基于增程式电动汽车发展现状及趋势研究

甘润雨 芮闯辉 王彪 谢全程

摘要： 近些年随着我国对新能源汽车产业的大力扶植，国内新能源汽车得到了空前未有的蓬勃发展，其中纯电动汽车续航里程不足，充电时间较长及充电设施等不完善的问题也进一步凸显。这些问题也阻碍了很多想买新能源汽车的用户，正是因为以上情况，增程式电动汽车凭借其自身特点和优势，符合当前广大消费者的需求，在新能源汽车市场中开辟了另外一条路。

关键词： 增程器;高效;新能源汽车

最近几年，新能源汽车在国内获得飞快的发展，正是因为国家政策的大力引导和支持，在 2020 年全年中国新能源汽车产销量累计分别完成 136.6 万辆和 136.7 万辆，从细分车型看，纯电动汽车产销量累计分别完成 110.5 万辆和 111.5 万辆，插电式混合动力汽车产销量累计分别完成 26 万辆和 25.1 万辆，燃料电池汽车量累计产销均完成0.1 万辆，从数据上可知，我国市场上的新能源汽车大多数还是走的纯电动车路线，但是，由于续航里程不足、充电时间较长等问题的仍未解决，导致消费者在使用电动汽车的过程中产生了诸多忧虑。

虽然纯电车型相比传统燃油车使用成本更低，但是纯电车型的续航里程和充电时间这两个至关重要的问题仍无法有效解决。

增程式电动车采用串联混合动力型结构，属于插电式混合动力汽车的一种，从表现文字上来看，就是给车辆“增加续航里程”，也就是改善纯电动车里程不足的缺点。从它的工作原理来讲，增程式电动汽车只依赖电机来输出动力，驱动车轮，增程器并不会与传统汽车一样用来驱动车轮，只是起到发电作用。在电动汽车动力电池中电量馈电时，通过增程器启动运转向车辆输入一定的外部能量，使车辆能够继续行驶。此时增程器作为发电机发出的电能输送给汽车的动力电池进行储存，储存的电能用于给电动机来驱动车轮。如此往复，增程发动机将一直处于循环工作状态，而发动机的启停，完全取决于蓄电池的电能供给。与“混合动力车既有燃油系统，又有电动系统”不同的是，增程式电动车虽然在长途行车时也需要汽油的配合，但汽油只用于发电，用电力驱动汽车，而非像混动那樣在电力耗尽的情况下用汽油直接驱动汽车，甚至连变速箱都用不着，所以其结构要比混动车以及插电式混动车简单的多;

而且增程模式下，其发动机一直工作在最佳转速区间，无频繁启停，相比普通混动车节能效率高。

电动车发展高峰的 19 世纪到 20 世纪初，费迪南德·保时捷为了改善纯电动汽车 Lohner-Porsche 的续航里程，特意加了一个内燃机来发电，因此被业界称作最早的增程式电动汽车。但费迪南德·保时捷打造早起的增程式电动汽车只是单纯的“技术狂热”，初衷并非节能减排。增程式电动车重新进入我们的视线是在 2007 年的北美车展上，雪佛兰沃蓝达概念车亮相。但与油电混合动力汽车不同的是，沃兰达车上的发动机不直接参与动力输出，而是驱动发电机产生电能供给电动机继续行驶。这样约 35 升的油箱容积可以把雪佛兰达沃蓝达的续航里程再提高约 490公里。在城市路况下的百公里油耗为 1.2 升。原理和百年前费迪南德时代的增程电动车原理大致相同。2011 年法兰克福国际车展上宝马推出了 i3 纯电车型和增程车型，电动机采用了带有集成电子装置的混合动力发电机和充电器、同步机。峰值扭矩达到 250Nm，最大输出功率达到125kW，并且配备了一块容量为 19kWh 的锂离子电池组，增程版使用了一个约 0.64L 的直列双缸汽油发动机，峰值扭矩能达到 56Nm/4500rpm 的动力输出，最大输出功率达到了 28kW/5000rpm。i3 增程版的零百加速时间仅为7.9s，满电情况下综合续航里程可达 285 公里。与此同时奥迪也不甘下风，几乎同时推出奥迪A1e-tron 增程版，在纯电动行驶模式下，车辆连续续航可达 50 公里，一旦当行程超过 50 公里，A1e-tron 上配备的小型发动机开始对蓄电池进行充电，增加车辆的行驶里程。该发动机排量仅为0.254L，峰值转 速 可 达 到 5000r/min，带 动一 个功率 为15kW 的发电机。2014 年，国内车企广汽传祺也推出国GA5 增程版，系统中发动机同样只用来发电而不参与动力输出，但这款车在 2016 年后就停产了。上面几款量产的增程式电动车并没有获得市场的认可，都因为销量低迷而逐渐走向停产。

目前国内电动车市场主力军为纯电动车和插电式混动车，增程式车型相对较少。国内近几年来只有零星几家车企布局增程式汽车项目。车和家于 2018 年发布其首款增程式电动车“理想 ONE”。2021 年 4 月，第十九届上海国际汽车展览会上，华为与赛力斯联合打造的赛力斯华为智选 SF5 正式上市。6 月份东风旗下高端新能源岚图 FREE也正式上市。

增程式车型在增程模式下进入高速巡航状态由于其能效问题，会造成油耗偏高。而插电式混合动力车型在油耗表现上可圈可点，市区与高速的油耗表现都较好。因为发动机在处于巡航工作时也可以通过电机辅助来调整工作点。不至于像增程式那般偏科。通过以上我们也可以看到增程式车型的一些缺点，它整体的能效其实并不比插电式混合动力要高。另外在造价成本上，因为其本质上还是以电驱为主，所以一般增程式车均会配备大容量的动力电池。这样成本反而会比插电式混合动力车型要高。另一边，增程式纯电车一直都是使用电机驱动，内燃机只负责默默发电，所以在驾驶体验的一致性上，增程式更有优势。

其次，增程式对充电桩的依赖更小。所以未来增程式汽车大有可为。当然增程式自身技术的完善程度以及油耗和环保问题等依然存在，正所谓机遇与挑战并存。燃油消耗———减半或清洁能源替代。中国工程院院士杨裕生近十年来在各个场合都主张，增程式技术需要得到国家的大力发展和扶持。虽然增程式技术也是需要消耗燃油，但不是我们最终所要达到的目标。杨院士提出如果我国汽车的油耗降到一半以下，这样年节原油 2 亿吨，将提高能源安全，改善环境。我国的汽车强国之路将迈进一大步。

最后，增程式电动汽车技术上即使被攻克，其发展是离不开国家政策的支持。随着新能源汽车市场的兴起，对于纯电动车的补贴政府也开始逐年下降。在这样的政策背景下，增程式电动汽车优点就慢慢显现出来。国家规定，新获得的新能源汽车生产资质只能生产纯电动汽车和增程式纯电动汽车，在纯电动汽车市场环境日益恶化的情况下，新能源汽车厂可以把增程式纯电动车作为其核心产品中的一个重要选择。工业和信息化部近日发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》征求意见稿将增程式电动汽车列为“三纵”，这也是增程式电动汽车首次被列入“三纵”。

参考文献：

[1]增程式电动汽车技术路线浅析[J].刘金周，吴征，李永康.汽车文摘.2019（07）

[2]增程式电动汽车的概念与设计方案[J].吴韶建，陶元芳.机械工程与自动化.2010（05）