增程式電動汽車技術及市場概述|一覽眾車

增程式電動汽車是指在純電動汽車基礎上,增加一個內燃機給動力電池充電或直接驅動電機增加續航里程,從而克服純電動汽車行駛里程短的電動汽車。

通常情況下,增程式電動汽車的動力電池存儲有足夠的電量,這時驅動電機的動力來源主要是動力電池。在一定的行駛時間范圍內,汽車的行駛特性與純電動汽車相同,真正實現了“零油耗,零污染,零排放”。當動力電池的SOC值下降到某一設定下限值后,車載發電機組(增程模式)開始工作,繼續延長其續駛里程。

與燃油汽車、純電動汽車相比,增程式電動汽車主要有以下優勢:

圖表 1  增程式電動汽車的優缺點

資料來源:一覽眾咨詢

動力系統結構

增程式電動汽車動力系統主要由四部分組成:動力電池系統、動力驅動系統、增程器和整車控制系統。

  • 動力電池系統為電機驅動系統提供動力的同時,也為增程器發動機的啟動提供反拖電流。驅動系統為車輛提供動力輸出,由電機控制器接受整車控制器的命令控制車輛行駛。

  • 小排量的發動機和與之直接相連的發電機組成增程器,通過將發電機的交流電整流成與動力電池電壓相匹配的直流給動力電池充電。

  • 整車控制系統提供包括增程器的控制、駕駛員輸入信息處理、各動力部件的協調控制等整車控制功能。

圖表 2  增程式電動汽車動力系統典型結構

核心技術

由于動力部件的增加,動力系統結構的改變,使得增程式電動汽車動力部件的選型標準具有自己的特點。雖然動力耦合的減少,減低了部分能量損耗;但頻繁的電力轉換也帶來了效率的降低。怎樣選擇動力部件類型、配置動力部件的參數,在保證系統動力性能的情況下使經濟性能最優,成為增程式電動汽車首先要解決的問題。

圖表 3  各種動力汽車動力對比圖

增程式電動汽車動力系統的核心技術包括:發動機與發電機的匹配、電池管理系統和車載增程器等。

  • 發動機與發電機的匹配

傳統汽車的動力系統是由發動機來承擔,而增程式電動汽車動力系統是由發動機、發電機、電池組和驅動電機構成,其動力的根本來源仍為發動機。從能量守恒角度來說,經過發動機、電池組和驅動電機后能量必然有所損耗,不能達到節省能源的目的。如果不能達到節省能源的目的,研究此電動汽車就失去了意義,于是只能從發動機與發電機的匹配角度來入手,使得發動機在最佳燃油點轉速下帶動發電機旋轉,且發動機能與發電機達到最佳匹配,這就需要做大量實驗來尋求其最佳匹配點,達到用最少的能源完成對電池的充電,這樣就可以達到節省能源的目的。

  • 電池管理系統

為了保持電池組性能、延長電池組壽命、提高電池使用效率就必須有一套電池管理系統來對電池組進行有效的管理。

  • 車載增程器

增程式電動汽車有兩種運行模式,在“增程式”模式運行狀態下需要控制發動機的轉速來帶動發電機給電池組充電,這其中就需要一個控制器來控制發動機的運行。一般發動機廠家都會有自帶的ECU控制器,在進行增程控制器的設計時,需要通過與發動機ECU的通信來完成控制發動機的目的。同時,它還需要與電池管理系統進行通信從而獲得電池的充放電狀態。

主流車型

國外在增程式電動汽車研發生產上相對國內較早,如寶馬、雪佛蘭、奧迪、日產等,代表車型有寶馬i3增程版和日產Note e-Power。

一直以來,國內增程式電動車型主要以奇瑞、吉利、傳祺GA5增程式電動車等為代表。由于技術及政策等原因,增程式電動汽車逐漸被“遺忘”,但車企并沒有停止研發的腳步。從車企自身規劃來看,廣汽、理想等品牌未來幾年也將有增程式新車型上市。

市場前景

2018年1月21日召開的中國電動汽車百人會論壇上,中國工程院院士楊裕生表示,要想讓中國成為汽車強國就必須依靠自主知識產權,生產油耗最低、排放最少的電動汽車,同時兼顧其他的性能。“發展電動汽車的目的是節油減排,不是為發展純電動汽車或者是發展電動汽車而發展電動汽車。”

楊院士認為,用成熟的電池做第三代增程式電動汽車是補貼退坡之后電動汽車發展的關鍵。在技術路線上,要以微小型純電動汽車為突破口,而大中型車要發展純電驅動的增程式。“增程式是電動汽車銷售補貼退坡影響走向市場化的最佳技術路線,是建設汽車強國的利器。”

2018年,國家發改委發布了《汽車產業投資管理規定(征求意見稿)》。規定中明確表明,“增程式電動汽車”劃歸純電動車投資項目,而插電混車型屬于燃油車投資范圍。根據規定顯示,“燃油汽車投資項目是指以發動機提供驅動動力的汽車投資項目,包括傳統燃油汽車(含替代燃料汽車)、普通混合動力汽車,以及插電式混合動力汽車等投資項目;純電動汽車投資項目是指以電動機提供驅動動力的汽車投資項目,包括純電動汽車、增程式電動汽車、燃料電池汽車等投資項目。”

同時萬鋼部長也強調:從現在發展的趨勢上看起來,內燃機與電動化的相結合,將成為車用動力技術發展的一個新方向。研發高效率增程式機電混合的系統,將是今后的重點研發內容之一。

《2018-2023年中國增程式電動汽車市場及應用前景報告》

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2019年7月26日 10:17
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