增程器的原理和發展前景

湛勇剛

寧波潔程汽車科技有限公司 浙江省寧波市 315500

1 增程器總成的組成及原理

增程器是作為純電驅動車輛為增加行駛里程而開發的一套高效發電裝置，其作用是增加車輛行駛里程，并提供車輛需要的輔助動力源（如空調、電池加熱、氣泵等）。目前，增程器根據使用的燃料不同一般可分為燃氣增程器和汽油增程器兩種。這兩種是各有優劣勢，如燃氣增程器是使用天燃氣，天燃氣價格便宜，成本低，單次續航里程長，但是加氣不方便，體積較大，需加裝氣瓶等，投入總成本較高，一般用于中大型車輛。汽油增程器使用的是汽油，汽油價格相對較高，使用成本比燃氣要高，單次續航里程較短，體積較小，但加油方便，加油后可以無限行駛，與汽油車相似，投入成本較低，所以現在普遍被各大車企使用。

增程器根據使用的車型不同，其功率也不相同，一般30～60KW的增程器較多（如圖1，圖2）。

增程器作為新能源車輛的核心動力部分，主要由：發動機、發動機控制器、電機、電機控制器、增程器控制器五部分構成（如圖3，圖4）。

增程器控制器與整車控制進行通信，獲得發電功率需求，通過內部計算，對ECU及GCU提出轉速和扭矩需求并進行動態工況匹配，保證系統效率最優，并對EMS、GCU和ISG的運行狀況進行監控和故障診斷，保證系統的安全可靠運行。

圖1 50KW燃氣增程器數模

圖2 60KW燃氣增程器

圖3 高效增程器總成

圖4 增程器控制系統整體架構

發動機控制單元根據增程器控制器發送的轉速指令，控制整個發動機系統運作。它接收發動機運行時的各個傳感器信息，將這些信息經系統處理后，通過控制相應的器件來確保發動機滿足排放、經濟性和動力性要求。

高效ISG電機及電機控制器GCU，GCU根據增程器控制器CAN指令，實現電機的恒轉速或恒扭矩控制，通過系統優化保證ISG電機和GCU在指定工況下效率最高，系統最高總效率大于96%（如圖5，圖6）。

圖5 電機控制器（GCU）

圖6 ISG電機

2 增程器的優勢

純電池行駛里程不足，“里程焦慮”影響新能源汽車的推廣，增程式電動車可以很好的解決此問題；純電動商用在使用1～2年后，行駛里程逐步減少，無法滿足原行駛線路規劃，希望在原有車輛上增加隨車充電機構；有充電需要而無法建設充電樁的區域，增程器可以作為移動式充電站使用；電池補貼退坡，增程器可以減少電池裝車量，降低整車成本；通過技術創新，高效增程器的使用成本接近純電動汽車，作為新能源汽車發展的一個重要發展方向，將持續發展。

3 增程器的應用

目前增程器主要用在固定式發電裝置、增程式電動車、移動充電車等方面。其中在增程式電動車方面的應用非常廣泛，如增程式輕卡，增程式SUV，增程式電動公交車，增程式客車，增程式出租車等等，所涉及的范圍很大。

4 電動車增程式工作模式

車輛行駛中優先使用電池提供的電能，當電池電量值降到一定值時，增程器會自動啟動提供電能讓車子繼續行駛，增加了車輛行駛里程。

5 增程器未來發展方向

增程器的主要應用目前以及將來仍然是以增程式電動車為主，尤其是中長途行駛的大中型商用車，如礦車、渣土車、物流車等，如果技術發展成熟，逐步小型化，則可能會慢慢的用到乘用車上面，增加一般電動車的行駛里程。

中國工程院院士楊裕生主張，要用好安全成熟的電池發展節能減排的電動汽車。技術路線方面，建議以微小型車作為純電動汽車的突破口，既能節能減排，安全性也相對較高；而大中型車則應發展純電驅動的增程式汽車。他呼吁發展增程式汽車多年。“增程式不是像純電動汽車的過渡，而是未來的主力。”他表示。楊裕生還認為，增程式汽車有八大優勢，不會過充過放，壽命長，磷酸電池比能使用合理，安全性進一步提高，電池少，更容易推銷，除此之外還節能，“增程行駛的時候節油率50%以上，它可以不充電就遠距離行駛，如果有充電條件，城市百公里的節油率可以到80%以上。”

6 總結

目前我國對增程式電動汽車的各項研究仍處于初步階段，雖然與國外相比，還有非常大的差距，但是，隨著吉利、柳汽等一些大型車企也不斷地投入到增程式汽車的研發和生產中來，使我國在增程器技術方面的發展有了較大的進步，與國外的差距正在逐步縮小。增程式電動車因為其油耗低、對環境污染小、基礎建設投入少的優點，在目前汽車發展階段，和其它類型的電動汽車相比，具有十分明顯的優勢，更受到多家汽車企業的普遍關注，市場前景被十分看好，定會得到大力推廣與使用。而做為增程式電動汽車的核心，增程器也一定會迎來更加光輝的明天！