增程式電動汽車產(chǎn)業(yè)淺析

李永康 劉金周 吳征

【摘 ?要】新能源汽車是未來汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向。我國新能源汽車前期發(fā)展取得了突出的成績，產(chǎn)銷量位居世界首位。但目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展正面臨新形勢，未來一段時(shí)期內(nèi)將由“政策驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“政策+市場雙驅(qū)動”。到2021年購置補(bǔ)貼完全退出后的后補(bǔ)貼時(shí)代，如何保障新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，值得人們共同思考，開發(fā)什么類型的產(chǎn)品才能更好地滿足消費(fèi)者的需求，值得行業(yè)企業(yè)考慮。

【Abstract】The new energy vehicle is an important direction for the transformation and development of automobile industry in the future. China has made outstanding achievements in the early development of new energy vehicles， with the production and sales volume ranking the first in the world. However， the current industrial development is facing a new situation. In the future， it will change from "policy driven" to "policy + market driven". In the post subsidy era after the purchase subsidy completely exits in 2021， how to ensure the healthy and sustainable development of the new energy automobile industry is worthy of people's consideration. What kind of products can be developed to better meet the needs of consumers is worthy of consideration by industry enterprises.

【關(guān)鍵詞】新能源汽車;增程式電動汽車;增程器

【Keywords】new energy vehicle; add-program electric vehicle; add range device

【中圖分類號】】U469.72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）01-0048-03

1 引言

增程式電動汽車一直是國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的新能源汽車技術(shù)路線之一，但前幾年發(fā)展的速度是遠(yuǎn)低于純電動汽車的，其中有購置補(bǔ)貼、特殊路權(quán)等相關(guān)支持政策力度稍顯不足的原因，也有分類方式、測試規(guī)范有待完善和增程式產(chǎn)品自身的一些因素。

針對增程式電動汽車的技術(shù)路線，在行業(yè)內(nèi)一直存在爭議。部分行業(yè)知名院士專家一直在呼吁發(fā)展增程式技術(shù)路線，眾多企業(yè)也陸續(xù)加快布局和發(fā)展增程式電動汽車，媒體對增程式的發(fā)展及管理分類也一直有所爭論。

隨著購置補(bǔ)貼的退出，后補(bǔ)貼政策體系的重新構(gòu)建和2035年規(guī)劃的加快制定，增程式電動汽車憑借其無里程焦慮、電池用量少、不依賴充電基礎(chǔ)設(shè)施、綜合油耗低等特點(diǎn)，可能會實(shí)現(xiàn)快速增長。最近一段時(shí)間，萬鋼、歐陽明高等行業(yè)專家正呼吁“及時(shí)推動插電式向增程式方向發(fā)展”，吉利、車和家等企業(yè)也在加快研發(fā)布局增程式電動汽車。

增程式電動汽車的大規(guī)模推廣仍然存在一些問題，如分類方式的合理性、油耗測試方式的適用性，以及在使用環(huán)節(jié)的政策障礙等。

2 增程式電動汽車的發(fā)展歷程

2.1 20年前增程式電動汽車開始復(fù)興

1990年代，汽車電動化發(fā)展趨勢明顯。日本雖緊盯美國政策，但在技術(shù)路線上并不激進(jìn)，本田專注于清潔發(fā)動機(jī)，豐田則做出了一款經(jīng)典的混合動力汽車普銳斯（Prius），2003年到2007年，這一代普銳斯賣出了30萬輛。日本的日產(chǎn)為了對抗豐田的普銳斯的THS系統(tǒng)，研究了e-Power混動系統(tǒng)，該系統(tǒng)用一個(gè)小型汽油發(fā)動機(jī)給一個(gè)小電池組充電，然后電池供電給電機(jī)驅(qū)動車輛。

之后，美國通用汽車推出了沃藍(lán)達(dá)（Volt）車型，既有內(nèi)燃機(jī)也能充電，發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動車輪。通用Volt的發(fā)動機(jī)與車輪之間有離合器，通過設(shè)計(jì)的一種控制策略，使發(fā)動機(jī)永遠(yuǎn)不驅(qū)動車輪。

