淺談燃?xì)庠龀唐鞯脑砑皯?yīng)用

湛勇剛

摘 要：隨著燃油車(chē)逐步被淘汰，新能源電動(dòng)汽車(chē)的興起，越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē)被大家所接受，但電動(dòng)汽車(chē)因?yàn)樾旭偫锍潭獭⒊潆姴环奖阋渤蔀槠淇焖侔l(fā)展的一個(gè)瓶頸，而增程式電動(dòng)車(chē)因?yàn)榍鍧嵀h(huán)保、可增加續(xù)航里程，解決“里程焦慮”等諸多優(yōu)點(diǎn)也正在被越來(lái)越多的人所接受。燃?xì)庠龀唐魇侨細(xì)庠龀淌诫妱?dòng)車(chē)的核心部分，本文將從燃?xì)庠龀唐鞯年P(guān)鍵組成、系統(tǒng)原理和應(yīng)用等多方面進(jìn)行介紹，分析燃?xì)庠龀唐鞯膬?yōu)勢(shì)及未來(lái)的發(fā)展方向和前景。

關(guān)鍵詞：燃?xì)庠龀唐?增程式電動(dòng)車(chē);里程焦慮

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）10-29-03

On the Principle and Application of Gas Range Extende

Zhan Yonggang

（?Ningbo Green REEV Automotive Technology Co.?Ltd.，?Zhejiang Ningbo?315500?）

Abstract：?With the phasing out of fuel vehicles and the rise of new energy electric vehicles， more and more electric vehicles are accepted by public， however， electric vehicles have become a bottleneck for the rapid development because of their short mileage and inconvenient charging. Extended range electric vehicles are being accepted by more and more people because they are clean and environmentally friendly， they can increase cruising range， and solve the "mileage anxiety". The gas range extender is the core part of the gas range-extended electric vehicle. This article will introduce the key components， system principles and applications of the gas range extender， analyze the advantages of gas extender and its future development direction and prospect.Keywords：?Gas Range Extender; Extended range electric vehicle;?Range anxietyCLC NO.： U469.72 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）10-29-03

前言

增程器的出現(xiàn)正好解決了當(dāng)前純電動(dòng)汽車(chē)行駛里程短、充電難、充電時(shí)間長(zhǎng)、不能跑遠(yuǎn)程的問(wèn)題，為電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)新的方向。增程器作為增程式電動(dòng)車(chē)的核心部分目前已經(jīng)被國(guó)內(nèi)很多知名汽車(chē)廠商所關(guān)注，有的公司已經(jīng)投入專(zhuān)項(xiàng)資金和人員進(jìn)行正式開(kāi)發(fā)研究，如吉利的多款增程式電動(dòng)物流車(chē)去年就已經(jīng)開(kāi)始上市銷(xiāo)售了。燃?xì)庠龀唐髯鰹樵龀淌诫妱?dòng)車(chē)的一種，目前也被用于中大型商用車(chē)上，因其功率大、能效高、行駛里程長(zhǎng)、接近零污染等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多的汽車(chē)生產(chǎn)廠家所選擇。做為電動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)里程行駛的“充電寶”，燃?xì)庠龀唐鞯难芯?、?yīng)用和未來(lái)的發(fā)展，對(duì)商用車(chē)的燃油替代將產(chǎn)生劃時(shí)代的變革和重要的意義。

1 燃?xì)庠龀唐骺偝傻慕M成特點(diǎn)及原理

增程器目前主要以燃?xì)庠龀唐骱推驮龀唐鳛橹鳌Ｆ驮龀唐饕虺杀镜?、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)主要用于乘用車(chē)等小型車(chē);燃?xì)庠龀唐饕蚱潴w積大、組成比較復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)效益高所以主要用在中大型商用車(chē)上。功率也不相同，目前30～80KW的增程器較多。

燃?xì)庠龀唐魇侨細(xì)庠龀淌诫妱?dòng)車(chē)的核心組成部分，一般由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、電機(jī)、電機(jī)控制器、增程器控制器及相關(guān)系統(tǒng)等組成（如下圖）。其結(jié)構(gòu)組成比較復(fù)雜，一般還包括水路冷卻系統(tǒng)、高低壓線(xiàn)束系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及各種傳感器等。

水路冷卻系統(tǒng)由散熱器、水泵、水壺、水管、DCDC等組成，與發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)等連接形成一個(gè)回路，通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)控制水的循環(huán)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)進(jìn)行冷卻，使整個(gè)增程器能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而水溫傳感器又把發(fā)動(dòng)機(jī)及散熱器中水溫的數(shù)值反饋給控制系統(tǒng)，這樣往復(fù)循環(huán)。

