車中有“糧”心里不慌

許鴻德

隨著技術的不斷成熟與相關零組件成本不斷降低，性能提升的增程型電動車再次進入中國市場：最好的例子就是上汽通用推出，續航里程高達768公里的別克VELITE 5，而價格僅是當時進口雪佛蘭Volt車型的一半。增程型電動車有何巧思？為何包括GM、BMW、中國車企甚至商用車制造商都爭相研發？為什么我們認為增程型電動車是最適合當前中國國情的電動車技術？請看分析。

鋰電池仍限制電動車普及化

剛結束的上海車展共展出159款新能源車型，展會期間，不僅比亞迪、北汽、廣汽、上汽等主流車企紛紛隆重推出新能源車型，就連別克、奧迪、寶沃等外國品牌亦紛紛全球首發新能源車型。前述數據顯示，經過過去五年的大力扶持，中國已成為全球電動車市場不可或缺的要角！近年來全球電動車市場不斷擴展，特別是在美國、歐洲以及中國大陸這三個地區。

2015年全球電動車銷售為45.5萬輛、2016年則達到70萬輛，其中2015年中國市場的電動車銷售為1711萬輛，首次超越美國市場的11.65萬輛、成為全球電動車第一大單一市場。2014年之前，美國一直是電動車銷售的領先國家，但是2015年之后、歐洲和中國大陸在電動車的銷售量反而超越了美國，2016年中國大陸的電動車市場以突破30萬輛的成績遙遙領先。

從1996年GM集團推出第一款商用電動車型EV1，一直到Tesla創始人兼首席執行長Elon Musk計劃于2017年底推出售價在35，000美元的電動車產品Model 3（與當今汽油發動機新車的平均價格相差不遠），電動車復制了過往手機、錄像機和個人計算機的發展道路：先向狂熱的消費者銷售最昂貴的產品，然后從中獲得資金來研發讓大眾都買得起的產品，不論是最初推出10萬9，000美元的電動小跑車Roadster、還是之后問世的Tesla Model S就都是該理念的實踐。

雖然備受質疑，但Tesla一步步實現自己設定的目標：多年來努力研發更好的電動汽車（但先前車型多數消費者可能無力負擔），而即將問世的Model 3意味著電動車或將成主流：Model 3是一款5人座轎車，一次充電續航里程215英里（346公里），從靜止加速到每小時60英里（96.5公里）只要不到6秒鐘，而不包含補貼的價格（3萬5000美元）更是瞄準主流消費群。

時至今日，電動車雖然早已不是什么稀奇玩意，但距離全民普及仍有許多硬件限制：而最大關鍵就是經過多年發展之后，車用鋰電池雖然成本已經下降很多但依然不菲，目前國際平均水平是每度電（kWh）的電池成本大約是800～1000美元，而一般電動車要達到100公里續航里程需要20 kWh以上的電池容量，這意味著僅是電池成本就要2萬美元。而與傳統內燃機汽車相比，電動車有限的續航里程仍然是它無法逾越的障礙。雖然統計研究表明，純電動汽車單次充電可以滿足90%的日常行駛需求，但用戶遇到偶爾超出電動車可用行駛里程，或者恰好在電池無電可用時需要用車之下，純電動汽車就顯得束手無策。

針對前述缺陷，能夠魚與熊掌兼得的增程型電動車（range-extended electric vehicle，R-EEV）就成為矚目焦點。

VEUTE 5叩關中國市場

增程型電動車可說是最近10年才為大眾所熟悉——2007年8月，雪佛蘭Volt概念車在底特律亮相。其通過獨創的Voltec電力驅動技術，在標準的220V普通家用電源為其T型16kWh鋰離子電池充電6.5小時后，就能純電驅動方式行駛80公里，這滿足了絕大多數日常行駛需求。但如果在電量不足情況下也有行駛需求時，車內1.4升發動機將啟動，不過發動機并不直接輸出機械轉矩，而是驅動發電機產生電能供給電動機，35升的油箱容積可延長約490km里程。

隨著技術的不斷成熟與相關零組件成本不斷降低，性能提升的增程型電動車再次進入中國市場：別克VELITE 5價格僅是當年進口Volt的一半。而其混合動力系統由一具1.5升自然吸氣發動機，一套擁有控制器的電驅系統，以及一個容量為18kWh的鋰離子電池組所構成。

VELITE 5與市面上多數PHEV（插電式混合動力車型）不同，由于電池容量顯著增加，VELITE 5成為第一款能夠純電驅動行駛超過100公里的插電增程型混合動力車，綜合工況油耗僅為每百公里0.9升，也是業界首臺綜合工況油耗低于1升的國產混合動力汽車。

其他車廠亦看好增程型電動車

除了GM集團之外，BMW也選擇在入門電動車型i3上提供增程型電動套件——BMWi3搭載總容量22kWh、由8個鋰離子單元組成的電池模塊、每個單元由12顆鋰離子電池所構成，加上特殊設計的外殼和固定系統保護后總重約230公斤，原廠則提供此套電池模塊8年或10萬公里保固。這樣的電池容量與主要對手Tesla Model S相比略有遜色：該車型的Signature Performance頂級版包括一組容量85 kWh鋰離子電池（重量將近700公斤）；電池容量較小的Model S入門版則包括起價5萬7400美元的40 kWh鋰離子電池）以及起價6萬7400美元的60 kWh鋰離子電池）。

而針對電動車基礎設施還未成熟的地區（包括亞洲市場），BMW主推增程動力車型i3 Range Extender。與標準版本相比較，i3 Range Extender除了可輸出170匹最大馬力、最高轉速為11，400RPM的同步電動馬達之外，另搭載一臺擁有34匹最大馬力的650c.c雙缸小發動機，在日常使用的情況下，而增程動力車型盡管由于發動機和油箱的搭載而增加車重至1315公斤，卻可提高最大行駛距離至300公里，對于不易找到充電站的車主來說更加實用。

