四问增程式电动汽车:“叫好不叫座”的尴尬现实能否被打破?| 中国汽车报

四问增程式电动汽车:“叫好不叫座”的尴尬现实能否被打破?| 中国汽车报

图片来源:企业官网

10月15日,车和家在2019款理想ONE还没实现交付的基础上,宣布了2020款理想ONE上市,2019款理想ONE的车主能够直接拿到2020款的理想ONE,在交付时间上延迟一个月。

10月23日,日产的Note e-POWER特别版车型正式亮相2019东京车展,新车在现款车型上追加了大量的nismo品牌运动套件,整体外观跑车味更足,让人眼前一亮。

这两则消息将业界的目光再次聚焦到了增程式电动汽车上。从全球范围来看,增程式电动车型的市场表现一直不尽如人意,正式推出增程式电动汽车的车企屈指可数,目前市面上主流增程式电动汽车的销量表现并不算好。根据交强险数据,2018年宝马i3在国内累计销量1394辆,其中纯电动版本1321辆,增程版本只有71辆。别克Velite5销量仅为2561辆。

此前,全国政协主席、中国科学技术协会主席万钢,中国工程院院士杨裕生,中国汽车工程学会荣誉理事长付于武等都曾在公开场合旗帜鲜明地支持增程式电动汽车的技术路线。2019年初,国家发改委发布的《汽车产业投资管理规定》,也将增程式电动汽车划归为纯电动汽车范畴。

在舆论环境和政策环境都有利于发展的情况下,增程式电动汽车的现状、趋势、需求以及市场前景都需要仔细研判。为此,《中国汽车报》记者采访了多位业内专家以及企业高层,尝试对增程式电动汽车的热点话题进行分析。

议题一

增程式技术发展现状如何?

同济大学校长助理、智能型新能源汽车协同创新中心主任余卓平认为,增程式电动汽车的技术有两个核心:一是发动机技术,二是增程器电控技术。从现在的技术基础来看,这两个技术都是相当成熟的。当前国内大多数整车厂没有向增程式电动汽车方向发展,原因在于,国家新能源汽车财政补贴政策更偏向纯电动汽车。

富路集团董事长陆付军认为,增程式电动汽车的技术并不复杂,但是,目前世界范围内的增程式电动汽车的车型和数量都不多,这个技术路线还处在一个逐渐成熟的过程中。因为增程式电动汽车的发动机效率和增程器核心算法的提升,需要通过大量的产品在市场上进行验证和优化。此外,当前的增程器基本使用的是传统燃油车上的发动机,成本较高,市面上并没有专门设计用于增程器的发动机。

陆付军向记者透露,富路集团正在研发专门用于增程器的三缸发动机,成本更低,效率更高,专门针对增程器的工况进行设计制造,预计于明年推向市场。未来还将研发专门用作增程器的两缸发动机。

新能源汽车独立研究员曹广平认为,以传统增程式电动汽车(搭载续驶50公里左右的动力电池+增程器)角度看,该技术已经成熟,具备增加续驶里程、延长电池寿命、提高动力特性的优点,但效率还有优化的空间,也就是能量使用的自由度不高。从技术创新的角度讲,传统增程式电动汽车还不成熟,有很大的技术空间可以再创新和发展,比如日产Note e-POWER车型,其所配备的电池组只有不到2kWh,采用发动机更恒定高效运行的控制策略,使得燃油效率更高,使用昂贵的电池更少,电池和发动机效用都发挥得更多。曹广平将日产Note e-POWER车型称为节能型增程混动汽车,并把某新造车势力的增程式电动汽车描述为“拾人牙慧、炒作老增程式概念、博人眼球”。

