增程式电动汽车应用前景分析

叶卫国

（宁波吉江汽车制造有限责任公司，宁波 315104）

众所周知，纯电动汽车受目前动力电池比能量较小、价格高等因素的影响，续驶里程不能满足远距离出行和公交车日行驶里程的需要。为解除人们对纯电动汽车续驶里程较短的 “里程焦虑”，在纯电动汽车上减少电池组的配置，加装一套由“内燃机+发电机”组成的车载发电机组，随时可为车辆补充电能，达到延长车辆续驶里程的目的。增程式电动汽车应用和发展前景如何，本文就此进行了分析和探讨。

1 增程式电动汽车结构简析

增程式电动汽车(E-REV)通常都搭载有动力电池组和一个由“内燃机+发电机”组成的辅助动力系统（即车载发电机组，又称增程器，简称APU）。增程式电动汽车与纯电动汽车和串联式混合动力电动汽车一样采用纯电驱动的方式工作，与插电式（Plugin）［1，2］混合动力汽车一样可以外接插电，车辆典型结构见图1。

从图1中可以看出，在系统结构中移除增程器及车载燃油箱部分，该车就是一款典型的纯电动汽车。在实际应用时，还可以根据客户选择是否需要加装增程器系统来进行车型设计，当动力电池比能量提升到较高水平后，即可取消增程器配置。

2 增程式电动汽车的三种工作模式

通常情况下，当车载动力电池组有足够的能量时，增程式电动汽车驱动电机的动力全部来源于车载电池组。在一定的行驶距离内与纯电动汽车相同，为“零排放、零油耗、低噪声”。在动力电池组能量消耗到设定的DOD状态下，车载发电机组自动启动，协同动力电池组一起工作，为车辆提供不间断的电能，增加车辆的续驶里程，使车辆能够工作至下一次计划充电的时间节点［3］。增程式电动汽车可以通过系统的设定使其按照以下三种不同模式进行工作。

a）纯电动工作模式。使用外部充电桩或者家用电源插座为车辆充电，在动力电池组的容量范围内车辆采用纯电动模式运行，与纯电动汽车相同。

b）混合动力模式［4］。完全依靠车载发电机组提供电能，动力电池组起到储能、车辆起步、加速助力和制动能量回收的作用，与串联式混合动力电动车工作原理相同。

c）增程式工作模式［5］。车辆先使用通过充电桩或者家用电源插座获得的电能，然后再使用车载发电机组所提供的电能来驱动车辆行驶，达到延长车辆续驶里程的目的。

通过对增程式电动车三种工作模式进行分析，可以看出增程式电动车完全不同于纯电动车和串联式混合动力车（非插电式），它所具有的c工作模式正是它与纯电动车和串联式混合动力车（非插电式）的不同之处。

3 增程式电动汽车具有高节油率和低成本的优势

增程式电动汽车配备的辅助动力系统 (APU)中的小型内燃机唯一作用是带动发电机发电。在发电工况时，内燃机被设定在最佳的运行区间工作，输出恒定的功率和扭矩，实现油—电能量转化过程，此时内燃机工作效率、排放、可靠性等均处在最佳工作状态，系统具有较高的节油率［6］。

增程式电动车的生产及使用成本低，其可以通过车载发电机组随时对车辆进行补充充电，因此车载动力电池只需配置同级别纯电动车电池用量的30%～40%。增程器系统和动力电池组共同工作时，车载动力电池组充放电倍率大大降低，这样有利于延长电池组的使用寿命和使用周期，车辆制造和使用成本也因此得以大幅降低。

由于增程式电动车通常配置的电池组容量较小，充电所需时间减少，因此可以利用小功率充电桩（或家用插座）进行充电，不必采用更换电池的方法来“换电”，节约了换（充）电站建设和“换电”所需的人工成本。

4 增程式电动汽车的应用实例及前景展望

美国通用汽车推出的雪佛兰沃蓝达 （Volt）增程式电动轿车，该车获得了 “Motor Trend杂志2011年度车型”、“2011北美年度车型”和“2011沃德全球十佳发动机”等重量级奖项，现已登陆中国市场。奇瑞是国内最早研制增程式轿车的企业，2010年，奇瑞汽车自主研发了瑞麒M1-REEV增程型电驱动汽车，搭载了功率为15 kW的转子发动机作为增程器动力源，系统采用高度集成化设计、智能化控制等技术，使整车在行驶中具备低噪声、低振动、低油耗、高效率、多燃料等优势。该车为消费者设计了多种可选择的行驶模式，最大续航里程可达350 km以上。

国内客车生产企业也已将增程式电动车技术应用于大型公交客车，并列入了国家新能源示范运行推荐车型目录，车辆已经投入公交线路运行。以下简要介绍一款国外增程式轿车及国产12 m增程式城市客车的系统配置情况及有关技术参数。

