增程式電動(dòng)汽車發(fā)展分析

邱香　李紅英

摘 要：近些年，由于國(guó)家的大力支持，新能源汽車得到了快速發(fā)展。其中增程式電動(dòng)汽車作為一種新的節(jié)能環(huán)保型汽車，相比于純電動(dòng)汽車來說，增加了一套增程器，發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在高效區(qū)運(yùn)行，能量轉(zhuǎn)換效率大幅提高，燃油經(jīng)濟(jì)性得到大幅提升。增程式電動(dòng)汽車擁有純電動(dòng)汽車的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還增加了續(xù)駛里程，滿足了人們的需求，具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：增程器 電動(dòng)汽車 發(fā)展

Analysis of the Development of Extended Range Electric Vehicle

Qiu Xiang Li Hongying

Abstract：In recent years， thanks to the strong support of the state， new energy vehicles have developed rapidly. Among them， as a new energy-saving and environment-friendly vehicle， the extended range extender is added to the vehicle compared with the pure electric vehicle. The engine keeps running in the high-efficiency area， the energy conversion efficiency is greatly improved， and the fuel economy is greatly improved. Extended range electric vehicles have all the advantages of pure electric vehicles， but also increase the driving range， meet people's needs， and have a broad development prospect.

Key words：extender， electric cars， development

1 引言

隨著全球能源需求，環(huán)境污染、氣候變化等因素，我國(guó)近些年大力發(fā)展新能源汽車技術(shù)，想通過新能源汽車技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)彎道超車，達(dá)到汽車國(guó)際先進(jìn)水平。在國(guó)家及各地政府的支持下，我國(guó)新能源汽車技術(shù)也得到了快速發(fā)展，近幾年產(chǎn)銷量不斷攀升，2018-2019年新能源汽車產(chǎn)銷量均超過百萬輛。2020年1-4月，我國(guó)新能源汽車銷量為20.5萬輛。截止到2020年4月底，我國(guó)新能源汽車保有量有477萬輛。新能源汽車主要包括純電動(dòng)汽車，混合動(dòng)力汽車，燃料電池電動(dòng)汽車，增程式電動(dòng)汽車、太陽能汽車，氫（天然氣）等發(fā)動(dòng)機(jī)。其中增程式電動(dòng)汽車雖然產(chǎn)銷量很低，但由于理想ONE的上市，也給新能源汽車市場(chǎng)帶來了不一樣的沖擊。下面就增程式電動(dòng)汽車的相關(guān)內(nèi)容展開分析。

2 增程式電動(dòng)汽車的概念

目前，關(guān)于增程式電動(dòng)汽車的官方定義，根據(jù)GB/T 19596-2017《電動(dòng)汽車術(shù)語》3.1.1.2.4條，表述如下：一種在純電動(dòng)模式下可以達(dá)到其所有的動(dòng)力性能，而當(dāng)車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)無法滿足續(xù)航里程要求時(shí)，打開車載輔助供電裝置為動(dòng)力系統(tǒng)提供電能，以延長(zhǎng)續(xù)航里程的電動(dòng)汽車，且該車載輔助供電裝置與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒有傳動(dòng)軸（帶）等傳動(dòng)連接[1]。

對(duì)混合動(dòng)力汽車有一定了解的朋友們會(huì)知道，油電混合動(dòng)力汽車有很多的類別，想要區(qū)分它們又有不同的分類方法。主要的區(qū)分方法有兩種：一是按照混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型進(jìn)行分類，或者說是按發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)兩個(gè)動(dòng)力源的耦合方式分類;二是按照電氣化程度來分類，或者說按油電混合比例分類，從燃油汽車跨度到純電動(dòng)車。

增程式電動(dòng)汽車就屬于第二種分類，將不同動(dòng)力系統(tǒng)的汽車按電氣化程度從弱到強(qiáng)分為五類：內(nèi)燃機(jī)（ICE）——非插電式混合動(dòng)力（HEV）——插電式混合動(dòng)力（PHEV），又分為混合型PHEV（Blend PHEV）與增程式/全電型PHEV（REEV/ AER PHEV）——純電動(dòng)（EV）

