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研究周报 | 增程式路线和未来的可能性

车和家首款产品,理想智造ONE将于今天正式发布,定位于中大型SUV,采用增程式电动驱动,NEDC综合续航超过700公里,市区工况续航里程超过1000公里。这个数据挺让人为之一振,不过这个技术路线为何并不受车企的青睐,也没有多少车企走这条道路,我们来仔细审视一下这款车和背后的技术路线情况。

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图1 理想制造的ONE

增程式电动汽车的工作原理,从动力角度来看是想在使用电池的基础上,加装燃油增程系统以获取更大的里程,这样的目的是想要获取更高的里程条件下,不用加装更多的电池,在选择规模的基础上搭载一台增程器(改制的小排量发动机),当电池续航不足时,通过给增程器提供能源,让发电机继续给电池供电,满足车辆继续行驶。这种运行模式可以分为:

1,电驱动模式:完全由电机来驱动车辆,电机能够完全支撑最高速度

2,增程模式:发动机开启,带动发电机为电池进行充电,由整车控制器控制电能的波动,使得车辆工作在电驱动模式下

3,充电模式:当车辆在充电条件下,补充电力

这个工作模式,最早是在2008年通用汽车的Volt所阐述的,随着使用的时候,这个概念一直保留了下来。Volt的发动机通过混动装置直接参与了扭矩耦合,所以它并不是严格的串联的增程式混合动力(归为插电式混合动力)。

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图2 增程式混合动力的

与插电式混合动力相比,两者最主要的区别是,插电式混合动力有更大的灵活性和差异性,通过扭矩的动力耦合,使得插电式混合动力可以在很多的车型和比较多工况下,得到较高的工作效率。而相比较而言,单纯的串联式增程式电动汽车在控制手段上,手段比较单一。

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图3 发动机和电机的扭矩是否进行耦合输出到车辆,是这两者的核心差异

因此,想要适应不同的工况,特别是在耗尽电力,高速状态下,单纯的增程是比较困难,所以虽然理论上还是一种不错的构想,但是在成本和性能上面能达到的效果并不是非常好的,因此从全球范围来看目前在商业模式和市场等方面的劣势也很明显。真正推出到市场上面的主要包括BMW的I3 REV、日产的Note(这是用增程技术的混动车)、Fisker的EREV和传祺的GA5 EREV,后两台的产量很小,其中GA5 EREV总共的产量约2000台。BMW I3 REV版本和日产做的Note的混动车还是取得了一些成功。

1)BMW I3 REV:在其纯电动平台上属于加出来的配置,发动机是一台特殊的发动机,能增加的里程比较有限。在原有的后驱模式下,发动机的布置也比较局促,整车的噪音问题比较严重。

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2)日产的Note:采用E-Power技术在日本市场上取得了一定的成功,在11个月里面销售了10万车,实际去尝试这个车,还是发现了不少的问题:驾驶的体验,比日产自己家的LEAF要差不少,而且整车的抖动、噪音和其他问题比较多,这辆车的特点是在特定的需求里面,对于油耗的极端偏好高过了对于驾驶体验的追求。以这种配置做出来的车辆是否适应更广阔的市场其实不得而知的。

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图4 全球范围内量产的车型

增程式电动汽车采用串联式动力系统结构,增程器与传动系统电气耦合,这种结构中,发动机与传动系统在机械上没有连接,发动机输出可以脱离路面负荷,从而使发动机可以工作在高效区域。但是这台车的逻辑是有点问题的:

增程带来的总体的里程,可以覆盖燃油车,使得车主很快会对这个车辆的使用超越一般的纯电动汽车,而一旦这样的使用,会使得车辆大量进入电池耗尽模式。增程车辆进入耗尽模式以后,再去跑高速工况,还有一些相对较为高速的工况,就会使得这个车辆和寻常的汽油车出现极端的情况:车速越高,发动机转换成电力再通过电机转换,整个油耗比之前高了很多。所以使用这种模式在B阶段的模式下,车辆很难把油耗做下来。

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图5 面对美国的工况,最早的Volt最先妥协

在法规上,这个事情也不好做。为了满足市区和公路工况下的行驶需求,发动机的输出功率需满足具体工况下的平均功率需求。从以上的车辆的统计我们可以看到,想要得到一个高效和低成本的发动机专门用于发电,是需要较大的投入,其产出也比较有限,这套增程系统面临这种困难:

1)纯电模式下的耗电量,基本测试方法和PHEV相似

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图6 两种测试工况

2)驱动系统对于整车的功率需求来自电池系统和增程系统的发电功率,而随着电池的SOC的变化,增程系统有较宽的发动功率需求范围

3)增程式发电系统需要在发动机转速和发电功率上寻找到高效的工作点,这个开发工作在完全去掉机械连接以后,更为明显

4)从效益来说,这样动力总成端的投入和后期车辆调教的投入,短期内看不到很好的规模效应和可扩展性

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小结:

增程式的技术路线在国内很难做,一方面需要在纯发电的内燃机的小排量发动机上做很多的投入,由于缺乏分摊和持续性客户的买单,使得这条技术路线在原理上很简单,实际上很难真正下手。而且一个企业也需要在油耗上往PHEV的B阶段的要求靠拢,这个还是很难做好的。我们挺希望看到理想制造出来的整车的一些参数,让我们根据这个参数和其他的插电式车辆进行对比,看实际的技术水平是否有点突破。

来源:第一电动网

作者:朱玉龙

本文地址:https://www.d1ev.com/kol/78430

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