基于增程式电动汽车发展现状及趋势研究 Research on Development Status and Trend of Electric Vehicle Based on Incremental Programming

潘荣星 PAN Rong-xing

摘要： 近些年随着我国对新能源汽车产业的的大力扶植，国内新能源汽车得到了空前未有的蓬勃发展，其中纯电动汽车续航里程不足，充电时间较长及充电设施等不完善的问题也进一步凸显。这些问题也阻碍了很多想买新能源汽车的用户，正是因为以上情况，增程式电动汽车凭借其自身特点和优势，符合当前广大消费者的需求，在新能源汽车市场中开辟了另外一条路。

Abstract： In recent years， with the strong support of the country for new energy vehicles， the domestic new energy vehicles have been unprecedented vigorous development， in which the battery electric vehicle range is insufficient， charging time is long and charging facilities and other imperfect problems are further highlighted. These problems have also troubled many users who want to buy new energy vehicles. In view of the above situation， extended range electric vehicles， with its own advantages and characteristics， meet the needs of the current majority of consumers and become a new force in the current new energy vehicle market.

关键词： 增程器;高效;新能源汽车

Key words： range extender;efficient;new energy vehicle

中图分类号：U463.1                    文献标识码：A                   文章编号：1674-957X（2021）22-0178-02

最近几年，新能源汽车在国内获得飞快的发展，正是因为国家政策的大力引导和支持，在2020年全年中国新能源汽车产销量累计分别完成136.6万辆和136.7万辆，从细分车型看，纯电动汽车产销量累计分别完成110.5万辆和111.5万辆，插电式混合动力汽车产销量累计分别完成26万辆和25.1万辆，燃料电池汽车量累计产销均完成0.1万辆，从数据上可知，我国市场上的新能源汽车大多数还是走的纯电动车路线，但是，由于续航里程不足、充电时间较长等问题的仍未解决，导致消费者在使用电动汽车的过程中产生了诸多忧虑。

虽然纯电车型相比传统燃油车使用成本更低，但是纯电车型的续航里程和充电时间这两个至关重要的问题仍无法有效解决。从实际续航的角度来讲，纯电车很少能突破500公里，而且纯电动汽车的充电时间都是比较长，即便是使用快充，从亏电状态充至80%的电量的也至少需要40分鐘，如果是在家里充电的话没有问题，但是在外面充电就比较麻烦了，这两个缺点也让电动车的活动半径相比传统燃油车型要小不少，长途出行对于电动车来说几乎是不可能的。越来越多的专业人士提出我们应该从新能源汽车目前所遇到的瓶颈来考虑，鼓励和发展不同技术路线的道路，而增程式电动车的出现其实主要解决的就是纯电车型的这两个痛点。

增程式电动车采用串联混合动力型结构，属于插电式混合动力汽车的一种，从表现文字上来看，就是给车辆“增加续航里程”，也就是改善纯电动车里程不足的缺点。从它的工作原理来讲，增程式电动汽车只依赖电机来输出动力，驱动车轮，增程器并不会与传统汽车一样用来驱动车轮，只是起到发电作用。在电动汽车动力电池中电量馈电时，通过增程器启动运转向车辆输入一定的外部能量，使车辆能够继续行驶。此时增程器作为发电机发出的电能输送给汽车的动力电池进行储存，储存的电能用于给电动机来驱动车轮。如此往复，增程发动机将一直处于循环工作状态，而发动机的启停，完全取决于蓄电池的电能供给。与“混合动力车既有燃油系统，又有电动系统”不同的是，增程式电动车虽然在长途行车时也需要汽油的配合，但汽油只用于发电，用电力驱动汽车，而非像混动那样在电力耗尽的情况下用汽油直接驱动汽车，甚至连变速箱都用不着，所以其结构要比混动车以及插电式混动车简单的多;而且增程模式下，其发动机一直工作在最佳转速区间，无频繁启停，相比普通混动车节能效率高。