車輛能源中用電比例逐漸升高：ICE與HEV能量來源于燃油;PHEV來源于燃油與電網(wǎng);EV完全來源于電網(wǎng)。其中PHEV與HEV雖然同屬于混合動(dòng)力汽車，但是否插電的技術(shù)區(qū)別就讓兩者能量來源發(fā)生了差異。

3 增程式電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)及工作原理

增程式電動(dòng)汽車是電氣化程度更高的一類插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV），又可以被定義為全電型插電式混合動(dòng)力汽車。增程式電動(dòng)汽車與串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)基本相同，圖1所示為增程式電動(dòng)汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，增程式電動(dòng)汽車主要的組成主要包括電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電源系統(tǒng)，增程系統(tǒng)。由上圖可以看出，不管任何情況下，增程式電動(dòng)汽車都是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而增程器只是在需要的時(shí)候進(jìn)行工作。下面介紹其工作過程，主要包含3種工作模式[2]：

（1）純電動(dòng)模式

當(dāng)電池電量充足時(shí)，此時(shí)相當(dāng)于純電動(dòng)汽車運(yùn)行，電能從電池輸出，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將電能輸送給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能通過動(dòng)力傳動(dòng)裝置將動(dòng)力輸送給驅(qū)動(dòng)輪，從而驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。

這種模式通過外接插頭利用充電樁充電，在動(dòng)力電池容量范圍內(nèi)車輛可以以純電模式行駛，此時(shí)增程器不工作，只做非正常情況時(shí)的備用狀態(tài)，達(dá)到了零排放，完全是一臺(tái)純電動(dòng)汽車。

（2）增程運(yùn)行模式

這種模式下，夜間利用充電樁為車輛充滿電，白天根據(jù)行駛里程有計(jì)劃地使用動(dòng)力電池的能量，盡量不使用增程器。當(dāng)電能處于匱乏狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行，通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最優(yōu)工作狀態(tài)，以獲得最好的經(jīng)濟(jì)性和排放性能，通過發(fā)電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再通過功率轉(zhuǎn)換器，將電能輸送到電池中進(jìn)行儲(chǔ)存。當(dāng)動(dòng)力電池電量降低到最低限定值時(shí)，啟動(dòng)增程器開啟增程模式，通過增程器為動(dòng)力電池充電（此時(shí)增程器不提供驅(qū)動(dòng)力），以增加車輛的續(xù)駛里程，在這個(gè)過程中可以回收部分制動(dòng)能量。這種模式可以顯著提高節(jié)油率，節(jié)油率可達(dá)50%以上。

（3）混合動(dòng)力運(yùn)行模式

這種模式與傳統(tǒng)的混合動(dòng)力模式相似，正常情況下利用車載動(dòng)力電池提供的電力行駛，當(dāng)車輛加速或者爬坡的時(shí)候，增程器啟動(dòng)，提供部分輔助驅(qū)動(dòng)力用以驅(qū)動(dòng)車輛行駛，同時(shí)給動(dòng)力電池充電，并能夠回收部分制動(dòng)能量，此時(shí)增程器工作在最佳功率輸出狀態(tài)，節(jié)油率在20%-30%左右。

4 幾款增程式電動(dòng)汽車參數(shù)比較

根據(jù)中汽中心新能源汽車與財(cái)稅政策研究室的研究，增程式電動(dòng)汽車在國(guó)內(nèi)規(guī)模很小，累計(jì)銷售近5000輛。結(jié)合表1，幾款主要的車型有寶馬i3，傳祺GA5，理想ONE等增程式電動(dòng)汽車。從表1中可以看出，增程式電動(dòng)汽車，配置基本分兩種，一種是大電池+小發(fā)動(dòng)機(jī)，還有一種是小電池+大發(fā)動(dòng)機(jī)。

5 增程式電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)

增程式電動(dòng)汽車主要是在純電動(dòng)汽車基礎(chǔ)上增加一套增程器。這種組合方式可以看成是大電池+小發(fā)動(dòng)機(jī)，或者小電池+大發(fā)動(dòng)機(jī)，這點(diǎn)可以結(jié)合表格1來的數(shù)據(jù)來理解。正是由于結(jié)合了傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的特質(zhì)，具有很多優(yōu)點(diǎn)[2]：