高低壓線(xiàn)束系統(tǒng)是連接增程器總成中所有控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)等控制線(xiàn)路。主要有發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)束、RECU線(xiàn)束及高低壓輸入、輸出線(xiàn)束等。高低壓線(xiàn)束系統(tǒng)是連接增程器所有零件的紐帶和橋梁，通過(guò)它傳送所有的信息和指令，如同人體的“神經(jīng)”。

氣路系統(tǒng)是燃?xì)庠龀唐鞯膭?dòng)力源，主要為整個(gè)系統(tǒng)的工作提供原料——天然氣。包括氣瓶、減壓器、過(guò)濾器、噴軌、混合器及高壓氣管組成，由氣路系統(tǒng)與氣瓶或氣瓶組連接，給整個(gè)增程器供氣。而氣瓶容量也決定著增程器單次的發(fā)電量即車(chē)輛行駛的里程。這也是增程器電動(dòng)車(chē)比純電動(dòng)車(chē)行駛里程要長(zhǎng)很多的原理所在。

燃?xì)庠龀唐髋c整車(chē)進(jìn)行通信是由增程器控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在電池電量充足時(shí)，動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提供整車(chē)驅(qū)動(dòng)功率需求，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不參與工作。當(dāng)電池電量消耗到一定程度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)為電池提供能量對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電。當(dāng)電池電量充足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)又停止工作，由電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提供整車(chē)驅(qū)動(dòng)。

2 燃?xì)庠龀唐鞯募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)及市場(chǎng)應(yīng)用

燃?xì)庠龀唐魇峭ㄟ^(guò)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)電機(jī)給純電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛電池發(fā)電的裝置，就像我們手機(jī)用的充電寶一樣，如果安裝在電動(dòng)車(chē)上就可以補(bǔ)充電池電量的不足，增加車(chē)輛的行駛里程。一般電動(dòng)商用車(chē)的電池容量為15～60kwh，純電動(dòng)行駛里程約為200～500kw，如果是冬天就會(huì)大打折扣，只能行駛100～300kw，而且電池容量越大其自身重量也越重。而增程式電動(dòng)車(chē)的出現(xiàn)就減少了車(chē)上所帶電池的數(shù)量，電池充電功率小，減少了車(chē)身自重，也為電池隨身攜帶了一個(gè)“移動(dòng)充電寶”，當(dāng)電池電量達(dá)到一定的值時(shí)，增程器會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，給電池充電，讓車(chē)輛繼續(xù)前行，大大增加了車(chē)輛的行駛里程。燃?xì)庠龀淌诫妱?dòng)車(chē)因?yàn)樽陨韼в幸粋€(gè)或多個(gè)天然氣氣瓶，氣瓶容量一般為50～500升，行駛距離更遠(yuǎn)，可增加100～1000kw的行駛里程，讓電動(dòng)商用車(chē)跨省遠(yuǎn)行不再是夢(mèng)。

“里程焦慮”和更換電池費(fèi)用太高等問(wèn)題已經(jīng)影響了純電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)發(fā)展和未來(lái)前景，而燃?xì)庠龀唐鞯膽?yīng)用可以很好地解決這些問(wèn)題;可純電動(dòng)模式運(yùn)行，所需電池容量小，造價(jià)低且不會(huì)發(fā)生缺電拋錨現(xiàn)象，不僅大大地增加了車(chē)輛的行駛里程，還減少了車(chē)輛電池的數(shù)量，降低了更換電池的成本，可謂一舉多得。

燃?xì)庠龀淌诫妱?dòng)車(chē)在行駛中優(yōu)先使用的是電池提供的電能，增程器一般會(huì)選用熱效率比較高的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，熱效率可達(dá)40%以上，效率高、損耗低、排放低，其燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定在一個(gè)最優(yōu)工況運(yùn)行區(qū)間工作，以最小的油氣消耗產(chǎn)生最大的能量，為汽車(chē)提供更多的電能，實(shí)現(xiàn)油（氣）——電能的轉(zhuǎn)化。中國(guó)工程院院士楊裕生認(rèn)為，增程式汽車(chē)有八大優(yōu)勢(shì)，不會(huì)過(guò)充過(guò)放，壽命長(zhǎng)，磷酸電池比能使用合理，安全性進(jìn)一步提高，電池少，更容易推銷(xiāo)，除此之外還節(jié)能。