国外某型增程式轿车：5门4座、前轮驱动、外形尺寸（长×宽×高）为 4 404×1 798×1 430mm、总质量1 700 kg。装有一台排量1.4 L、功率为62 kW汽油发动机。车载发电机功率55 kW，驱动电机功率111 kW，扭矩370 Nm，装有制动能量回收装置。锂离子动力电池(LG)，电池组总容量 16 kWh，质量198 kg。电池质保期为8年/16万km。最高车速160 km/h，0~100 km/h加速时间9 s。外接充电时间为4 h，一次充电续驶里程60 km，增程模式下续驶里程可达550 km。

从以上数据中可以看出，该款增程式轿车各项动力性能指标与普通轿车基本相同，但其配置的发动机功率却远小于普通轿车。车辆通常只需通过夜间对车辆进行补充充电，即可满足1~2天节能环保出行的需求。在其增程式工作模式下，可以满足长途出行的需求。

国产某型号12 m增程式城市客车：外形尺寸（长×宽×高）为 12 000×2 550×3 300 mm、总质量18 000 kg。装有一台排量2.77 L、功率为88 kW柴油发动机。车载发电机功率28 kW，驱动电机功率100 kW，扭矩1 005Nm，装有制动能量回收装置。国产锂离子电池，电池组总容量161.4 kWh，质量1 950 kg。电池的质保期为3年/15万km。最高车速80 km/h，0~50 km/h加速时间小于23 s。外接充电时间3 h，一次充电续驶里程120 km，增程模式下续驶里程可达300 km。

此款增程式城市客车所配备的电池组容量较大，一次充电可以满足公交车约80%日行驶里程的需求，其余用电通过增程器发电来补充。

比较上述两种车型的增程器设计，轿车配装的排量1.4 L、功率为62 kW汽油发动机，车载发电机功率为55 kW。12 m增程式城市客车装有一台排量2.77 L、功率为88 kW的柴油发动机，车载发电机功率为28 kW。两者相比，后者在增程器系统发动机功率利用上还存在较大差距。此外，大客车配置了高容量的电池组，导致了车辆制造成本上升。

增程式电动汽车技术方案已经在轿车和大型公交客车成功应用，通过以上使用案例进行分析得出，增程式电动汽车技术方案可以进一步推广应用于诸如校车、邮政车、环卫车、团体旅游车、专用汽车以及各种工程机械上。

5 增程式电动汽车的属性

依据现行国家标准 GB/T 19596-2004 《电动汽车术语》中对纯电动汽车(BEV)的表述为：“由电动机驱动的汽车。电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置”。对混合动力（电动）汽车（HEV）的表述是：“能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车：可消耗的燃料及可再充电能／能量储存装置。对串联式混合动（电动）汽车（SHEV）的表述是，车辆的驱动力只来源于电动机的混合动力（电动）汽车”［7］。按照国标的定义，增程式电动汽车既使用从外部获得的电能，也使用“可消耗的燃料”，使用纯电驱动，因此，增程式电动汽车是一种可插电的串联式混合动力（电动）汽车。

6 结语

即将颁布的我国 《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》将纯电动汽车（纯电驱动）作为我国汽车工业转型的主要战略取向［8］。现今各国电动汽车发展之路，基本上都经历了从普通混合动力车到插电式混合动力车，再到增程式电动车，进而向纯电动车型过渡的发展路径［9］。

我国对增程式电动汽车的研发尚处于起步阶段，在增程式电动汽车的研发过程中，需要综合考虑车辆的不同用途、不同使用特点及使用环境等方面的因素，特别要重视对增程器系统匹配、节能机理、动力电池（容）工作特性、整车控制策略、车辆安全性及可靠性等方面进行更深入的研究。

增程式电驱动汽车具有低成本、节油率高、低排放、基础设施投入少等诸多优点，在动力电池技术瓶颈尚未解决之前，是向纯电动车过渡的最佳技术方案。因此必将会受到社会各界的广泛重视，得到普及推广和应用。

［1］Antoni Szumanowski.混合电动车基础［M］.陈清泉，孙逢春，译.北京：北京理工大学出版社，2001.

［2］李兴虎.混合动力汽车结构与原理［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［3］吴韶建，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，（5）：209-210.

［4］胡骅，宋慧.电动汽车［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［5］佚名.通用汽车推出增程型电动汽车［N］.经济导报，2009(1):62-67.

［6］杨裕生.增程式电动车具有较强的过渡优势［N］.经济日报，2010.5.25，(14).

［7］GB/T 19596-2004《电动汽车术语》［S］.

［8］2011年《节能与新能源汽车年鉴》［M］.北京：中国经济出版社，2011.

［9］ Tate，E.D.et al.The Electrification of the Automobile:From Conventional Hybrid，to Plug-in Hybrids，to Extended-Range Electric Vehicles［J］.2008 SAE International World Congress，2008.