增程式電動汽車發展分析

邱香　李紅英

摘 要：近些年，由于國家的大力支持，新能源汽車得到了快速發展。其中增程式電動汽車作為一種新的節能環保型汽車，相比于純電動汽車來說，增加了一套增程器，發動機始終保持在高效區運行，能量轉換效率大幅提高，燃油經濟性得到大幅提升。增程式電動汽車擁有純電動汽車的所有優點，同時還增加了續駛里程，滿足了人們的需求，具有廣闊的發展前景。

關鍵詞：增程器 電動汽車 發展

Analysis of the Development of Extended Range Electric Vehicle

Qiu Xiang Li Hongying

Abstract：In recent years， thanks to the strong support of the state， new energy vehicles have developed rapidly. Among them， as a new energy-saving and environment-friendly vehicle， the extended range extender is added to the vehicle compared with the pure electric vehicle. The engine keeps running in the high-efficiency area， the energy conversion efficiency is greatly improved， and the fuel economy is greatly improved. Extended range electric vehicles have all the advantages of pure electric vehicles， but also increase the driving range， meet people's needs， and have a broad development prospect.

Key words：extender， electric cars， development

1 引言

隨著全球能源需求，環境污染、氣候變化等因素，我國近些年大力發展新能源汽車技術，想通過新能源汽車技術的發展，實現彎道超車，達到汽車國際先進水平。在國家及各地政府的支持下，我國新能源汽車技術也得到了快速發展，近幾年產銷量不斷攀升，2018-2019年新能源汽車產銷量均超過百萬輛。2020年1-4月，我國新能源汽車銷量為20.5萬輛。截止到2020年4月底，我國新能源汽車保有量有477萬輛。新能源汽車主要包括純電動汽車，混合動力汽車，燃料電池電動汽車，增程式電動汽車、太陽能汽車，氫（天然氣）等發動機。其中增程式電動汽車雖然產銷量很低，但由于理想ONE的上市，也給新能源汽車市場帶來了不一樣的沖擊。下面就增程式電動汽車的相關內容展開分析。

2 增程式電動汽車的概念

目前，關于增程式電動汽車的官方定義，根據GB/T 19596-2017《電動汽車術語》3.1.1.2.4條，表述如下：一種在純電動模式下可以達到其所有的動力性能，而當車載可充電儲能系統無法滿足續航里程要求時，打開車載輔助供電裝置為動力系統提供電能，以延長續航里程的電動汽車，且該車載輔助供電裝置與驅動系統沒有傳動軸（帶）等傳動連接[1]。

對混合動力汽車有一定了解的朋友們會知道，油電混合動力汽車有很多的類別，想要區分它們又有不同的分類方法。主要的區分方法有兩種：一是按照混合動力系統構型進行分類，或者說是按發動機、電機兩個動力源的耦合方式分類;二是按照電氣化程度來分類，或者說按油電混合比例分類，從燃油汽車跨度到純電動車。

增程式電動汽車就屬于第二種分類，將不同動力系統的汽車按電氣化程度從弱到強分為五類：內燃機（ICE）——非插電式混合動力（HEV）——插電式混合動力（PHEV），又分為混合型PHEV（Blend PHEV）與增程式/全電型PHEV（REEV/ AER PHEV）——純電動（EV）

車輛能源中用電比例逐漸升高：ICE與HEV能量來源于燃油;PHEV來源于燃油與電網;EV完全來源于電網。其中PHEV與HEV雖然同屬于混合動力汽車，但是否插電的技術區別就讓兩者能量來源發生了差異。

3 增程式電動汽車結構及工作原理

增程式電動汽車是電氣化程度更高的一類插電式混合動力汽車（PHEV），又可以被定義為全電型插電式混合動力汽車。增程式電動汽車與串聯式混合動力電動汽車結構基本相同，圖1所示為增程式電動汽車的系統結構。

如圖1所示，增程式電動汽車主要的組成主要包括電力驅動系統，電源系統，增程系統。由上圖可以看出，不管任何情況下，增程式電動汽車都是由電動機驅動，而增程器只是在需要的時候進行工作。下面介紹其工作過程，主要包含3種工作模式[2]：

（1）純電動模式

當電池電量充足時，此時相當于純電動汽車運行，電能從電池輸出，通過DC/DC轉換器將電能輸送給電動機，電動機將電能轉換為機械能通過動力傳動裝置將動力輸送給驅動輪，從而驅動汽車運行。

這種模式通過外接插頭利用充電樁充電，在動力電池容量范圍內車輛可以以純電模式行駛，此時增程器不工作，只做非正常情況時的備用狀態，達到了零排放，完全是一臺純電動汽車。

