增程式電動汽車產業淺析

李永康 劉金周 吳征

【摘 ?要】新能源汽車是未來汽車產業轉型發展的重要方向。我國新能源汽車前期發展取得了突出的成績，產銷量位居世界首位。但目前產業發展正面臨新形勢，未來一段時期內將由“政策驅動”轉向“政策+市場雙驅動”。到2021年購置補貼完全退出后的后補貼時代，如何保障新能源汽車產業的健康、可持續發展，值得人們共同思考，開發什么類型的產品才能更好地滿足消費者的需求，值得行業企業考慮。

【Abstract】The new energy vehicle is an important direction for the transformation and development of automobile industry in the future. China has made outstanding achievements in the early development of new energy vehicles， with the production and sales volume ranking the first in the world. However， the current industrial development is facing a new situation. In the future， it will change from "policy driven" to "policy + market driven". In the post subsidy era after the purchase subsidy completely exits in 2021， how to ensure the healthy and sustainable development of the new energy automobile industry is worthy of people's consideration. What kind of products can be developed to better meet the needs of consumers is worthy of consideration by industry enterprises.

【關鍵詞】新能源汽車;增程式電動汽車;增程器

【Keywords】new energy vehicle; add-program electric vehicle; add range device

【中圖分類號】】U469.72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）01-0048-03

1 引言

增程式電動汽車一直是國家重點鼓勵發展的新能源汽車技術路線之一，但前幾年發展的速度是遠低于純電動汽車的，其中有購置補貼、特殊路權等相關支持政策力度稍顯不足的原因，也有分類方式、測試規范有待完善和增程式產品自身的一些因素。

針對增程式電動汽車的技術路線，在行業內一直存在爭議。部分行業知名院士專家一直在呼吁發展增程式技術路線，眾多企業也陸續加快布局和發展增程式電動汽車，媒體對增程式的發展及管理分類也一直有所爭論。

隨著購置補貼的退出，后補貼政策體系的重新構建和2035年規劃的加快制定，增程式電動汽車憑借其無里程焦慮、電池用量少、不依賴充電基礎設施、綜合油耗低等特點，可能會實現快速增長。最近一段時間，萬鋼、歐陽明高等行業專家正呼吁“及時推動插電式向增程式方向發展”，吉利、車和家等企業也在加快研發布局增程式電動汽車。

增程式電動汽車的大規模推廣仍然存在一些問題，如分類方式的合理性、油耗測試方式的適用性，以及在使用環節的政策障礙等。

2 增程式電動汽車的發展歷程

2.1 20年前增程式電動汽車開始復興

1990年代，汽車電動化發展趨勢明顯。日本雖緊盯美國政策，但在技術路線上并不激進，本田專注于清潔發動機，豐田則做出了一款經典的混合動力汽車普銳斯（Prius），2003年到2007年，這一代普銳斯賣出了30萬輛。日本的日產為了對抗豐田的普銳斯的THS系統，研究了e-Power混動系統，該系統用一個小型汽油發動機給一個小電池組充電，然后電池供電給電機驅動車輛。

之后，美國通用汽車推出了沃藍達（Volt）車型，既有內燃機也能充電，發動機直接驅動車輪。通用Volt的發動機與車輪之間有離合器，通過設計的一種控制策略，使發動機永遠不驅動車輪。

德國推出寶馬i3，油箱通過軟件由10L強行限制為7.2L，燃油續航120km，而純電續航116km。

2.2 中國市場增程式電動車開始起步

從第一代沃藍達開始，增程式電動汽車在北美市場發展得相對平穩，第一代Volt整個生命周期銷量超過了10萬臺。2016年推出第二代沃藍達，年均銷量2萬輛左右，之后還以“別克Velite 5”的名稱進入中國市場并國產化。只是由于中國市場并不區分插電式混合動力汽車（PHEV）和增程式電動汽車（EREV），這很大程度阻礙了增程式電動車在國內的普及。

當前，由于純電動汽車存在一些如里程等方面的焦慮，增程式電動汽車開始回歸到主流視野。在2019年的上海車展上，增程式電動汽車產品有理想ONE、Karma、Revero GT、金康賽力斯SF5增程型等。隨著中國成為全球新能源汽車的第一大市場，增程式電動汽車浪潮或將以中國市場為中心。

