增程式电动汽车发展分析

邱香　李红英

摘 要：近些年，由于国家的大力支持，新能源汽车得到了快速发展。其中增程式电动汽车作为一种新的节能环保型汽车，相比于纯电动汽车来说，增加了一套增程器，发动机始终保持在高效区运行，能量转换效率大幅提高，燃油经济性得到大幅提升。增程式电动汽车拥有纯电动汽车的所有优点，同时还增加了续驶里程，满足了人们的需求，具有广阔的发展前景。

关键词：增程器 电动汽车 发展

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

隨着全球能源需求，环境污染、气候变化等因素，我国近些年大力发展新能源汽车技术，想通过新能源汽车技术的发展，实现弯道超车，达到汽车国际先进水平。在国家及各地政府的支持下，我国新能源汽车技术也得到了快速发展，近几年产销量不断攀升，2018-2019年新能源汽车产销量均超过百万辆。2020年1-4月，我国新能源汽车销量为20.5万辆。截止到2020年4月底，我国新能源汽车保有量有477万辆。新能源汽车主要包括纯电动汽车，混合动力汽车，燃料电池电动汽车，增程式电动汽车、太阳能汽车，氢（天然气）等发动机。其中增程式电动汽车虽然产销量很低，但由于理想ONE的上市，也给新能源汽车市场带来了不一样的冲击。下面就增程式电动汽车的相关内容展开分析。

2 增程式电动汽车的概念

目前，关于增程式电动汽车的官方定义，根据GB/T 19596-2017《电动汽车术语》3.1.1.2.4条，表述如下：一种在纯电动模式下可以达到其所有的动力性能，而当车载可充电储能系统无法满足续航里程要求时，打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能，以延长续航里程的电动汽车，且该车载辅助供电装置与驱动系统没有传动轴（带）等传动连接[1]。

对混合动力汽车有一定了解的朋友们会知道，油电混合动力汽车有很多的类别，想要区分它们又有不同的分类方法。主要的区分方法有两种：一是按照混合动力系统构型进行分类，或者说是按发动机、电机两个动力源的耦合方式分类;二是按照电气化程度来分类，或者说按油电混合比例分类，从燃油汽车跨度到纯电动车。

增程式电动汽车就属于第二种分类，将不同动力系统的汽车按电气化程度从弱到强分为五类：内燃机（ICE）——非插电式混合动力（HEV）——插电式混合动力（PHEV），又分为混合型PHEV（Blend PHEV）与增程式/全电型PHEV（REEV/ AER PHEV）——纯电动（EV）

车辆能源中用电比例逐渐升高：ICE与HEV能量来源于燃油;PHEV来源于燃油与电网;EV完全来源于电网。其中PHEV与HEV虽然同属于混合动力汽车，但是否插电的技术区别就让两者能量来源发生了差异。

3 增程式电动汽车结构及工作原理

增程式电动汽车是电气化程度更高的一类插电式混合动力汽车（PHEV），又可以被定义为全电型插电式混合动力汽车。增程式电动汽车与串联式混合动力电动汽车结构基本相同，图1所示为增程式电动汽车的系统结构。

如图1所示，增程式电动汽车主要的组成主要包括电力驱动系统，电源系统，增程系统。由上图可以看出，不管任何情况下，增程式电动汽车都是由电动机驱动，而增程器只是在需要的时候进行工作。下面介绍其工作过程，主要包含3种工作模式[2]：

（1）纯电动模式

当电池电量充足时，此时相当于纯电动汽车运行，电能从电池输出，通过DC/DC转换器将电能输送给电动机，电动机将电能转换为机械能通过动力传动装置将动力输送给驱动轮，从而驱动汽车运行。

这种模式通过外接插头利用充电桩充电，在动力电池容量范围内车辆可以以纯电模式行驶，此时增程器不工作，只做非正常情况时的备用状态，达到了零排放，完全是一台纯电动汽车。

（2）增程运行模式

这种模式下，夜间利用充电桩为车辆充满电，白天根据行驶里程有计划地使用动力电池的能量，尽量不使用增程器。当电能处于匮乏状态，发动机开始运行，通过发动机控制器控制发动机始终工作在最优工作状态，以获得最好的经济性和排放性能，通过发电机将发动机产生的机械能转化为电能，再通过功率转换器，将电能输送到电池中进行储存。当动力电池电量降低到最低限定值时，启动增程器开启增程模式，通过增程器为动力电池充电（此时增程器不提供驱动力），以增加车辆的续驶里程，在这个过程中可以回收部分制动能量。这种模式可以显著提高节油率，节油率可达50%以上。