（1）增程式電動(dòng)汽車在大多數(shù)工況下，主要是以純電模式運(yùn)行，具有振動(dòng)噪聲低，工作可靠，且增程及混合模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)一直在高校區(qū)運(yùn)行，整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)型簡(jiǎn)單，能量轉(zhuǎn)換效率大幅提高，燃油消耗處在最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，有害排放也大幅降低。

（2）增程式電動(dòng)汽車通過增程器可隨時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行充電，所以增程式電動(dòng)汽車的電池不需要太大，這樣整車的成本大幅降低，車輛制造和使用成本也大幅降低。而且，相比純電動(dòng)汽車，增程式電動(dòng)汽車輔助電器設(shè)備比如空調(diào)的電量消耗，可通過發(fā)電機(jī)組給空調(diào)提供動(dòng)力，降低了車載電池的消耗，從而延長(zhǎng)了車輛續(xù)駛里程。

（3）增程式電動(dòng)汽車所配電池不大，充電時(shí)間短，可利用晚間和午間進(jìn)行休息間隙充電，可以減少充電站等供電設(shè)備的建設(shè)。

6 增程式電動(dòng)汽車對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的意義

盡管目前增程式電動(dòng)汽車不是最多的，但增程式對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的積極作用是毋庸置疑的。發(fā)展增程式電動(dòng)汽車的意義有以下幾個(gè)方面[3]：

（1）迎合消費(fèi)者需求

目前電池技術(shù)還沒完全滿足消費(fèi)者對(duì)于續(xù)駛里程的需求，但已經(jīng)被市場(chǎng)所接受。為了能夠跟傳統(tǒng)燃油車相媲美，短中期內(nèi)（5-10年內(nèi)），可以通過發(fā)展增程式電動(dòng)汽車來滿足消費(fèi)者的出行需求。傳統(tǒng)燃油車以50L的油箱為例，續(xù)駛里程大概700公里左右。而增程式電動(dòng)汽車部分車型純電加增程累計(jì)可以達(dá)到500公里，雖然還不及傳統(tǒng)車，但從燃油經(jīng)濟(jì)性、排放污染等方面，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過燃油車。增程式電動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)換效率很高，這一點(diǎn)也迎合了消費(fèi)者需求。

相比于純電動(dòng)汽車，增程式電動(dòng)汽車的技術(shù)上只增加了增程器部分，控制上難度不大，接近純電動(dòng)的駕駛體驗(yàn)也會(huì)起到引導(dǎo)市場(chǎng)的作用，促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。

增程式電動(dòng)汽車不是只有理想汽車。金康、吉利商用車、麗馳已經(jīng)或即將推出增程式電動(dòng)汽車;日產(chǎn)的Note增程式電動(dòng)汽車2022年將在中國(guó)推出;卡瑪、正道、云度、寶能……等諸多企業(yè)都在準(zhǔn)備或考慮推出這一車型。

（2）技術(shù)相對(duì)成熟

從技術(shù)層面上來說，車企開發(fā)增程式作為過渡車型。需要在電池管理、輕量化、熱管理、電驅(qū)動(dòng)等諸多技術(shù)上大力投入，而這些技術(shù)與純電動(dòng)車是共通的，有利于技術(shù)積累。此外開發(fā)增程式汽車的上游技術(shù)與純電動(dòng)車接近。增程式電動(dòng)車同樣會(huì)促進(jìn)上游電池產(chǎn)業(yè)，以及電機(jī)電控的持續(xù)發(fā)展。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施通用

充電基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)展。包括增程式在內(nèi)的插電式混合動(dòng)力同樣需要充電，隨著純電動(dòng)及插電式混合動(dòng)力的推廣，會(huì)持續(xù)帶 動(dòng)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從而為增程式電動(dòng)汽車打下基礎(chǔ)。

增程式電動(dòng)汽車可以有效推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但增程式電動(dòng)汽車只能作為近10年左右的一款過渡性新能源汽車，隨著性價(jià)比及電池技術(shù)的提升，增程式電動(dòng)汽車終將被純電動(dòng)及燃料電池電動(dòng)汽車所取代。

基金項(xiàng)目：江西科技學(xué)院開放基金16XTKFYB04

參考文獻(xiàn)：

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[3]方楊偉.增程式電動(dòng)汽車的發(fā)展前景[J].時(shí)代汽車，2020（07）：86-88.