3 國內外企業布局

3.1 國外企業規劃及布局

在國外，如通用、日產等巨頭整車企業在增程式技術研發和產品開發方面均進行了較多的規劃和布局。

日產在增程式技術路線的布局主要通過整合發動機、發電機、電池、逆變器及電機的動力總成系統e-Power展開。2016年11月，搭載e-Power技術的首款車型Note在日本上市，憑借良好的性能和出色的節能減排效果，Note上市11個月，在日本累計銷量超過10萬輛，后來一度成為2018年度日本市場最暢銷車型，e-Power技術也因此在日本市場得到了充分的驗證和肯定。為加快e-Power導入中國市場，日產通過與東風合作將e-Power系統實現國產化。2019年7月5日，東風汽車“日產電驅動電機國產化”戰略項目落戶湖北武漢經開區，將由東風電驅動主導生產e-Power驅動電機和電機控制單元。項目總投資超10億元，預計2023年達到年30億元的產值規模。根據日產規劃，到2022年將實現每年銷售100萬輛新能源汽車和e-Power車型，中國市場銷量占30%。

通用布局增程式技術最早是在2007年，發布了一款沃藍達概念車，這也是繼純電動車型EV1之后通用開發的第二款新能源車的雛形。

2010年，第一代沃藍達開始在美國銷售，搭載了Voltec混合動力系統，采用一臺小型發動機（增程器）和兩臺電動機對車輛進行驅動，發動機僅僅用于發電，不直接提供動力，動力通過較大功率的電動機提供，而較小功率的電動機也是用作發電。

上市以來，沃藍達在美國市場銷量較好，據相關數據顯示，2012年，沃藍達共銷售30090輛，而后續推出的第二代沃藍達也在2016年創造了28296輛的市場銷售成績。

2017年，通用以別克Velite 5的身份將沃藍達導入中國并實現國產化，搭載了一套由1.5L發動機和電動機所組成的混動系統，以及配備了容量為18.4kWh的電池組，并能實現最大約676km的續航里程。

寶馬于2013年7月在北京、倫敦、紐約同步推出新能源車型i3，共包含純電動和增程式兩種動力類型。其中，增程式版車型搭載了一款0.6L兩缸發動機，當汽車電池電量不足時與發電機配合為電池充電，綜合續駛里程為340km。2014年9月，寶馬i3正式在中國上市，兩款車型的售價分別為44.98萬元和51.68萬元（增程式）。

但后來由于較為昂貴的售價，i3并沒有在國內市場收到較好的回應，尤其是增程式車型，市場銷量更不理想，這也令寶馬開始逐漸放棄增程式路線。根據公開資料顯示，歐洲市場將停產新款i3的增程式版本，只銷售純電車型。

3.2 國內企業規劃及布局

在國內，如車和家、金康等乘用車企業正在探索增程式電動汽車技術路線，以應對未來多元化發展的市場趨勢。與此同時，也有吉利商用車、陜汽等正在加快布局增程式商用車的開發，進一步提升商用車節能減排水平。

車和家最先布局的兩款車型中，則含有增程式技術路線，旨在打造切實滿足消費者需求的產品。2018年10月，車和家發布旗下首款SUV，搭載增程式電動驅動系統，綜合續航里程超過700km。

金康SERES于2019年4月發布SF5車型，擁有純電和增程電動兩個版本，其中增程式版本的純電續駛里程達150km，并配以高效能增程系統，通過控制系統能夠讓增程器始終保持在高效的運轉區間，使整車動力、能耗、NVH達到最佳平衡。

吉利商用車于2016年10月成立遠程汽車品牌，并將增程式作為商用車發展的長期技術路線方向，在純電動的基礎上通過增加增程器以提升續航里程。2018年11月，吉利商用車旗下遠程汽車搭載e-GAPF動力系統的首款增程式輕卡產品RE500上市銷售，售價21.99萬元，配備1.5T汽油增程器，綜合續航里程可達500km。在推出增程式產品的基礎上，吉利商用車計劃開發更高效的增程器，目標實現40%的節油率水平，以進一步降低貨車運營成本。

陜汽早在2011年就已開始增程式重卡的技術研發，所主導的“增程式純電動重型商用車開發”項目入選2012年度863計劃。2017年12月，陜汽重卡2018商務年會上，陜汽推出首款增程式純電動載貨車——L6000，搭載由柴油增程器、鋰電池、AMT變速箱構成的動力系統。