（3）混合动力运行模式

这种模式与传统的混合动力模式相似，正常情况下利用车载动力电池提供的电力行驶，当车辆加速或者爬坡的时候，增程器启动，提供部分辅助驱动力用以驱动车辆行驶，同时给动力电池充电，并能够回收部分制动能量，此时增程器工作在最佳功率输出状态，节油率在20%-30%左右。

4 几款增程式电动汽车参数比较

根据中汽中心新能源汽车与财税政策研究室的研究，增程式电动汽车在国内规模很小，累计销售近5000辆。结合表1，几款主要的车型有宝马i3，传祺GA5，理想ONE等增程式电动汽车。从表1中可以看出，增程式电动汽车，配置基本分两种，一种是大电池+小发动机，还有一种是小电池+大发动机。

5 增程式电动汽车的优点

增程式电动汽车主要是在纯电动汽车基础上增加一套增程器。这种组合方式可以看成是大电池+小发动机，或者小电池+大发动机，这点可以结合表格1来的数据来理解。正是由于结合了传统混合动力汽车和纯电动汽车的特质，具有很多优点[2]：

（1）增程式电动汽车在大多数工况下，主要是以纯电模式运行，具有振动噪声低，工作可靠，且增程及混合模式下，发动机一直在高校区运行，整个动力系统的构型简单，能量转换效率大幅提高，燃油消耗处在最经济状态，有害排放也大幅降低。

（2）增程式电动汽车通过增程器可随时对车辆进行充电，所以增程式电动汽车的电池不需要太大，这样整车的成本大幅降低，车辆制造和使用成本也大幅降低。而且，相比纯电动汽车，增程式电动汽车辅助电器设备比如空调的电量消耗，可通过发电机组给空调提供动力，降低了车载电池的消耗，从而延长了车辆续驶里程。

（3）增程式电动汽车所配电池不大，充电时间短，可利用晚间和午间进行休息间隙充电，可以减少充电站等供电设备的建设。

6 增程式电动汽车对新能源汽车产业的意义

尽管目前增程式电动汽车不是最多的，但增程式对新能源产业的发展的积极作用是毋庸置疑的。发展增程式电动汽车的意义有以下几个方面[3]：

（1）迎合消费者需求

目前电池技术还没完全满足消费者对于续驶里程的需求，但已经被市场所接受。为了能够跟传统燃油车相媲美，短中期内（5-10年内），可以通过发展增程式电动汽车来满足消费者的出行需求。传统燃油车以50L的油箱为例，续驶里程大概700公里左右。而增程式电动汽车部分车型纯电加增程累计可以达到500公里，虽然还不及传统车，但从燃油经济性、排放污染等方面，已经远远超过燃油车。增程式电动汽车的能量转换效率很高，这一点也迎合了消费者需求。

相比于纯电动汽车，增程式电动汽车的技术上只增加了增程器部分，控制上难度不大，接近纯电动的驾驶体验也会起到引导市场的作用，促进新能源汽车的发展。

增程式电动汽车不是只有理想汽车。金康、吉利商用车、丽驰已经或即将推出增程式电动汽车;日产的Note增程式电动汽车2022年将在中国推出;卡玛、正道、云度、寶能……等诸多企业都在准备或考虑推出这一车型。

（2）技术相对成熟

从技术层面上来说，车企开发增程式作为过渡车型。需要在电池管理、轻量化、热管理、电驱动等诸多技术上大力投入，而这些技术与纯电动车是共通的，有利于技术积累。此外开发增程式汽车的上游技术与纯电动车接近。增程式电动车同样会促进上游电池产业，以及电机电控的持续发展。

（3）基础设施通用

充电基础设施的扩展。包括增程式在内的插电式混合动力同样需要充电，随着纯电动及插电式混合动力的推广，会持续带 动充电基础设施建设，从而为增程式电动汽车打下基础。

增程式电动汽车可以有效推动新能源汽车产业发展，但增程式电动汽车只能作为近10年左右的一款过渡性新能源汽车，随着性价比及电池技术的提升，增程式电动汽车终将被纯电动及燃料电池电动汽车所取代。

基金项目：江西科技学院开放基金16XTKFYB04

参考文献：

[1]GB/T 19596-2017，电动汽车术语[S].

[2]吴会波，陈新锐，卢仕维，动力电池与新能源汽车[M].西安：西北工业大学出版社2018.

[3]方杨伟.增程式电动汽车的发展前景[J].时代汽车，2020（07）：86-88.