电动车发展高峰的19世纪到20世纪初，费迪南德·保时捷为了改善纯电动汽车Lohner-Porsche的续航里程，特意加了一个内燃机来发电，因此被业界称作最早的增程式电动汽车。但费迪南德·保时捷打造早起的增程式电动汽车只是单纯的“技术狂热”，初衷并非节能减排。增程式电动车重新进入我们的视线是在2007年的北美车展上，雪佛兰沃蓝达概念车亮相。但与油电混合动力汽车不同的是，沃兰达车上的发动机不直接参与动力输出，而是驱动发电机产生电能供给电动机继续行驶。这样约35升的油箱容积可以把雪佛兰达沃蓝达的续航里程再提高约490公里。在城市路况下的百公里油耗为1.2升。原理和百年前费迪南德时代的增程电动车原理大致相同。2011年法兰克福国际车展上宝马推出了i3纯电车型和增程车型，电动机采用了带有集成电子装置的混合动力发电机和充电器、同步机。峰值扭矩达到250Nm，最大输出功率达到125kW，并且配备了一块容量为19kWh的锂离子电池组，增程版使用了一个约0.64L的直列双缸汽油发动机，峰值扭矩能达到56Nm/4500rpm的动力输出，最大输出功率达到了28kW/5000rpm。i3增程版的零百加速时间仅为为7.9s，满电情况下综合续航里程可达285公里。以此同时奥迪也不甘下风，几乎同时推出奥迪A1e-tron增程版，在纯电动行驶模式下，车辆连续续航可达50公里，一旦当行程超过50公里，A1e-tron上配备的小型发动机开始对蓄电池进行充电，增加车辆的行驶里程。该发动机排量仅为0.254L，峰值转速可达到5000r/min，带动一个功率为15kW的发电机。2014年，国内车企广汽传祺也推出国GA5增程版，系统中发动机同样只用来发电而不参与动力输出，但这款车在2016年后就停产了。上面几款量产的增程式电动车并没有获得市场的认可，都因为销量低迷而逐渐走向停产。

目前国内电动车市场主力军为纯电动车和插电式混动车，增程式车型相对较少。国内近几年来只有零星几家车企布局增程式汽车项目。车和家于2018年发布其首款增程式电动车“理想ONE”。2021年4月，第十九届上海国际汽车展览会上，华为与赛力斯联合打造的赛力斯华为智选SF5正式上市。6月份东风旗下高端新能源岚图FREE也正式上市。

以理想ONE为例，其续航里程能够达到800公里。正是因为配备一台1.2T三缸发动机和容量为45升的油箱，再加上在纯电情况下综合续航里程能达到180公里。但其综合燃油消耗量每百公里大概7升上下，虽然这对于一辆大型7座SUV来讲，油耗水平算是比较低的，但是作为一辆新能源汽车，百公里耗油进7升，其环保性如何确实值得商榷。国外品牌中宝马i3虽然使用的是0.7L双缸发动机，但增程模式下油耗为5.35L/100km，油耗表现其实也并不乐观。这也是增程式电动汽车自身技术的一个弊端，增程式电动车需要能量转换（油转电），这个转换过程容易造成能量损失。

增程式车型在增程模式下进入高速巡航状态由于其能效问题，会造成油耗偏高。而插电式混合动力车型在油耗表现上可圈可点，市区与高速的油耗表现都较好。因为发动机在处于巡航工作时也可以通过电机辅助来调整工作点。不至于像增程式那般偏科。通过以上我们也可以看到增程式车型的一些缺点，它整体的能效并其实并不比插电式混合动力要高。另外在造价成本上，因为其本质上还是以电驱为主，所以一般增程式车均会配备大容量的动力电池。这样成本反而会比插电式混合动力车型要高。另一边，增程式纯电车一直都是使用电机驱动，内燃机只负责默默发电，所以在驾驶体验的一致性上，增程式更有优势。其次，增程式对充电桩的依赖更小。所以未来增程式汽车大有可为。当然增程式自身技术的完善程度以及油耗和环保问题等依然存在，正所谓机遇与挑战并存。