对于日产Note e-POWER车型,一位研究电动乘用车技术的专家王硕(化名)在前往日产参观考察之后,发出这样的感叹:它改变了我们通常认为串联式混合动力系统节能效果不如并联与混联系统的看法。他介绍,在e-POWER的动力系统里,最大功率为58kW的汽油发动机-发电机组直接为驱动电机提供正常行驶的电力,容量为1.47kWh的功率型动力池组提供加速与爬坡时的附加电力,动力电池的能量补充是由制动能量回收与发电机组提供的。由于主要能量流不通过电池充电放电过程,从而减少了转换环节减少了电能损失。e-POWER的串联模式能够实现有效节能的重要原因恰恰是由于串联模式下发动机与电动机没有机械连接,因此在不同车速与负荷情况下,发动机可以被控制在在Map图中的高效区工作,获得最佳效率。而并联式混合动力在这方面虽较普通燃油汽车有所改善,但难以实现这么高的集中程度。

对于曹广平将增程式电动汽车分为传统型和节能型的说法,某高校汽车学院教授刘平(化名)并不认同,他表示,所谓传统型和节能型都属于增程式电动汽车,区别只在于综合能效的高低。

“随便装一个发动机和发电机,然后装一套控制系统,就造出增程式电动汽车吗,最终出来的产品综合能效特别低,连‘车’都称不上,更别说称之为增程式电动汽车了。”刘平认为,综合能效不高的增程式电动汽车不能称为真正的增程式,更准确地说是不配叫增程式。刘平显然对于当前市场上的某些新造车势力的增程式电动汽车十分不认可。

议题二

增程式技术发展趋势是什么?

刘平表示,虽然都叫增程式电动汽车,但不同厂家的车辆会采取不同的技术控制策略,有的增程式电动汽车只能做到动力电池电量用尽之后,启动发电机供电,在这个时候整车动力会下降;有的增程式电动汽车是做全程的优化系统,采用电-电混合方式;有的增程式电动汽车能预测车辆行驶时的路况,提前优化调整增程器工况。

王硕认为,往复活塞式汽油机是第一代增程器的主要路径,作为第一款进入市场的增程器具有低风险的优势。在大幅降低成本和技术进步的前提下,燃料电池、自由活塞式发动机、太阳能电池、转子式发动机、燃气轮机可作为第二代增程器的潜在动力选型。

未来,内燃机增程器的应用要求包括以下几个:价格便宜、重量轻、需求空间小、油耗低、低排放、NVH出色。因三缸机和四缸发动机尺寸较大,两缸机是一个折中的较好选择。

在余卓平看来,未来增程式电动车对增程器的选择,会由现在的内燃机向氢燃料、甲醇等方向发展。

议题三

市场需要什么样的增程式产品?

余卓平认为,在我国,中等收入群体中,汽车的普及率已经非常高了,所以大家有一个观点认为目前我国的汽车销量已经到天花板了。但在低收入群体中还有一个庞大的市场空间,这个市场主要是小型汽车。比如一辆小型电动汽车,搭载20kWh动力电池,能保证150km到200km的续驶里程,对于一般性用户日常使用来讲是足够的,由于搭载的电池不大,成本也不高。但是这类车不适合周末去郊游或者城际间长途旅行。

“中等收入群体既看不上小型电动汽车,但像特斯拉电动汽车动辄三四十万元以上的售价又不能轻易负担得起。因此,在中等收入群体中,用增程式电动汽车取代传统燃油汽车,会有一个非常好的市场。”余卓平表示,增程式电动汽车既不会因为搭载过多电池容量导致成本过高,又没有纯电动汽车的里程焦虑、充电焦虑。并且,增程式电动汽车在搭载续驶50km动力电池的情况下,如果只使用动力电池驱动,也完全满足一般用户的日常通勤需求,这时候用户在使用成本上只需要付一点电费就可以。

王硕介绍,在日产e-POWER系统中,由于发动机只要提供中等常用功率,可以采用比常规车小很多的发动机。我们看到采用这种技术的另一款整备质量约2吨的7座MPV汽车Serena配装了一台1.2L的发动机,工况油耗仅为3.82L/100km(JC08工况下)。百年来,以变工况为设计特征的汽车发动机耗费了不少工程师智慧,发动机越变越复杂,而现在e-POWER系统里几乎変成了不变工况的发动机,可以减去许多为变工况而添加的零部件,发动机变得简单了,制造成本降低了。在狭窄的Map图范围内实现更高的燃烧效率与更低的排放要容易得多,e-POWER汽车实现了2.69L/100km油耗水平(此数值为JC08工况下,约相当于NEDC工况下油耗3.4L/100km)。“数年前,丰田公司创造了复杂精致的混联系统,使汽车的油耗大幅度降低,e-POWER却以更简单的办法实现了更低的油耗。”他感叹道。

