车中有“粮”心里不慌

许鸿德

随着技术的不断成熟与相关零组件成本不断降低，性能提升的增程型电动车再次进入中国市场：最好的例子就是上汽通用推出，续航里程高达768公里的别克VELITE 5，而价格仅是当时进口雪佛兰Volt车型的一半。增程型电动车有何巧思？为何包括GM、BMW、中国车企甚至商用车制造商都争相研发？为什么我们认为增程型电动车是最适合当前中国国情的电动车技术？请看分析。

锂电池仍限制电动车普及化

刚结束的上海车展共展出159款新能源车型，展会期间，不仅比亚迪、北汽、广汽、上汽等主流车企纷纷隆重推出新能源车型，就连别克、奥迪、宝沃等外国品牌亦纷纷全球首发新能源车型。前述数据显示，经过过去五年的大力扶持，中国已成为全球电动车市场不可或缺的要角！近年来全球电动车市场不断扩展，特别是在美国、欧洲以及中国大陆这三个地区。

2015年全球电动车销售为45.5万辆、2016年则达到70万辆，其中2015年中国市场的电动车销售为1711万辆，首次超越美国市场的11.65万辆、成为全球电动车第一大单一市场。2014年之前，美国一直是电动车销售的领先国家，但是2015年之后、欧洲和中国大陆在电动车的销售量反而超越了美国，2016年中国大陆的电动车市场以突破30万辆的成绩遥遥领先。

从1996年GM集团推出第一款商用电动车型EV1，一直到Tesla创始人兼首席执行长Elon Musk计划于2017年底推出售价在35，000美元的电动车产品Model 3（与当今汽油发动机新车的平均价格相差不远），电动车复制了过往手机、录像机和个人计算机的发展道路：先向狂热的消费者销售最昂贵的产品，然后从中获得资金来研发让大众都买得起的产品，不论是最初推出10万9，000美元的电动小跑车Roadster、还是之后问世的Tesla Model S就都是该理念的实践。

虽然备受质疑，但Tesla一步步实现自己设定的目标：多年来努力研发更好的电动汽车（但先前车型多数消费者可能无力负担），而即将问世的Model 3意味着电动车或将成主流：Model 3是一款5人座轿车，一次充电续航里程215英里（346公里），从静止加速到每小时60英里（96.5公里）只要不到6秒钟，而不包含补贴的价格（3万5000美元）更是瞄准主流消费群。

时至今日，电动车虽然早已不是什么稀奇玩意，但距离全民普及仍有许多硬件限制：而最大关键就是经过多年发展之后，车用锂电池虽然成本已经下降很多但依然不菲，目前国际平均水平是每度电（kWh）的电池成本大约是800～1000美元，而一般电动车要达到100公里续航里程需要20 kWh以上的电池容量，这意味着仅是电池成本就要2万美元。而与传统内燃机汽车相比，电动车有限的续航里程仍然是它无法逾越的障碍。虽然统计研究表明，纯电动汽车单次充电可以满足90%的日常行驶需求，但用户遇到偶尔超出电动车可用行驶里程，或者恰好在电池无电可用时需要用车之下，纯电动汽车就显得束手无策。

针对前述缺陷，能够鱼与熊掌兼得的增程型电动车（range-extended electric vehicle，R-EEV）就成为瞩目焦点。

VEUTE 5叩关中国市场

增程型电动车可说是最近10年才为大众所熟悉——2007年8月，雪佛兰Volt概念车在底特律亮相。其通过独创的Voltec电力驱动技术，在标准的220V普通家用电源为其T型16kWh锂离子电池充电6.5小时后，就能纯电驱动方式行驶80公里，这满足了绝大多数日常行驶需求。但如果在电量不足情况下也有行驶需求时，车内1.4升发动机将启动，不过发动机并不直接输出机械转矩，而是驱动发电机产生电能供给电动机，35升的油箱容积可延长约490km里程。

随着技术的不断成熟与相关零组件成本不断降低，性能提升的增程型电动车再次进入中国市场：别克VELITE 5价格仅是当年进口Volt的一半。而其混合动力系统由一具1.5升自然吸气发动机，一套拥有控制器的电驱系统，以及一个容量为18kWh的锂离子电池组所构成。

VELITE 5与市面上多数PHEV（插电式混合动力车型）不同，由于电池容量显着增加，VELITE 5成为第一款能够纯电驱动行驶超过100公里的插电增程型混合动力车，综合工况油耗仅为每百公里0.9升，也是业界首台综合工况油耗低于1升的国产混合动力汽车。

其他车厂亦看好增程型电动车

除了GM集团之外，BMW也选择在入门电动车型i3上提供增程型电动套件——BMWi3搭载总容量22kWh、由8个锂离子单元组成的电池模块、每个单元由12颗锂离子电池所构成，加上特殊设计的外壳和固定系统保护后总重约230公斤，原厂则提供此套电池模块8年或10万公里保固。这样的电池容量与主要对手Tesla Model S相比略有遜色：该车型的Signature Performance顶级版包括一组容量85 kWh锂离子电池（重量将近700公斤）；电池容量较小的Model S入门版则包括起价5万7400美元的40 kWh锂离子电池）以及起价6万7400美元的60 kWh锂离子电池）。

而针对电动车基础设施还未成熟的地区（包括亚洲市场），BMW主推增程动力车型i3 Range Extender。与标准版本相比较，i3 Range Extender除了可输出170匹最大马力、最高转速为11，400RPM的同步电动马达之外，另搭载一台拥有34匹最大马力的650c.c双缸小发动机，在日常使用的情况下，而增程动力车型尽管由于发动机和油箱的搭载而增加车重至1315公斤，却可提高最大行驶距离至300公里，对于不易找到充电站的车主来说更加实用。