（2）增程運行模式

這種模式下，夜間利用充電樁為車輛充滿電，白天根據行駛里程有計劃地使用動力電池的能量，盡量不使用增程器。當電能處于匱乏狀態，發動機開始運行，通過發動機控制器控制發動機始終工作在最優工作狀態，以獲得最好的經濟性和排放性能，通過發電機將發動機產生的機械能轉化為電能，再通過功率轉換器，將電能輸送到電池中進行儲存。當動力電池電量降低到最低限定值時，啟動增程器開啟增程模式，通過增程器為動力電池充電（此時增程器不提供驅動力），以增加車輛的續駛里程，在這個過程中可以回收部分制動能量。這種模式可以顯著提高節油率，節油率可達50%以上。

（3）混合動力運行模式

這種模式與傳統的混合動力模式相似，正常情況下利用車載動力電池提供的電力行駛，當車輛加速或者爬坡的時候，增程器啟動，提供部分輔助驅動力用以驅動車輛行駛，同時給動力電池充電，并能夠回收部分制動能量，此時增程器工作在最佳功率輸出狀態，節油率在20%-30%左右。

4 幾款增程式電動汽車參數比較

根據中汽中心新能源汽車與財稅政策研究室的研究，增程式電動汽車在國內規模很小，累計銷售近5000輛。結合表1，幾款主要的車型有寶馬i3，傳祺GA5，理想ONE等增程式電動汽車。從表1中可以看出，增程式電動汽車，配置基本分兩種，一種是大電池+小發動機，還有一種是小電池+大發動機。

5 增程式電動汽車的優點

增程式電動汽車主要是在純電動汽車基礎上增加一套增程器。這種組合方式可以看成是大電池+小發動機，或者小電池+大發動機，這點可以結合表格1來的數據來理解。正是由于結合了傳統混合動力汽車和純電動汽車的特質，具有很多優點[2]：

（1）增程式電動汽車在大多數工況下，主要是以純電模式運行，具有振動噪聲低，工作可靠，且增程及混合模式下，發動機一直在高校區運行，整個動力系統的構型簡單，能量轉換效率大幅提高，燃油消耗處在最經濟狀態，有害排放也大幅降低。

（2）增程式電動汽車通過增程器可隨時對車輛進行充電，所以增程式電動汽車的電池不需要太大，這樣整車的成本大幅降低，車輛制造和使用成本也大幅降低。而且，相比純電動汽車，增程式電動汽車輔助電器設備比如空調的電量消耗，可通過發電機組給空調提供動力，降低了車載電池的消耗，從而延長了車輛續駛里程。

（3）增程式電動汽車所配電池不大，充電時間短，可利用晚間和午間進行休息間隙充電，可以減少充電站等供電設備的建設。

6 增程式電動汽車對新能源汽車產業的意義

盡管目前增程式電動汽車不是最多的，但增程式對新能源產業的發展的積極作用是毋庸置疑的。發展增程式電動汽車的意義有以下幾個方面[3]：

（1）迎合消費者需求

目前電池技術還沒完全滿足消費者對于續駛里程的需求，但已經被市場所接受。為了能夠跟傳統燃油車相媲美，短中期內（5-10年內），可以通過發展增程式電動汽車來滿足消費者的出行需求。傳統燃油車以50L的油箱為例，續駛里程大概700公里左右。而增程式電動汽車部分車型純電加增程累計可以達到500公里，雖然還不及傳統車，但從燃油經濟性、排放污染等方面，已經遠遠超過燃油車。增程式電動汽車的能量轉換效率很高，這一點也迎合了消費者需求。

相比于純電動汽車，增程式電動汽車的技術上只增加了增程器部分，控制上難度不大，接近純電動的駕駛體驗也會起到引導市場的作用，促進新能源汽車的發展。

增程式電動汽車不是只有理想汽車。金康、吉利商用車、麗馳已經或即將推出增程式電動汽車;日產的Note增程式電動汽車2022年將在中國推出;卡瑪、正道、云度、寶能……等諸多企業都在準備或考慮推出這一車型。

（2）技術相對成熟

從技術層面上來說，車企開發增程式作為過渡車型。需要在電池管理、輕量化、熱管理、電驅動等諸多技術上大力投入，而這些技術與純電動車是共通的，有利于技術積累。此外開發增程式汽車的上游技術與純電動車接近。增程式電動車同樣會促進上游電池產業，以及電機電控的持續發展。

（3）基礎設施通用

充電基礎設施的擴展。包括增程式在內的插電式混合動力同樣需要充電，隨著純電動及插電式混合動力的推廣，會持續帶 動充電基礎設施建設，從而為增程式電動汽車打下基礎。

增程式電動汽車可以有效推動新能源汽車產業發展，但增程式電動汽車只能作為近10年左右的一款過渡性新能源汽車，隨著性價比及電池技術的提升，增程式電動汽車終將被純電動及燃料電池電動汽車所取代。

基金項目：江西科技學院開放基金16XTKFYB04

參考文獻：

[1]GB/T 19596-2017，電動汽車術語[S].

[2]吳會波，陳新銳，盧仕維，動力電池與新能源汽車[M].西安：西北工業大學出版社2018.

[3]方楊偉.增程式電動汽車的發展前景[J].時代汽車，2020（07）：86-88.