刘平认为,日产Note e-POWER是目前市面上最成熟的增程式电动汽车。“到目前为止,日产Note e-POWER在日本已经销售了超过30万辆,这就是消费者在权衡了其购买成本和使用成本后,用脚投票的结果。”

不难看出,市场对于增程式电动汽车的需求就是:购买成本不能太高,增程器油耗要低,综合使用成本要低于纯电动和传统燃油汽车。

议题四

增程式的市场前景如何?

陆付军认为,增程式电动汽车目前的发展存在整车成本过高的问题,因为当前的增程器基本使用的是传统燃油车上的发动机,成本较高,市面上并没有专门设计用于增程器的发动机。由于增程式电动汽车在市区日常使用的成本与纯电动汽车大致相当,一旦增程式电动汽车的成本降低之后,将会打开这个市场。在国内,随着新能源汽车补贴的完全退坡,增程式电动汽车只要在购买成本和使用成本上具有优势,即使不能成为主流技术路线,也会是一个重要的组成部分,占据一定的市场份额。

增程式电动汽车能否发展起来与新能源汽车补贴政策息息相关,纯电动汽车的补贴政策完全退坡,增程式电动汽车的市场就会被打开。未来增程式电动汽车将取代长续驶纯电动汽车和传统燃油汽车。刘平给记者算了这样一笔账:以某国产纯电动汽车为例,其动力电池容量为62kWh,理论上续驶里程能达到500km,充放电循环寿命按500次计算,总共能跑25万km。62kWh动力电池成本为9万~10万元,总生命周期需要充3.1万度电,车辆每消耗一度电,电池成本需要三块钱,再加上电费成本(1.6~1.8元/度不等),综合下来纯电动汽车每消耗一度电,需要付出的成本将近5块钱。而采用增程式技术路径后,同等配置的增程式电动汽车车型,其搭载的动力电池成本将大大降低。

曹广平表示,由于和纯电动汽车相比,增程式不够环保,使其在法规严厉地区的推广应用可能会受限,但在我国广大的农村及西部地区,就非常适用。增程式将来是否能成为主流,取决于国家环保法规以及电池技术、混动增程技术的再突破发展。

在余卓平看来,在未来10年到20年的时间内,小型纯电动汽车和增程式电动汽车将会成为汽车消费市场的主力军。

增程式电动汽车不等于绝对省油

现行国家标准《电动汽车术语》(GB/T 19596-2017)将增程式电动汽车定义为:一种在纯电动模式下可以达到其所有的动力性能,而当车载可充电储能系统无法满足续驶里程要求时,打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能,以延长续驶里程的电动汽车,且该车载辅助供电装置与驱动系统没有传动轴(带)等传动连接。

增程式电动车内部只有一套电力驱动系统,包括电机、控制电路、电池。电动机直接驱动车轮,发动机则用来驱动发电机给电机供电或对电池进行充电。发动机并不直接驱动车轮,也就不需要变速器。这相当于在普通的电动车上装载了一台汽油或柴油发电机。

一般而言,增程式电动车的优点是具有较长的续驶里程,仅凭纯电模式也能满足短途使用需求。在电池电量消耗到一定数值时,自带的内燃机启动,给动力电池充电。依靠内燃机发电,增程式电动汽车完全可以和传统汽车有同样的续驶里程。但是,在高速路况下,传统汽车发动机直接驱动车轮,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式混合动力汽车多了一个能量转换过程,油耗反而偏高。

张玉 整理

文:张玉 张忠岳 编辑:林扬 版式:刘晓烨

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