燃油消耗——减半或清洁能源替代。中国工程院院士杨裕生近十年来在各个场合都主张，增程式技术需要得到国家的大力发展和扶持。虽然增程式技术也是需要消耗燃油，但不是我们最终所要达到的目标。杨院士提出如果我国汽车的油耗降到一半以下，这样年节原油2亿吨，将提高能源安全，改善环境。我国的汽车强国之路将迈进一大步。当然纯电动车未必是最终目标，电池体积大，装配多，耗电大。特斯拉就因为耗电过高，相应的排放严重，就曾在新加坡受到相关监管机构处罚。所要未来新能源汽车应考核全过程的节能减排。增程式电动车不一定需要烧油，而是烧其他清洁能源，比如乙醇，不增排CO2。

车企——寻找安静、高效的增程器。目前在增程式电动车上，如何高效，出色的能将发动机和控制系统与之匹配”的企业凤毛麟角。理想ONE使用的也不过是一台技术过时的三缸发动机，好的增程器产品在市场上基本没有。本来在燃油发动机设计上，国内的技术相对于较弱，而且传统燃油车发动机与适合增程式的发动机也是大不相同，效率低、噪音大是比较突出的问题。“国内找不到资源，只能从国外引入，这又涉及成本和成熟度不足的问题，这些困难不仅存在于国内车企，也是国际车厂所要面对解决的。即使我们开发出了高效，节能、静音、舒适的增程器，车企还必须掌握经济、合理的的车辆结构布置型式，把增程器和散热系统、动力电池等如何组合起来，实现性能平衡是需要解决的一大难题。与传统发动机相比，增程式的运行工况相对比较简单，技术开发难度也相对较低。发动机与增程器的工况是不完全一样，开发高效，节能并适合增程式的发动机去摆在各大车企面前的难题，车企应加大对这方面的研发投入。

最后，增程式电动汽车技术上即使被攻克，其发展是离不开国家政策的支持。隨着新能源汽车市场的兴起，对于纯电动车的补贴政府也开始开始逐年下降。在这样的政策背景下，增程式电动汽车优点就慢慢显现出来。国家规定，新获得的新能源汽车生产资质只能生产纯电动汽车和增程式纯电动汽车，在纯电动汽车市场环境日益恶化的情况下，新能源汽车厂可以把增程式纯电动车作为其核心产品线的一个重要选择。工业和信息化部近日发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》征求意见稿将增程式电动汽车列为“三纵”，这也是增程式电动汽车首次被列入“三纵”。此次增程式电动汽车能进入征求稿，表明其自身具备纯电动汽车所没有的优点，市场机会较大。2020年新能源补贴政策全面取消，中国市场上的增程式电动汽车也有望迎来一个发展窗口。

目前纯电动车想要完全替代传统汽车还有很长一段路程要走，充电时长，续航里程、充电桩覆盖范围等，也是纯电动车目前的不足。此外插电式混合动力存在技术门槛的问题，增程式是在混合动力和增程式之间取了一个比较好的平衡点。增程式电动车的到来，在一定程度解决里程焦虑，现阶段不失为消费者的一个新选择。

综上所述，增程式电动车能在新能源汽车市场崭露头角，其自身的优势也是可圈可点，厂家不断改进相关技术，在政策利好的情况下，相信增程式电动汽车在市场上将会有一个美好的前景。

参考文献：

[1]吴韶剑，陶元芳.增程式电动汽车的概念与设计方案[J].机械工程与自动化，2010.

[2]胡明寅.增程式电动车动力系统设计及能效优化研究[J].2012.

[3]刘金周，吴征，李永康.增程式电动汽车技术路线浅析[J].汽车文摘，2019-07-05.