트럭(예: 캠핑용 Rivian R1T 또는 Cybertruck 소유자가 무엇이든 간에 Cybertruck)은 소유자가 500마일 동안 무거운 짐을 견인하는 경우가 거의 없기 때문에 순수 BEV 아키텍처를 사용합니다.

그러나 Ford 사업의 핵심인 “작업 트럭” 부문에서는 EREV가 탁월한 엔지니어링 솔루션입니다. 이는 전력 공급(전기 모터)에서 발전(가스)을 분리하여 엔진이 교통량에 따라 속도를 높이거나 낮추는 대신 지속적으로 최대 효율 RPM으로 작동할 수 있도록 합니다.

“700마일”을 약속하기로 한 포드의 결정은 첫 번째 라이트닝을 죽인 주행 거리 불안에 대한 직접적인 공격입니다. 포드는 전기 구동을 유지하면서 연료 탱크를 다시 가져옴으로써 트럭 구매자들이 실제로 월마트 주차장에서 한 시간 동안 멈추지 않고 캠프장에 도착하는 것에 관심을 두는 것만큼 “지구를 구하는 것”에 관심을 두지 않을 것이라고 장담하고 있습니다.

거의 확실히 맞습니다.