增程式电动汽车的发展前景

2020-07-23方杨伟

时代汽车 2020年7期

方杨伟

摘要：随着国家对新能源汽车的大力扶持，国内新能源汽车业得到了前所未有的蓬勃发展。目前新能源电动汽车主要动力源有铅酸电池和锂电池两种，但都面临充电难的问题，以及充电桩少又难找等各种充电不便的困扰，加上最重要的一点是其续航里程非常有限，这个问题困扰了许多想买新能源汽车的用户，他们都在观望和犹豫中，因为新能源汽车虽然耗电量少，非常节能，但是广大用户担心其续航里程这个短板，不敢跑长途，严重制约了新能源汽车市场的发展。基于上面这些市场环境，以及所面临的众多挑战，电动汽车的增程，成了必然的选择，它不仅解决了纯电动汽车里程忧虑问题，还能够充分享受纯电动汽车的优势，充电开车，不用油，加速快，噪声小，非常节能。增程式电动汽车具有以上优点，一定会被广大用户认同，具有广阔的前景。

关键词：增程式电动汽车;增程器;里程忧虑

1 增程式电动汽车概念与定义

增程式电动汽车顾名思义，它是加装了可用来发电的增程器系统的电动汽车。它是一种新能源汽车，它的电池容量较纯电动汽车小;能量可以来源于电池和增程器系统，既可以由电网充电，也可由增程器系统给电池充电，可理解为纯电动汽车的增程。增程式电动汽车首先是电动汽车，只是加装了增程器，可以在行车过程中，电池亏电时，给电池充电以及直接给驱动电机供电，满足用车需求。增程式电动汽车对电池容量要求不高，只需纯电动汽车容量的30-70%，制造成本可大幅度下降;它可以利用电网夜间的“谷电”或利用午间司乘人员的休整间隙充电，白天不足电量由增程器供给，不需要大规模完善的充电设施和充电占用时间。

2 增程式电动汽车的工作原理

增程式电动汽车是由驱动电机直接驱动车辆前进的一种电动汽车，发动机不直接参与驱动;当动力电池电量不足时（一般是30%左右，电池管理系统BMS可以设定限值），增程器开始工作，发动机带动发电机发电，发电机可以给驱动电机直接供电以及给动力电池充电。当动力电池充到一定的SOC值时（一般是80%左右，电池管理系统BMS可以设定限值），增程器就停止工作，进入纯电工作模式。当动力电池耗电后，电量不足时，再次促发增程器工作，从而周而复始的运行。增程器的启停，完全取决于整车控制器（VCU）的控制策略，见图1。

3 增程器的组成及工作原理

高效增程器作为新能源汽车重要的动力组成部分，主要由：增程器控制器、发动机、发动机控制系统（EMS）、电机（ISG）、发电机控制器（GCU）五部分构成，见图2、图3。

3.1 增程器控制器（RECU）

增程器控制器（RECU）是控制整套增程器系统的大脑，它接受整车控制器（VCU）的指令，根据VCU的发电功率请求，增程器控制器（RECU）给发动机控制器（EMS）及发电机控制器（GCU）发送转速和扭矩需求，发动机与发电机根据各自的控制器的指令进行工作，增程器控制器（RECU）对发动机控制系统（EMS）、发动机、电机控制系统（GCU）和电机（ISG）的运行状况进行实时监控，并发送实时的调整指令，通过执行器实现工况的运行，保证系统的安全可靠。

3.2 发动机控制系统（EMS）

发动机控制系统是发动机运行控制的大脑，它运行时接收发动机上所有传感器所发送的信息，还接收增程器控制器的指令，將这些信息分析处理后，通过控制相应的执行器来调整发动机的运行状态，确保发动机的稳定运行;同时满足排放、经济性和动力性要求。发动机控制系统（EMS）运算速度快，可以瞬间测定发动机工况，并根据发动机运行工况和控制MAP图迅速作出响应，控制各执行器正常运行。