除了整車企業，一些零部件企業也在布局增程式電動汽車，主打高性能增程器產品。

東安動力于2015年，聯合北汽申報“增程式乘用車用實用新型發動機開發及整車應用”項目，并通過國家科技部專家評審，成為了國家科技支撐計劃支持的車用增程器項目。此增程器項目采用東安動力DAM10發動機，利用企業工程開發基礎和高校理論研究能力優勢互補，引進多項發動機先進技術，最終實現增程器與驅動系統一體化設計和整車集成化控制，性能指標達到國際先進水平，適合于乘用車的專用增程器產品。

項目開發完成后，將在北汽A/B級電動轎車平臺上推廣應用，形成產業化，為大力開拓新能源汽車市場打下了良好基礎。蘇州達思靈最早在2012年布局車用增程器的開發，隨著幾年時間的技術迭代與市場布局，已開發出并面向汽油、柴油和天然氣等不同車型，包含3kW、8kW、15kW、20kW、30kW和60kW等不同功率的增程器供應于市場，且掌握了模塊化、平臺式開發技術，以實現快速開發更多規格的增程器。

2014年，達思靈與奇瑞新能源簽訂采購協議，正式成為了奇瑞新能源汽車的增程器固定供應商，至今已累計配套3kW/72V增程器達3600套。

4 各技術路線技術特點分析

4.1 純電動汽車

純電動汽車的動力系統主要包含有電池系統、動力電機、充電系統及控制器等。其中，電池系統是純電動汽車的重要組成模塊，也是車輛動力的提供源，其質量及儲存電能的性能直接影響車輛續航能力，且占據整車成本較大的比例。

因此，純電動汽車的性能及成本水平很大程度上受到動力電池技術和成本的影響。目前來看，純電動汽車仍存在續駛里程不足、成本較高、對政策依賴程度較大等劣勢，但由于充電費用較低，使得純電動汽車在使用過程中的經濟性較好。

4.2 插電式混合動力汽車

插電式混合動力汽車搭載發動機、電機以及能夠滿足一定續駛里程的動力電池（GB/T 32694—2016《插電式混合動力電動乘用車技術條件》要求為50km），一般有兩種行駛狀態：一是純電行駛，由動力電池驅動電機來為車輛提供動力，發動機不參與動力輸出;二是混合動力行駛，由發動機和電機共同為車輛提供動力，且通過設置SOC值，可使得發動機進行發電，以保持動力電池電量平穩。

插電式混合動力汽車在電量充足時，綜合能耗較低，經濟性較好，但若電池電量不足，則相當于負載一個較重的電池包行駛，則綜合能耗較高，經濟性較差。

4.3 增程式電動汽車

增程式電動汽車搭載發動機、電機以及動力電池等，動力輸出一直由電機完成，發動機不參與動力輸出，而是通過與發電機組成增程器用于發電為電機提供電能[1]。增程式電動汽車一直保持純電驅動行駛狀態，并由動力電池提供電能，當電量不足時，增程器可為動力電池進行充電，也能夠直接為電機提供電能。

增程式電動汽車的技術難點在于增程器，其功率密度、發電效率等性能對整車能耗、排放水平等影響較大。

4.4 普通混合動力汽車

普通混合動力汽車是由燃油發動機和電機共同為車輛提供動力，該技術路線一般被視為節能技術，而非中國定義的新能源汽車，其本質在于通過給燃油發動機匹配電機從而降低油耗。通過合理優化發動機和電機的動力匹配，使得發動機能夠在不同工況下時刻保持在最佳工作區域，提高燃油效率。

普通混合動力汽車往往搭載一塊小的電池，因此，電池成本較少，其技術難點在于通過優化機電耦合系統以實現最佳能耗。

4.5 燃料電池汽車

燃料電池汽車可以通過搭載的燃料電池系統將氫能直接轉化為電能用于驅動車輛，具有轉化效率高、續駛里程長、氫氣加注時間短等優點。但是，燃料電池汽車技術尚未成熟，且成本較高、加氫站數量少，目前仍處于示范推廣階段。

【參考文獻】

【1】劉金周，吳征.增程式電動汽車技術路線淺析[J].汽車文摘，2019（07）：52-55.