增程式电动汽车技术、市场及主流车型

增程式电动汽车是指在纯电动汽车基础上,增加一个内燃机给动力电池充电或直接驱动电机增加续航里程,从而克服纯电动汽车行驶里程短的电动汽车。

通常情况下,增程式电动汽车的动力电池存储有足够的电量,这时驱动电机的动力来源主要是动力电池。在一定的行驶时间范围内,汽车的行驶特性与纯电动汽车相同,真正实现了“零油耗,零污染,零排放”。当动力电池的SOC值下降到某一设定下限值后,车载发电机组(增程模式)开始工作,继续延长其续驶里程。

与燃油汽车、纯电动汽车相比,增程式电动汽车主要有以下优势:

图表 1  增程式电动汽车的优缺点

资料来源:一览众咨询

动力系统结构

增程式电动汽车动力系统主要由四部分组成:动力电池系统、动力驱动系统、增程器和整车控制系统

  • 动力电池系统为电机驱动系统提供动力的同时,也为增程器发动机的启动提供反拖电流。驱动系统为车辆提供动力输出,由电机控制器接受整车控制器的命令控制车辆行驶。
  • 小排量的发动机和与之直接相连的发电机组成增程器,通过将发电机的交流电整流成与动力电池电压相匹配的直流给动力电池充电。
  • 整车控制系统提供包括增程器的控制、驾驶员输入信息处理、各动力部件的协调控制等整车控制功能。

图表 2  增程式电动汽车动力系统典型结构

核心技术

由于动力部件的增加,动力系统结构的改变,使得增程式电动汽车动力部件的选型标准具有自己的特点。虽然动力耦合的减少,减低了部分能量损耗;但频繁的电力转换也带来了效率的降低。怎样选择动力部件类型、配置动力部件的参数,在保证系统动力性能的情况下使经济性能最优,成为增程式电动汽车首先要解决的问题。

图表 3  各种动力汽车动力对比图

增程式电动汽车动力系统的核心技术包括:发动机与发电机的匹配、电池管理系统和车载增程器等。

  • 发动机与发电机的匹配

传统汽车的动力系统是由发动机来承担,而增程式电动汽车动力系统是由发动机、发电机、电池组和驱动电机构成,其动力的根本来源仍为发动机。从能量守恒角度来说,经过发动机、电池组和驱动电机后能量必然有所损耗,不能达到节省能源的目的。如果不能达到节省能源的目的,研究此电动汽车就失去了意义,于是只能从发动机与发电机的匹配角度来入手,使得发动机在最佳燃油点转速下带动发电机旋转,且发动机能与发电机达到最佳匹配,这就需要做大量实验来寻求其最佳匹配点,达到用最少的能源完成对电池的充电,这样就可以达到节省能源的目的。

  • 电池管理系统

为了保持电池组性能、延长电池组寿命、提高电池使用效率就必须有一套电池管理系统来对电池组进行有效的管理。

  • 车载增程器

增程式电动汽车有两种运行模式,在“增程式”模式运行状态下需要控制发动机的转速来带动发电机给电池组充电,这其中就需要一个控制器来控制发动机的运行。一般发动机厂家都会有自带的ECU控制器,在进行增程控制器的设计时,需要通过与发动机ECU的通信来完成控制发动机的目的。同时,它还需要与电池管理系统进行通信从而获得电池的充放电状态。

主流车型

国外在增程式电动汽车研发生产上相对国内较早,以雪佛兰Volt和Bolt以及宝马i3为代表。

一直以来,国内增程式电动车型主要以奇瑞S18D-REEV、吉利GPECS-EC7、传祺GA5增程式电动车等为代表。由于技术及政策等原因,增程式电动汽车逐渐被“遗忘”,但车企并没有停止研发的脚步。从车企自身规划来看,汉腾汽车、万向电动汽车、广汽等企业未来几年也将有增程式新车型上市。

在商用车领域,国内如重汽、沈阳华龙新能源等企业目前也开始布局。

市场前景

2018年1月21日召开的中国电动汽车百人会论坛上,中国工程院院士杨裕生表示,要想让中国成为汽车强国就必须依靠自主知识产权,生产油耗最低、排放最少的电动汽车,同时兼顾其他的性能。“发展电动汽车的目的是节油减排,不是为发展纯电动汽车或者是发展电动汽车而发展电动汽车。”

杨院士认为,用成熟的电池做第三代增程式电动汽车是补贴退坡之后电动汽车发展的关键。在技术路线上,要以微小型纯电动汽车为突破口,而大中型车要发展纯电驱动的增程式。“增程式是电动汽车销售补贴退坡影响走向市场化的最佳技术路线,是建设汽车强国的利器。”

同时万钢部长也强调:从现在发展的趋势上看起来,内燃机与电动化的相结合,将成为车用动力技术发展的一个新方向。研发高效率增程式机电混合的系统,将是今后的重点研发内容之一。我们的混合动力,也会把重点更多的放到增程式等更高效率的混合动力方向。

另外,伴随着“双积分”政策临近,新能源汽车市场百花齐放的局面已逐渐到来,这对于增程式电动车而言,无疑将是一个利好。

文章转自:一览众车

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