油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

理想智造第一款量產車就是中大型SUV,但萬萬沒想到竟然是一輛增程式電動車。

李想2015年卸任汽車之家CEO之後投身電動汽車製造,想用數字技術和智能技術改變出行方式。他還表示:“從零售角度而言,我們希望做汽車領域裡的蘋果。在出行領域,我們希望做波音。”

所以,和那些想要改變世界的互聯網公司一樣,產品看重定位,講究用戶體驗。至於增程式電動車是否足夠綠色節能,並不是理想智造ONE首要考慮的。因此他們也坦然大方地在發佈會中標明:城市工況油耗5升,高速工況油耗10升。

市區省油高速費油,這和普通汽車的油耗情況相反,可以得到一個簡單而直觀的結論:電動車自帶充電寶跑高速效率低下。

油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

理想智造ONE的純電動續航里程180Km,NEDC綜合續航超過700Km。當剩餘電量低於一定值,1.2T三缸汽油發動機自動啟動。能量傳輸路線很簡單,內燃機—發電機—電池—電動機。內燃機只在狹窄而恆定的範圍內負責發電,沒有排放惡劣且低效的怠速和低速工況,也沒有走走停停的轉速波動,因而增程式電動車在市區工況確實省油。當然,純電動模式更環保。

但是一到順暢的高速公路,怎麼反而更費油啦?

我們先從學術研究成果中尋找真憑實據。

在參考文獻[1]中,用一臺57馬力的1.0L汽油發動機和一臺32千瓦的發電機組成增程器,動力電池採用磷酸鐵鋰電池。測試結果顯示,增程器把燃油化學能轉化為電能的最高效率只有29%。即圖中標示0.29的曲線所所對應的工作範圍。

油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

油電轉換效率29%是什麼水平?

豐田2.5L自然吸氣發動機配合混動系統實現熱效率世界第一,達到41%。本田2.0L發動機配合i-MMD系統達到40.6%。我們將這個結果做為一個參考,可以知道增程式電動車的效率並不高。

美國EPA油耗測試顯示,凱美瑞混動LE市區油耗4.44 L/百公里,高速工況4.61 L/百公里;本田雅閣混動EX-L市區油耗和高速油耗都是5.0 L/百公里。表現均衡,沒有出現反常識的結果。

理想智造ONE這種增程式電動車,在長距離高速行駛時,先用汽油機發電,再用電動機驅動。這顯然不如直接驅動的效率高。而且,這輛中大型SUV整車重量為2.3噸,前軸後軸兩個電機的總功率為326馬力。但是,汽油發動機僅僅是一臺1.2T三缸機。

油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

雖然急加速時才會全力輸出326馬力,高速巡航只用到40%-60%;

雖然控制系統會盡量保證剩餘電量SOC的水平,不至於榨乾發電能力;

雖然有40.6千瓦·時的電池,能抹平需求功率的峰值和波谷;

但是!這種匹配仍然是很明顯的小馬拉大車。長時間、長距離高速行駛,發電量和用電量整體平衡,這具小排量渦輪發動機高負荷運轉。

本身油電轉換效率不高,中間環節又多,路遙知馬力,油耗不給力。

增程式電動車在混動系統的分類中屬於串聯式結構,是最簡單,最古老的方案。同時也是目前比較另類的非主流方案。作為一家新的汽車公司,這可能是最實際的方案。

另一方面,增程式電動車也不是完全沒有潛力,但是需要做一些改造。

既然高速行駛時效率低下,那就令發動機直接驅動汽車行駛。

其實這種進化改良的混合動力系統早就有了,這就是本田的i-MMD系統。繞來繞去,先進的、現實的、可行的方案,還得看老牌汽車廠商。

本田的i-MMD系統本質上可以看做增程式電動車的進化版本。它有三種工作模式,純電動、混合驅動和發動機驅動。其中“混合驅動”模式下,發動機只負責發電,補充電池電量。高速行駛時,發動機在效率很高的狀態下直接驅動汽車,這時電動機只在需要的時候提供一點助力。

油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

理想智造ONE和本田“銳·混動”系列車型差了一個發動機直接驅動的模式。根據本田工程師發表的論文[2],截取得到下圖。混合驅動模式,也就是發電模式下,發動機的運行範圍是一條線。就是在這條線上,本田達成了世界頂級的40.6%的熱效率。發動機直接驅動模式下,也就跑高速時,發動機在高效區間直接驅動行駛。

油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

而且,本田i-MMD系統實在是太緊湊了,沒有傳統意義上的變速器。動力總成體積和燃油版相當。同時也實現了模塊化和系列化,價格低的車配1.5L發動機,價格高的車配2.0L發動機,還能在增加後軸電機實現電四驅。

油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

油電轉換效率低,高速工況油耗高,增程式電動車卻最符合實際

但是,本田混動和豐田混動怎麼就掀不起波瀾?

因為日系混動不能充電。20多萬買輛混動,就指望著回家充電省點油錢。許多人就覺得不插電的混動是假混動。既然這麼在意純電行駛,理想智造增程電動車就是許多人想要的類型。純電動里程市區夠用,還能純燃油狀態跑長途。解決里程焦慮既不需要超級電池,也不需要氫燃料電池,多燒點汽油就行了。

傳統汽車廠商轉型新能源的步伐平穩,潤物細無聲。互聯網造車勢力一登臺,就想搞個大動靜。

增程式電動車效率不高不要緊,咱們有比肩蘋果和波音的理想。純電動車跑去高原路試沒電了也不要緊,咱們有板車和充電麵包車。在外國燒了上百億隻造出樣車也不要緊,咱們法拉第代表未來。

參考文獻

[1] 申永鵬,王耀南,孟步敏,李會仙.增程式電動汽車功率流優化策略[J].中國電機工程學報,2015,35(16):4035-4042.

[2] Yonekawa A. The New Engine for Accord Hybrid and Study of the Turbocharging Direct Injection Gasoline Engine of Small Diameter of Cylinder[C]//22nd Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology. 2013.

[3] Ide H, Sunaga Y, Higuchi N. Development of SPORT HYBRID i-MMD Control System for 2014 Model Year Accord[J]. Introduction of new technologies, 2014.


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