德國推出寶馬i3，油箱通過軟件由10L強(qiáng)行限制為7.2L，燃油續(xù)航120km，而純電續(xù)航116km。

2.2 中國市場增程式電動車開始起步

從第一代沃藍(lán)達(dá)開始，增程式電動汽車在北美市場發(fā)展得相對平穩(wěn)，第一代Volt整個(gè)生命周期銷量超過了10萬臺。2016年推出第二代沃藍(lán)達(dá)，年均銷量2萬輛左右，之后還以“別克Velite 5”的名稱進(jìn)入中國市場并國產(chǎn)化。只是由于中國市場并不區(qū)分插電式混合動力汽車（PHEV）和增程式電動汽車（EREV），這很大程度阻礙了增程式電動車在國內(nèi)的普及。

當(dāng)前，由于純電動汽車存在一些如里程等方面的焦慮，增程式電動汽車開始回歸到主流視野。在2019年的上海車展上，增程式電動汽車產(chǎn)品有理想ONE、Karma、Revero GT、金康賽力斯SF5增程型等。隨著中國成為全球新能源汽車的第一大市場，增程式電動汽車?yán)顺被驅(qū)⒁灾袊袌鰹橹行摹?/p>

3 國內(nèi)外企業(yè)布局

3.1 國外企業(yè)規(guī)劃及布局

在國外，如通用、日產(chǎn)等巨頭整車企業(yè)在增程式技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)方面均進(jìn)行了較多的規(guī)劃和布局。

日產(chǎn)在增程式技術(shù)路線的布局主要通過整合發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電池、逆變器及電機(jī)的動力總成系統(tǒng)e-Power展開。2016年11月，搭載e-Power技術(shù)的首款車型Note在日本上市，憑借良好的性能和出色的節(jié)能減排效果，Note上市11個(gè)月，在日本累計(jì)銷量超過10萬輛，后來一度成為2018年度日本市場最暢銷車型，e-Power技術(shù)也因此在日本市場得到了充分的驗(yàn)證和肯定。為加快e-Power導(dǎo)入中國市場，日產(chǎn)通過與東風(fēng)合作將e-Power系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。2019年7月5日，東風(fēng)汽車“日產(chǎn)電驅(qū)動電機(jī)國產(chǎn)化”戰(zhàn)略項(xiàng)目落戶湖北武漢經(jīng)開區(qū)，將由東風(fēng)電驅(qū)動主導(dǎo)生產(chǎn)e-Power驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)控制單元。項(xiàng)目總投資超10億元，預(yù)計(jì)2023年達(dá)到年30億元的產(chǎn)值規(guī)模。根據(jù)日產(chǎn)規(guī)劃，到2022年將實(shí)現(xiàn)每年銷售100萬輛新能源汽車和e-Power車型，中國市場銷量占30%。

通用布局增程式技術(shù)最早是在2007年，發(fā)布了一款沃藍(lán)達(dá)概念車，這也是繼純電動車型EV1之后通用開發(fā)的第二款新能源車的雛形。

2010年，第一代沃藍(lán)達(dá)開始在美國銷售，搭載了Voltec混合動力系統(tǒng)，采用一臺小型發(fā)動機(jī)（增程器）和兩臺電動機(jī)對車輛進(jìn)行驅(qū)動，發(fā)動機(jī)僅僅用于發(fā)電，不直接提供動力，動力通過較大功率的電動機(jī)提供，而較小功率的電動機(jī)也是用作發(fā)電。

上市以來，沃藍(lán)達(dá)在美國市場銷量較好，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2012年，沃藍(lán)達(dá)共銷售30090輛，而后續(xù)推出的第二代沃藍(lán)達(dá)也在2016年創(chuàng)造了28296輛的市場銷售成績。

2017年，通用以別克Velite 5的身份將沃藍(lán)達(dá)導(dǎo)入中國并實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，搭載了一套由1.5L發(fā)動機(jī)和電動機(jī)所組成的混動系統(tǒng)，以及配備了容量為18.4kWh的電池組，并能實(shí)現(xiàn)最大約676km的續(xù)航里程。

寶馬于2013年7月在北京、倫敦、紐約同步推出新能源車型i3，共包含純電動和增程式兩種動力類型。其中，增程式版車型搭載了一款0.6L兩缸發(fā)動機(jī)，當(dāng)汽車電池電量不足時(shí)與發(fā)電機(jī)配合為電池充電，綜合續(xù)駛里程為340km。2014年9月，寶馬i3正式在中國上市，兩款車型的售價(jià)分別為44.98萬元和51.68萬元（增程式）。

