行路難多歧路 增程式電動汽車前景展望(一)


行路難多歧路 增程式電動汽車前景展望(一)

增程式混合動力汽車,也可以稱為增程式電動汽車,隨著近日理想製造ONE的發佈再次引發了熱議。那麼這種動力組合是否能成為未來國家補貼退出後新能源汽車的新的突圍方向呢?

筆者的觀點是:美好的理論、尷尬的現實、成功的關鍵依賴他人,今天我們先談談這第一點。

一、美好的理論

增程式電動汽車(REEV)所用的增程器理論上可以是任何可以提供電能的裝置,例如內燃機、燃料電池乃至核反應堆都是可以的。受限於現實狀況,內燃機仍是增程器的主流,採用這種增程器的REEV車輛形式上可以稱之為串聯式混合動力汽車。現階段其特點是所搭載的內燃機發動機僅僅作為電量不夠時救急使用或用來提高極限動力,而並不直接用於驅動車輛。

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實質上,串聯混動就是廣泛應用於船舶、火車上的那種電傳動機構,再加一個電池作為峰值能量機構。整體來看,整個裝置都具有非常成熟的技術儲備,研發難度自然也遠小於一般的PHEV系統。如果一個車企已經有了純電動車,那麼在此基礎上並增加一個內燃機和發電機的系統,就可以做出一輛串聯混合動力車型。它完全可以視作純電動汽車的變種,串聯模式代表車型:寶馬i3,奧迪A1 e-tron,日產小型車的e-Power混合動力系統。

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可以說,在幾種混動構型中,串聯構型的結構最為簡單,控制策略的優化也相對簡單,甚至比傳統汽車更容易。簡單粗暴的講,增程式電動汽車就是一輛電動汽車接上一臺具有自動控制邏輯的燃油發動機,然後就上路了。

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由於增程模塊與驅動軸沒有任何機械連接,而電線佈置起來就非常自由了,因此串聯混動的內燃機可以任意佈置,完全突破了傳統汽車佈置的閒置,拿個拖車掛在車後都沒問題。

REEV的工作模式有以下幾種:

1、內燃機帶動發電機工作,同時電機驅動車輛前進。如果驅動功率小於內燃機工作功率,則電池表現為充電,電量上升;否則表現為放電,電量逐漸下降;

2、內燃機不工作,電機驅動車輛前進。往往出現在城市低速同時電量較充足的情況下;

3、內燃機不工作,車輛下坡或減速,電機給電池充電。

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REEV模式的技術優勢主要有以下幾點:

1、電動機—驅動軸的轉速可以跟內燃機—發電機的轉速完全解耦,不需要機械變速箱就解決了調速問題。這就完全拋棄了那個又大又沉又貴,而且還會損失機械效率的機械變速箱。

2、內燃機的功率輸出也與驅動電機解耦,內燃機可以一直運行在最優狀態下,從而極大的提高了燃油經濟性。這一點可以說是該模式在節能減排方面最大的優勢了。隨著內燃機技術的進步,滿足國六B階段排放的發動機已經出現,同時最高熱效率超過37%的發動機也已經逐漸普及,這就使得先進發動機在最優工況下無論是能耗還是排放都達到了很好的水平。而REEV恰恰是提供這種運行環境的最優選擇。

3、由於有增程器這樣一個天然熱源,REEV車輛理論上可以在嚴寒天氣更方便地為電池和車內空調加熱,因低溫造成的里程損失也會比純電動車小。

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REEV可以看做是在現階段充電設施普及度、充電速度、電池能量密度和成本等方面都尚不夠成熟時的電動汽車過渡方案。這樣既解決了“里程焦慮”問題,同時又最大限度的實現了新能源汽車節能減排的目的。

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而傳統的純電動汽車解決里程焦慮的辦法無外是更快的充電速度與更大的裝機電池容量。而這兩種方式都存在著很大的問題。

快充,一對現有電網存在巨大的壓力,二是大電流是對充電安全性有巨大的考驗。而大電池組也有著嚴重的節能減排效率低下的問題。為了實現大續航里程,如今的電動汽車往往要配備80甚至100kWh的電池包,這樣的電池包質量往往會超過500kg。一輛乘用車攜帶著如此巨大的附加質量,可想而知其能耗會多麼巨大。

特斯拉曾經在新加坡因為碳排放超標被處鉅額罰款的新聞,大家恐怕還記憶猶新。我們就以奔馳剛剛發佈的EQC來看,2425kg的整備質量與650kg的80kWh電池包質量,官方公佈的百公里電耗高達22.2kWh。

假設該電耗近似於工信部的電耗值,那按照本年度咱們國家的新能源補貼標準來看,在電耗水平上只能拿到0.5的係數,瀕臨不達標。這麼說可能不大直觀,簡單的說要生產22.2度電,按我國目前比較先進的火電廠能耗計算,大體相當於需要相當於7L汽油熱值的煤燃料。要知道這還是我們沒有考慮電廠到電池組過程中發電、輸電、充電損耗的情況下。

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而根據一些統計來看,大多數情況下我們平時90%單次出行里程都在120km以內,即便是作為營運車輛的出租車每天累計里程91%的樣本也是在360km以內、中值位於280km。也就是說,200km左右的續航里程已經可以應對大多數人的絕大多數使用。當然由於目前電池容量受溫度影響較大,這個數字可能還要略放大一些。至於對於遠程出行的需求,完全可以交給增程器來解決。

而我們的現狀卻是僅僅為了一年內可能只會出現的幾次使用需求,更多的只是為了解決大家的“里程焦慮”,就要汽車揹著多了一倍多質量的電池跑完它的整個壽命期。這無論是從經濟上、還是環保上,都是得不償失的行為。所以在電池技術取得突破性進展之前,電動汽車無限度的追求過大續航里程是不可行的。而REEV電動汽車則很好的解決了這一問題。

既然REEV模式具有這麼多的優勢,為什麼採用這一技術的量產車卻極為有限呢?下一部分的文章將講一講增程式電動汽車面對的尷尬現實。


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