增程器的原理和发展前景

湛勇刚

摘 要：近些年来，随着世界汽车工业的快速发展，随之而来的能源紧张和环境影响问题也变得更加突出，新能源电动汽车也应运而生。作为新能源电动汽车中的增程式电动汽车因为可增加续航里程，解决“里程焦虑”等诸多优点也正在被越来越多的人所接受。增程器总成即增程器是增程式电动汽车的核心部分，本文将从增程器的组成、原理和特点等多方面进行介绍，并结合目前增程器的使用分析其发展方向和前景。

关键词：增程器;增程式电动汽车;里程焦虑

1 增程器总成的组成及原理

增程器是作为纯电驱动车辆为增加行驶里程而开发的一套高效发电装置，其作用是增加车辆行驶里程，并提供车辆需要的辅助动力源（如空调、电池加热、气泵等）。目前，增程器根据使用的燃料不同一般可分为燃气增程器和汽油增程器两种。这两种是各有优劣势，如燃气增程器是使用天燃气，天燃气价格便宜，成本低，单次续航里程长，但是加气不方便，体积较大，需加装气瓶等，投入总成本较高，一般用于中大型车辆。汽油增程器使用的是汽油，汽油价格相对较高，使用成本比燃气要高，单次续航里程较短，体积较小，但加油方便，加油后可以无限行驶，与汽油车相似，投入成本较低，所以现在普遍被各大车企使用。

增程器根据使用的车型不同，其功率也不相同，一般30～60KW的增程器較多（如图1，图2）。

增程器作为新能源车辆的核心动力部分，主要由：发动机、发动机控制器、电机、电机控制器、增程器控制器五部分构成（如图3，图4）。

增程器控制器与整车控制进行通信，获得发电功率需求，通过内部计算，对ECU及GCU提出转速和扭矩需求并进行动态工况匹配，保证系统效率最优，并对EMS、GCU和ISG的运行状况进行监控和故障诊断，保证系统的安全可靠运行。

发动机控制单元根据增程器控制器发送的转速指令，控制整个发动机系统运作。它接收发动机运行时的各个传感器信息，将这些信息经系统处理后，通过控制相应的器件来确保发动机满足排放、经济性和动力性要求。

高效ISG电机及电机控制器GCU，GCU根据增程器控制器CAN指令，实现电机的恒转速或恒扭矩控制，通过系统优化保证ISG电机和GCU在指定工况下效率最高，系统最高总效率大于96%（如图5，图6）。

2 增程器的优势

纯电池行驶里程不足，“里程焦虑”影响新能源汽车的推广，增程式电动车可以很好的解决此问题;纯电动商用在使用1～2年后，行驶里程逐步减少，无法满足原行驶线路规划，希望在原有车辆上增加随车充电机构;有充电需要而无法建设充电桩的区域，增程器可以作为移动式充电站使用;电池补贴退坡，增程器可以减少电池装车量，降低整车成本;通过技术创新，高效增程器的使用成本接近纯电动汽车，作为新能源汽车发展的一个重要发展方向，将持续发展。

3 增程器的应用

目前增程器主要用在固定式发电装置、增程式电动车、移动充电车等方面。其中在增程式电动车方面的应用非常广泛，如增程式轻卡，增程式SUV，增程式电动公交车，增程式客车，增程式出租车等等，所涉及的范围很大。

4 电动车增程式工作模式

车辆行驶中优先使用电池提供的电能，当电池电量值降到一定值时，增程器会自动启动提供电能让车子继续行驶，增加了车辆行驶里程。

5 增程器未来发展方向

增程器的主要应用目前以及将来仍然是以增程式电动车为主，尤其是中长途行驶的大中型商用车，如矿车、渣土车、物流车等，如果技术发展成熟，逐步小型化，则可能会慢慢的用到乘用车上面，增加一般电动车的行驶里程。

中国工程院院士杨裕生主张，要用好安全成熟的电池发展节能减排的电动汽车。技术路线方面，建议以微小型车作为纯电动汽车的突破口，既能节能减排，安全性也相对较高;而大中型车则应发展纯电驱动的增程式汽车。他呼吁发展增程式汽车多年。“增程式不是像纯电动汽车的过渡，而是未来的主力。”他表示。杨裕生还认为，增程式汽车有八大优势，不会过充过放，寿命长，磷酸电池比能使用合理，安全性进一步提高，电池少，更容易推销，除此之外还节能，“增程行驶的时候节油率50%以上，它可以不充电就远距离行驶，如果有充电条件，城市百公里的节油率可以到80%以上。”

6 总结

目前我国对增程式电动汽车的各项研究仍处于初步阶段，虽然与国外相比，还有非常大的差距，但是，随着吉利、柳汽等一些大型车企也不断地投入到增程式汽车的研发和生产中来，使我国在增程器技术方面的发展有了较大的进步，与国外的差距正在逐步缩小。增程式电动车因为其油耗低、对环境污染小、基础建设投入少的优点，在目前汽车发展阶段，和其它类型的电动汽车相比，具有十分明显的优势，更受到多家汽车企业的普遍关注，市场前景被十分看好，定会得到大力推广与使用。而做为增程式电动汽车的核心，增程器也一定会迎来更加光辉的明天！

参考文献：

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