但后來由于較為昂貴的售價(jià)，i3并沒有在國內(nèi)市場收到較好的回應(yīng)，尤其是增程式車型，市場銷量更不理想，這也令寶馬開始逐漸放棄增程式路線。根據(jù)公開資料顯示，歐洲市場將停產(chǎn)新款i3的增程式版本，只銷售純電車型。

3.2 國內(nèi)企業(yè)規(guī)劃及布局

在國內(nèi)，如車和家、金康等乘用車企業(yè)正在探索增程式電動汽車技術(shù)路線，以應(yīng)對未來多元化發(fā)展的市場趨勢。與此同時(shí)，也有吉利商用車、陜汽等正在加快布局增程式商用車的開發(fā)，進(jìn)一步提升商用車節(jié)能減排水平。

車和家最先布局的兩款車型中，則含有增程式技術(shù)路線，旨在打造切實(shí)滿足消費(fèi)者需求的產(chǎn)品。2018年10月，車和家發(fā)布旗下首款SUV，搭載增程式電動驅(qū)動系統(tǒng)，綜合續(xù)航里程超過700km。

金康SERES于2019年4月發(fā)布SF5車型，擁有純電和增程電動兩個(gè)版本，其中增程式版本的純電續(xù)駛里程達(dá)150km，并配以高效能增程系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)能夠讓增程器始終保持在高效的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)間，使整車動力、能耗、NVH達(dá)到最佳平衡。

吉利商用車于2016年10月成立遠(yuǎn)程汽車品牌，并將增程式作為商用車發(fā)展的長期技術(shù)路線方向，在純電動的基礎(chǔ)上通過增加增程器以提升續(xù)航里程。2018年11月，吉利商用車旗下遠(yuǎn)程汽車搭載e-GAPF動力系統(tǒng)的首款增程式輕卡產(chǎn)品RE500上市銷售，售價(jià)21.99萬元，配備1.5T汽油增程器，綜合續(xù)航里程可達(dá)500km。在推出增程式產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，吉利商用車計(jì)劃開發(fā)更高效的增程器，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)40%的節(jié)油率水平，以進(jìn)一步降低貨車運(yùn)營成本。

陜汽早在2011年就已開始增程式重卡的技術(shù)研發(fā)，所主導(dǎo)的“增程式純電動重型商用車開發(fā)”項(xiàng)目入選2012年度863計(jì)劃。2017年12月，陜汽重卡2018商務(wù)年會上，陜汽推出首款增程式純電動載貨車——L6000，搭載由柴油增程器、鋰電池、AMT變速箱構(gòu)成的動力系統(tǒng)。

除了整車企業(yè)，一些零部件企業(yè)也在布局增程式電動汽車，主打高性能增程器產(chǎn)品。

東安動力于2015年，聯(lián)合北汽申報(bào)“增程式乘用車用實(shí)用新型發(fā)動機(jī)開發(fā)及整車應(yīng)用”項(xiàng)目，并通過國家科技部專家評審，成為了國家科技支撐計(jì)劃支持的車用增程器項(xiàng)目。此增程器項(xiàng)目采用東安動力DAM10發(fā)動機(jī)，利用企業(yè)工程開發(fā)基礎(chǔ)和高校理論研究能力優(yōu)勢互補(bǔ)，引進(jìn)多項(xiàng)發(fā)動機(jī)先進(jìn)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)增程器與驅(qū)動系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)和整車集成化控制，性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，適合于乘用車的專用增程器產(chǎn)品。

項(xiàng)目開發(fā)完成后，將在北汽A/B級電動轎車平臺上推廣應(yīng)用，形成產(chǎn)業(yè)化，為大力開拓新能源汽車市場打下了良好基礎(chǔ)。蘇州達(dá)思靈最早在2012年布局車用增程器的開發(fā)，隨著幾年時(shí)間的技術(shù)迭代與市場布局，已開發(fā)出并面向汽油、柴油和天然氣等不同車型，包含3kW、8kW、15kW、20kW、30kW和60kW等不同功率的增程器供應(yīng)于市場，且掌握了模塊化、平臺式開發(fā)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)更多規(guī)格的增程器。