GM與BMW工程師的選擇顯然得到其他汽車產業人士認同——Audi A1 e-tron增程版搭載一臺排氣量極小的轉子發動機（排氣量254 c.c.、發動機加上發電機模塊總重僅70公斤）于行李廂下方，該車在純電動模式下可連續行駛50公里，如果行程超過前述距離、小型轉子發動機則對電池進行充電并增加車輛續航里程（增加200公里）。增程轉子發動機噪音低、幾乎不產生振動并具有良好的駕駛體驗。

而中國業者近年亦先后推出增程型電動車型：2010年在深圳第25屆世界電動車大會上，配備了8kW自動開啟增程器的奇瑞增程型電動車S18D-REEV亮相、其續航里程可達300公里。2012年吉利在北京車展展出了GPECs（Geely Plug-inElectric Car）-EC7車型，該車是以帝豪EC系列車型為基礎研發的插電混動車型（采用串聯模式），使用輸出功率為50kW的1.0升直列3缸發動機搭配最高輸出功率為70kW的電機，并搭載336V電壓40Ah容量的磷酸鐵鋰電池，純電續駛里程為60公里。2013年廣州車展，江淮汽車在同悅的基礎上推出iREV，車內搭載一具35kW發動機搭配兩臺永磁電動機，電動機總功率為91kW并采用12kWh的磷酸鐵鋰電池。2015年底廣汽推出GA5增程型電動車，其動力系統由一具永磁同步電機、1.0升發動機與13kWh磷酸鐵鋰電池組組成，電池組可提供最多80km純電續航里程，配合45升油箱與汽油發動機可延長總續航里程至600公里以上。

設計迎合中國市場

從工程學與各國補貼規范的角度來看，增程型電動車應歸類為“串聯式插電混合動力系統”，對比另一大類“并聯式插電混合動力系統”，串并聯之區分在于是否存在兩套驅動系統（主要區別在于是否存在變速箱及傳動系統），最好的例子就是別克君越混動30H、比亞迪混合動力SUV車型“唐”都屬于并聯式混動系統，車內搭載內燃機與電機兩套完整驅動系統，在不同工況更替著驅動車輪；而別克VELITE 5、BMW詔等增程型混動車僅將內燃機能量單向轉化為電力、電力再單向轉化為動能的設計，就屬于串聯動力系統！

部分行業人士認為近幾年增程型電動車在中國市場的發展不算成功，主因在于這類車型只是燃油車演進至電動車的過渡車型，車企們布局新能源時更愿意一步到位地發展電動車或發展電池成本更低（更小容量電池組，例如本田雅閣混動等等）的混合動力車型。加上增程型混動車并非所有路況都有高能源使用效率，例如在高速路段時，內燃機直接輸出動力將更經濟，而增程型混動由于多了油轉電環節、造成不必要的能源損耗。

會有前述見解，主要還是對電動車型的使用模式有所誤解：以別克VELITE 5為例，其純電池動力續航里程已超過100公里，滿足絕大多數人每日用車所需，采用內燃機發電的機率少于10%以下，而以Toyota Prius為首的并聯式插電混動動力車型，由于電池容量極小（僅為VELITE 5的四分之一），多數情況都是使用內燃機驅動車輛（環保效益亦十分有限），兩類車輛從設計思維出發就有所不同，混為一談并不適當。

串聯式插電混合動力系統在設計上也有其精妙之處一一考慮到電池重量對電動車性能有絕對影響力，電動車的設計在本質上已經與殲15等航母艦載戰斗機有著許多共同點，電池容量小則限制續航力，但電池容量增加也加大體積及重量，這一方面又需要更多的能量和更強勁的電機來驅動車體、反而降低了電動車的性能。舉例而言，特斯拉頂配版ModelS 100D若保持70公里的時速并開啟空調，滿電續航里程是744公里，而該車搭載100kWh電池組，光是電池組的重量就超過500公斤、更不要說電池組成本超過6萬美元以上。

反觀別克VELITE 5增程型混動車的續航里程能匹敵傳統燃油車與Model S 100D頂級電動汽車，而它僅用了一個34升小油箱與18 kWh電池組，不論是成本（增程套件總成本約4000～5000美元，換算成電池容量僅能增加5 kWh）與車重（增程套件總重不超過100公斤）都有極大優勢，加上與并聯式插電混合動力車型相比，別克VELITE 5還少了傳統變速箱，這又減少了100～150公斤的重量（包含了7公升的液體變速箱油）與變速箱的體積占用，我們不得不佩服GM集團工程團隊的巧思。

明日之星

許多跡象都顯示增程型電動車未來前景十分光明，尤其在中國政府調降電動車補貼后，增程型電動車將更具優勢。2016年斯太爾動力（常州）發動機推出基于100%歐洲研發團隊設計的M12Rex增程器，其套件采用臥式2缸共軌柴油機結構，結合高壓共軌、渦輪增壓、內置中冷器等技術支持，柴油機輸出功率在40 kW，發電機輸出功率在37 kW，結構簡單、控制簡單、體積小是此套件的優點。

根據Taylor Nelson Sofres市場研究公司對家庭用車每年超過130km的問卷結果顯示：對于第二選擇用車，一年出行距離從來沒有到130公里的占比為15%；一年出行距離超過130公里的頻率在1～6次之間的占比為12%；頻率在7～15次之間的占比為4%；頻率在15～30次之間的占比為1%；頻率超過30次的占比趨近于O%，可見不論是從成本、使用便捷及環保效益角度來看，類似別克VELITE 5的增程型電動車都是前述客群最合適的選擇。