基于增程式電動汽車發展現狀及趨勢研究

甘潤雨 芮闖輝 王彪 謝全程

摘要： 近些年隨著我國對新能源汽車產業的大力扶植，國內新能源汽車得到了空前未有的蓬勃發展，其中純電動汽車續航里程不足，充電時間較長及充電設施等不完善的問題也進一步凸顯。這些問題也阻礙了很多想買新能源汽車的用戶，正是因為以上情況，增程式電動汽車憑借其自身特點和優勢，符合當前廣大消費者的需求，在新能源汽車市場中開辟了另外一條路。

關鍵詞： 增程器;高效;新能源汽車

最近幾年，新能源汽車在國內獲得飛快的發展，正是因為國家政策的大力引導和支持，在 2020 年全年中國新能源汽車產銷量累計分別完成 136.6 萬輛和 136.7 萬輛，從細分車型看，純電動汽車產銷量累計分別完成 110.5 萬輛和 111.5 萬輛，插電式混合動力汽車產銷量累計分別完成 26 萬輛和 25.1 萬輛，燃料電池汽車量累計產銷均完成0.1 萬輛，從數據上可知，我國市場上的新能源汽車大多數還是走的純電動車路線，但是，由于續航里程不足、充電時間較長等問題的仍未解決，導致消費者在使用電動汽車的過程中產生了諸多憂慮。

雖然純電車型相比傳統燃油車使用成本更低，但是純電車型的續航里程和充電時間這兩個至關重要的問題仍無法有效解決。

增程式電動車采用串聯混合動力型結構，屬于插電式混合動力汽車的一種，從表現文字上來看，就是給車輛“增加續航里程”，也就是改善純電動車里程不足的缺點。從它的工作原理來講，增程式電動汽車只依賴電機來輸出動力，驅動車輪，增程器并不會與傳統汽車一樣用來驅動車輪，只是起到發電作用。在電動汽車動力電池中電量饋電時，通過增程器啟動運轉向車輛輸入一定的外部能量，使車輛能夠繼續行駛。此時增程器作為發電機發出的電能輸送給汽車的動力電池進行儲存，儲存的電能用于給電動機來驅動車輪。如此往復，增程發動機將一直處于循環工作狀態，而發動機的啟停，完全取決于蓄電池的電能供給。與“混合動力車既有燃油系統，又有電動系統”不同的是，增程式電動車雖然在長途行車時也需要汽油的配合，但汽油只用于發電，用電力驅動汽車，而非像混動那樣在電力耗盡的情況下用汽油直接驅動汽車，甚至連變速箱都用不著，所以其結構要比混動車以及插電式混動車簡單的多;

而且增程模式下，其發動機一直工作在最佳轉速區間，無頻繁啟停，相比普通混動車節能效率高。

電動車發展高峰的 19 世紀到 20 世紀初，費迪南德·保時捷為了改善純電動汽車 Lohner-Porsche 的續航里程，特意加了一個內燃機來發電，因此被業界稱作最早的增程式電動汽車。但費迪南德·保時捷打造早起的增程式電動汽車只是單純的“技術狂熱”，初衷并非節能減排。增程式電動車重新進入我們的視線是在 2007 年的北美車展上，雪佛蘭沃藍達概念車亮相。但與油電混合動力汽車不同的是，沃蘭達車上的發動機不直接參與動力輸出，而是驅動發電機產生電能供給電動機繼續行駛。這樣約 35 升的油箱容積可以把雪佛蘭達沃藍達的續航里程再提高約 490公里。在城市路況下的百公里油耗為 1.2 升。原理和百年前費迪南德時代的增程電動車原理大致相同。2011 年法蘭克福國際車展上寶馬推出了 i3 純電車型和增程車型，電動機采用了帶有集成電子裝置的混合動力發電機和充電器、同步機。峰值扭矩達到 250Nm，最大輸出功率達到125kW，并且配備了一塊容量為 19kWh 的鋰離子電池組，增程版使用了一個約 0.64L 的直列雙缸汽油發動機，峰值扭矩能達到 56Nm/4500rpm 的動力輸出，最大輸出功率達到了 28kW/5000rpm。i3 增程版的零百加速時間僅為7.9s，滿電情況下綜合續航里程可達 285 公里。與此同時奧迪也不甘下風，幾乎同時推出奧迪A1e-tron 增程版，在純電動行駛模式下，車輛連續續航可達 50 公里，一旦當行程超過 50 公里，A1e-tron 上配備的小型發動機開始對蓄電池進行充電，增加車輛的行駛里程。該發動機排量僅為0.254L，峰值轉 速 可 達 到 5000r/min，帶 動一 個功率 為15kW 的發電機。2014 年，國內車企廣汽傳祺也推出國GA5 增程版，系統中發動機同樣只用來發電而不參與動力輸出，但這款車在 2016 年后就停產了。上面幾款量產的增程式電動車并沒有獲得市場的認可，都因為銷量低迷而逐漸走向停產。

目前國內電動車市場主力軍為純電動車和插電式混動車，增程式車型相對較少。國內近幾年來只有零星幾家車企布局增程式汽車項目。車和家于 2018 年發布其首款增程式電動車“理想 ONE”。2021 年 4 月，第十九屆上海國際汽車展覽會上，華為與賽力斯聯合打造的賽力斯華為智選 SF5 正式上市。6 月份東風旗下高端新能源嵐圖 FREE也正式上市。

增程式車型在增程模式下進入高速巡航狀態由于其能效問題，會造成油耗偏高。而插電式混合動力車型在油耗表現上可圈可點，市區與高速的油耗表現都較好。因為發動機在處于巡航工作時也可以通過電機輔助來調整工作點。不至于像增程式那般偏科。通過以上我們也可以看到增程式車型的一些缺點，它整體的能效其實并不比插電式混合動力要高。另外在造價成本上，因為其本質上還是以電驅為主，所以一般增程式車均會配備大容量的動力電池。這樣成本反而會比插電式混合動力車型要高。另一邊，增程式純電車一直都是使用電機驅動，內燃機只負責默默發電，所以在駕駛體驗的一致性上，增程式更有優勢。

其次，增程式對充電樁的依賴更小。所以未來增程式汽車大有可為。當然增程式自身技術的完善程度以及油耗和環保問題等依然存在，正所謂機遇與挑戰并存。燃油消耗———減半或清潔能源替代。中國工程院院士楊裕生近十年來在各個場合都主張，增程式技術需要得到國家的大力發展和扶持。雖然增程式技術也是需要消耗燃油，但不是我們最終所要達到的目標。楊院士提出如果我國汽車的油耗降到一半以下，這樣年節原油 2 億噸，將提高能源安全，改善環境。我國的汽車強國之路將邁進一大步。

最后，增程式電動汽車技術上即使被攻克，其發展是離不開國家政策的支持。隨著新能源汽車市場的興起，對于純電動車的補貼政府也開始逐年下降。在這樣的政策背景下，增程式電動汽車優點就慢慢顯現出來。國家規定，新獲得的新能源汽車生產資質只能生產純電動汽車和增程式純電動汽車，在純電動汽車市場環境日益惡化的情況下，新能源汽車廠可以把增程式純電動車作為其核心產品中的一個重要選擇。工業和信息化部近日發布的《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）》征求意見稿將增程式電動汽車列為“三縱”，這也是增程式電動汽車首次被列入“三縱”。

參考文獻：

[1]增程式電動汽車技術路線淺析[J].劉金周，吳征，李永康.汽車文摘.2019（07）

[2]增程式電動汽車的概念與設計方案[J].吳韶建，陶元芳.機械工程與自動化.2010（05）