當(dāng)前，燃?xì)庠龀唐饕蝮w積比汽油增程器要大，還需要裝載氣瓶，占用車(chē)輛的空間也較多，所以現(xiàn)階段主要還是用在一些中大型商用車(chē)輛上，如增程式房車(chē)、增程式環(huán)衛(wèi)車(chē)、移動(dòng)充電車(chē)、增程式客車(chē)等等。

3 燃?xì)庠龀唐鞯陌l(fā)展方向

增程式電動(dòng)汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)比同級(jí)燃油車(chē)低很多的油耗，所以大多數(shù)一線(xiàn)技術(shù)的PHEV汽車(chē)都有REEV增程駕駛模式。不過(guò)量產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)大多數(shù)不能加裝增程器，因?yàn)檫@類(lèi)車(chē)的尺寸很小沒(méi)有加裝位;提供選裝增程器的車(chē)輛大多數(shù)是重載客貨車(chē)，其中有部分豪華巴士會(huì)提供增程器加裝作為A型房車(chē)使用，而燃?xì)庠龀唐骶褪潜容^好的選擇。在國(guó)家《中國(guó)制造2025》中，明確提出要重點(diǎn)開(kāi)發(fā)“高性能插電式混合動(dòng)力總成和增程式發(fā)動(dòng)機(jī)”。

全球增程器市場(chǎng)規(guī)模已從2010年的0.07億美元增長(zhǎng)至2016年的1.41億美元。按照提出的2020年需要銷(xiāo)售760萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)的目標(biāo)來(lái)看，全球增程器行業(yè)增長(zhǎng)空間巨大，預(yù)計(jì)到2022年，行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)27億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率在62%左右。楊裕生院士曾表示“增程式不是像純電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡，而是未來(lái)的主力”。他還建議以微小型車(chē)作為純

電動(dòng)汽車(chē)的突破口，既能節(jié)能減排，安全性也相對(duì)較高;而大中型車(chē)則應(yīng)發(fā)展純電驅(qū)動(dòng)的增程式汽車(chē)。燃?xì)庠龀唐骶哂休^高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而且還節(jié)能減排，對(duì)于中大型商用車(chē)來(lái)說(shuō)燃?xì)庠龀淌诫妱?dòng)車(chē)是一個(gè)十分明智的選擇。

燃?xì)庠龀唐髟谥写笮蜕逃密?chē)領(lǐng)域具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的市場(chǎng)前景，目前也被很多主機(jī)廠所青睞，在國(guó)內(nèi)乘用車(chē)領(lǐng)域，長(zhǎng)城、奇瑞、廣汽和北汽等汽車(chē)企業(yè)相繼投入到了增程式電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)當(dāng)中。在乘用車(chē)電動(dòng)車(chē)增程器開(kāi)發(fā)方面，國(guó)內(nèi)領(lǐng)域也開(kāi)始逐步增加投入，如奇瑞、柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司、ALT等公司。在客車(chē)領(lǐng)域，湖南中車(chē)時(shí)代電動(dòng)汽車(chē)股份有限公司表現(xiàn)較為優(yōu)異。

4 總結(jié)

QC/T 1086-2017《電動(dòng)汽車(chē)用增程器技術(shù)條件》規(guī)定了電動(dòng)汽車(chē)用增程器的術(shù)語(yǔ)和定義、要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則等要求。這是國(guó)家層面首次對(duì)增程器所做的規(guī)定要求，也在汽車(chē)行業(yè)引起了高度的關(guān)注，眾多車(chē)企也開(kāi)始踏足增程器。吉利、東風(fēng)柳汽、福田等汽車(chē)廠家都已經(jīng)投入增程式電動(dòng)汽車(chē)的生產(chǎn)和研發(fā)，在商用車(chē)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)如重汽、沈陽(yáng)華龍新能源等企業(yè)目前也開(kāi)始布局，市場(chǎng)前景被十分看好，未來(lái)一定會(huì)得到大力推廣和使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊裕生.增程式電動(dòng)車(chē)具有較強(qiáng)的過(guò)渡優(yōu)勢(shì)[N].經(jīng)濟(jì)報(bào)，2010（14）.

[2] 葉衛(wèi)國(guó).增程式電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用前景分析[J].汽車(chē)科技，2013（01）：28- 30.

[3] 王神寶，張戟.增程式電動(dòng)車(chē)[J].汽車(chē)工程師，2012（12）：48-50.

[4] 宋柯，章桐.增程式純電驅(qū)動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)研究[J].汽車(chē)技術(shù)，2011 （07）：14-18.

[5] 閔海濤，葉冬金，于遠(yuǎn)彬.增程式電動(dòng)汽車(chē)控制策略的優(yōu)化[J].汽車(chē)工程，2014（08）：899-903+943.