GM与BMW工程师的选择显然得到其他汽车产业人士认同——Audi A1 e-tron增程版搭载一台排气量极小的转子发动机（排气量254 c.c.、发动机加上发电机模块总重仅70公斤）于行李厢下方，该车在纯电动模式下可连续行驶50公里，如果行程超过前述距离、小型转子发动机则对电池进行充电并增加车辆续航里程（增加200公里）。增程转子发动机噪音低、几乎不产生振动并具有良好的驾驶体验。

而中國业者近年亦先后推出增程型电动车型：2010年在深圳第25届世界电动车大会上，配备了8kW自动开启增程器的奇瑞增程型电动车S18D-REEV亮相、其续航里程可达300公里。2012年吉利在北京车展展出了GPECs（Geely Plug-inElectric Car）-EC7车型，该车是以帝豪EC系列车型为基础研发的插电混动车型（采用串联模式），使用输出功率为50kW的1.0升直列3缸发动机搭配最高输出功率为70kW的电机，并搭载336V电压40Ah容量的磷酸铁锂电池，纯电续驶里程为60公里。2013年广州车展，江淮汽车在同悦的基础上推出iREV，车内搭载一具35kW发动机搭配两台永磁电动机，电动机总功率为91kW并采用12kWh的磷酸铁锂电池。2015年底广汽推出GA5增程型电动车，其动力系统由一具永磁同步电机、1.0升发动机与13kWh磷酸铁锂电池组组成，电池组可提供最多80km纯电续航里程，配合45升油箱与汽油发动机可延长总续航里程至600公里以上。

设计迎合中国市场

从工程学与各国补贴规范的角度来看，增程型电动车应归类为“串联式插电混合动力系统”，对比另一大类“并联式插电混合动力系统”，串并联之区分在于是否存在两套驱动系统（主要区别在于是否存在变速箱及传动系统），最好的例子就是别克君越混动30H、比亚迪混合动力SUV车型“唐”都属于并联式混动系统，车内搭载内燃机与电机两套完整驱动系统，在不同工况更替着驱动车轮；而别克VELITE 5、BMW诏等增程型混动车仅将内燃机能量单向转化为电力、电力再单向转化为动能的设计，就属于串联动力系统！

部分行业人士认为近几年增程型电动车在中国市场的发展不算成功，主因在于这类车型只是燃油车演进至电动车的过渡车型，车企们布局新能源时更愿意一步到位地发展电动车或发展电池成本更低（更小容量电池组，例如本田雅阁混动等等）的混合动力车型。加上增程型混动车并非所有路况都有高能源使用效率，例如在高速路段时，内燃机直接输出动力将更经济，而增程型混动由于多了油转电环节、造成不必要的能源损耗。

会有前述见解，主要还是对电动车型的使用模式有所误解：以别克VELITE 5为例，其纯电池动力续航里程已超过100公里，满足绝大多数人每日用车所需，采用内燃机发电的机率少于10%以下，而以Toyota Prius为首的并联式插电混动动力车型，由于电池容量极小（仅为VELITE 5的四分之一），多数情况都是使用内燃机驱动车辆（环保效益亦十分有限），两类车辆从设计思维出发就有所不同，混为一谈并不适当。

串联式插电混合动力系统在设计上也有其精妙之处一一考虑到电池重量对电动车性能有绝对影响力，电动车的设计在本质上已经与歼15等航母舰载战斗机有着许多共同点，电池容量小则限制续航力，但电池容量增加也加大体积及重量，这一方面又需要更多的能量和更强劲的电机来驱动车体、反而降低了电动车的性能。举例而言，特斯拉顶配版ModelS 100D若保持70公里的时速并开启空调，满电续航里程是744公里，而该车搭载100kWh电池组，光是电池组的重量就超过500公斤、更不要说电池组成本超过6万美元以上。

反观别克VELITE 5增程型混动车的续航里程能匹敌传统燃油车与Model S 100D顶级电动汽车，而它仅用了一个34升小油箱与18 kWh电池组，不论是成本（增程套件总成本约4000～5000美元，换算成电池容量仅能增加5 kWh）与车重（增程套件总重不超过100公斤）都有极大优势，加上与并联式插电混合动力车型相比，别克VELITE 5还少了传统变速箱，这又减少了100～150公斤的重量（包含了7公升的液体变速箱油）与变速箱的体积占用，我们不得不佩服GM集团工程团队的巧思。

明日之星

许多迹象都显示增程型电动车未来前景十分光明，尤其在中国政府调降电动车补贴后，增程型电动车将更具优势。2016年斯太尔动力（常州）发动机推出基于100%欧洲研发团队设计的M12Rex增程器，其套件采用卧式2缸共轨柴油机结构，结合高压共轨、涡轮增压、内置中冷器等技术支持，柴油机输出功率在40 kW，发电机输出功率在37 kW，结构简单、控制简单、体积小是此套件的优点。

根据Taylor Nelson Sofres市场研究公司对家庭用车每年超过130km的问卷结果显示：对于第二选择用车，一年出行距离从来没有到130公里的占比为15%；一年出行距离超过130公里的频率在1～6次之间的占比为12%；频率在7～15次之间的占比为4%；频率在15～30次之间的占比为1%；频率超过30次的占比趋近于O%，可见不论是从成本、使用便捷及环保效益角度来看，类似别克VELITE 5的增程型电动车都是前述客群最合适的选择。