3.3 ISG 电机及电机控制器（GCU）

ISG 电机采用永磁同步电机，根据发动机后端面结构，根据发动机的高效MAP 深度拟合的电机设计，使电机的运行处在高效区。电机控制器（GCU）根据增程器控制器（RECU）的CAN 指令，可以对电机实现恒转速或者恒扭矩控制，通过增程器系统优化匹配，调整各功率点的转速、扭矩MAP，使ISG 电机和GCU 在指定工况下高效率运行。

4 纯电动汽车的缺点

（1）同样配置下，比燃油汽车价格高。

（2）续航里程达不到燃油汽车水平。燃油车加满油跑高速时可以跑600公里，电动汽车跑高速普遍达不到标称续航里程，因为在高速下百公里能耗会很高。

（3）电动汽车充电速度慢，快充80%大概要30分钟至60分钟，而加油一般不超过10分钟。

（4）电动汽车充电桩数量少，需要长时间等待。

（5）电动汽车保值率低，电池衰退快。

（6）电动汽车安全性低于燃油汽车，尤其在碰撞、进水等情况下。

（7）电动汽车在低温环境下，电池续航能力下降明显。

5 增程式电动汽车的优点

增程器发电可自动控制到最佳工况，有效的降低了发动机的燃油消耗，使得发动机的性能更加稳定可靠;而电机工作的特点，增程器长时间待机后可以立刻进入工作状态，低转高扭的特性动力性能佳。

与传统油电混合汽车相比，增程式电动汽车排放性能与经济性相当突出，每个功率点都处在最优工况，污染少，热效率高，都处在低油耗区。与纯电动汽车相比，增程式电动汽车的行驶里程大大增加，不需要长时间的充电等待，只要加上油就可以继续运行，具有很大优势。

增程式电动汽车本身就是一辆电动车，既可以外接充电，也可以启动增程器充电。电池充满电之后，可以续航一定里程，可满足上下班代步需求。增程式电动车完全与纯电动汽车相同，都能实现零排放、零污染;另外，增程式电动车还配备了充电机，可以避免白天的用电高峰，在夜间进行蓄电池的充电。

与混合动力汽车相比，增程式电动汽车电池容量更大，纯电状态下（增程器不工作）可以行驶更长的距离，一般而言，增程式电动汽车的电池容量为30-40度之间，纯电续航里程在150-200公里左右。也就是说，只要满电状态出门，平时上下班，基本都不用启动增程器了。如果纯粹是日常代步的话，基本上充电就可以基本满足日常出行的需求。

6 增程器电动车发展趋势

整车的驾乘性能很大程度上受到增程器的性能影响，因此，从技术角度来看，增程器还可以从以下几方面进行提升。

首先，整车动力系统与增程器的有效匹配。根据整车的设计指标，电动汽车所需要的最大功率，匹配合适的增程器，尽可能选择满足要求的小功率发动机，改善增程器的燃油经济性。

其次，提高增程器的发电效率。目前，应用于增程器的电机不成熟，电机厂家都是传统的电动机厂家，在发电领域的应用还缺乏经验，如何才能获得性能优良的高效电能，且满足驱动电机的用电需求的电能还要深入研究。

第三，增程器的结构需要优化。整车空间狭小，需要结构紧凑、体积小巧的增程器与之匹配，以便不改变汽车底盘结构的情况下，实现良好的匹配，可以降低整车制造成本。

7 增程器汽车的发展前景

增程式电动汽车与电动汽车相比，在能源利用效率、价格、使用的方便性等方面均具有明显优势。

目前，在纯电动车的续航里程不足的情况下，增程式电动汽车比纯电动和混合动力车更适合中国国情，它将在10-20 年内稳步发展。当电池的比能量发展到可以满足纯电动汽车的需要时，增程式电动汽车也将是纯电动汽车的理想的补充车型，是可持续发展车型。

参考文献：

[1]叶卫国.增程器电动汽车应用前景分析[J].汽车科技.2013（01）：28-30.

[2]Ben Bear.我为什么看好增程式混动[DB].网络资源.2019.06.06.

[3]六三.三分钟了解增程式电动车[DB].网络资源.2018.10.18.