2014年，達(dá)思靈與奇瑞新能源簽訂采購協(xié)議，正式成為了奇瑞新能源汽車的增程器固定供應(yīng)商，至今已累計(jì)配套3kW/72V增程器達(dá)3600套。

4 各技術(shù)路線技術(shù)特點(diǎn)分析

4.1 純電動汽車

純電動汽車的動力系統(tǒng)主要包含有電池系統(tǒng)、動力電機(jī)、充電系統(tǒng)及控制器等。其中，電池系統(tǒng)是純電動汽車的重要組成模塊，也是車輛動力的提供源，其質(zhì)量及儲存電能的性能直接影響車輛續(xù)航能力，且占據(jù)整車成本較大的比例。

因此，純電動汽車的性能及成本水平很大程度上受到動力電池技術(shù)和成本的影響。目前來看，純電動汽車仍存在續(xù)駛里程不足、成本較高、對政策依賴程度較大等劣勢，但由于充電費(fèi)用較低，使得純電動汽車在使用過程中的經(jīng)濟(jì)性較好。

4.2 插電式混合動力汽車

插電式混合動力汽車搭載發(fā)動機(jī)、電機(jī)以及能夠滿足一定續(xù)駛里程的動力電池（GB/T 32694—2016《插電式混合動力電動乘用車技術(shù)條件》要求為50km），一般有兩種行駛狀態(tài)：一是純電行駛，由動力電池驅(qū)動電機(jī)來為車輛提供動力，發(fā)動機(jī)不參與動力輸出;二是混合動力行駛，由發(fā)動機(jī)和電機(jī)共同為車輛提供動力，且通過設(shè)置SOC值，可使得發(fā)動機(jī)進(jìn)行發(fā)電，以保持動力電池電量平穩(wěn)。

插電式混合動力汽車在電量充足時(shí)，綜合能耗較低，經(jīng)濟(jì)性較好，但若電池電量不足，則相當(dāng)于負(fù)載一個(gè)較重的電池包行駛，則綜合能耗較高，經(jīng)濟(jì)性較差。

4.3 增程式電動汽車

增程式電動汽車搭載發(fā)動機(jī)、電機(jī)以及動力電池等，動力輸出一直由電機(jī)完成，發(fā)動機(jī)不參與動力輸出，而是通過與發(fā)電機(jī)組成增程器用于發(fā)電為電機(jī)提供電能[1]。增程式電動汽車一直保持純電驅(qū)動行駛狀態(tài)，并由動力電池提供電能，當(dāng)電量不足時(shí)，增程器可為動力電池進(jìn)行充電，也能夠直接為電機(jī)提供電能。

增程式電動汽車的技術(shù)難點(diǎn)在于增程器，其功率密度、發(fā)電效率等性能對整車能耗、排放水平等影響較大。

4.4 普通混合動力汽車

普通混合動力汽車是由燃油發(fā)動機(jī)和電機(jī)共同為車輛提供動力，該技術(shù)路線一般被視為節(jié)能技術(shù)，而非中國定義的新能源汽車，其本質(zhì)在于通過給燃油發(fā)動機(jī)匹配電機(jī)從而降低油耗。通過合理優(yōu)化發(fā)動機(jī)和電機(jī)的動力匹配，使得發(fā)動機(jī)能夠在不同工況下時(shí)刻保持在最佳工作區(qū)域，提高燃油效率。

普通混合動力汽車往往搭載一塊小的電池，因此，電池成本較少，其技術(shù)難點(diǎn)在于通過優(yōu)化機(jī)電耦合系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最佳能耗。

4.5 燃料電池汽車

燃料電池汽車可以通過搭載的燃料電池系統(tǒng)將氫能直接轉(zhuǎn)化為電能用于驅(qū)動車輛，具有轉(zhuǎn)化效率高、續(xù)駛里程長、氫氣加注時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。但是，燃料電池汽車技術(shù)尚未成熟，且成本較高、加氫站數(shù)量少，目前仍處于示范推廣階段。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉金周，吳征.增程式電動汽車技術(shù)路線淺析[J].汽車文摘，2019（07）：52-55.