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行路难多歧路 增程式电动汽车前景展望(一)

2018 年 10 月 24 日 00 : 00 原创 编辑:周凯 来源:EV知道
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[ EV知道 实验室 ]增程式混合动力汽车,也可以称为增程式电动汽车,随着近日理想制造ONE的发布再次引发了热议。那么这种动力组合是否能成为未来国家补贴退出后新能源汽车的新的突围方向呢?

行路难多歧路 增程式电动汽车前景展望(一)

笔者的观点是:美好的理论、尴尬的现实、成功的关键依赖他人,今天我们先谈谈这第一点。

一、美好的理论

增程式电动汽车(REEV)所用的增程器理论上可以是任何可以提供电能的装置,例如内燃机、燃料电池乃至核反应堆都是可以的。受限于现实状况,内燃机仍是增程器的主流,采用这种增程器的REEV车辆形式上可以称之为串联式混合动力汽车。现阶段其特点是所搭载的内燃机发动机仅仅作为电量不够时救急使用或用来提高极限动力,而并不直接用于驱动车辆。

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实质上,串联混动就是广泛应用于船舶、火车上的那种电传动机构,再加一个电池作为峰值能量机构。整体来看,整个装置都具有非常成熟的技术储备,研发难度自然也远小于一般的PHEV系统。如果一个车企已经有了纯电动车,那么在此基础上并增加一个内燃机和发电机的系统,就可以做出一辆串联混合动力车型。它完全可以视作纯电动汽车的变种,串联模式代表车型:宝马i3,奥迪A1 e-tron日产小型车的e-Power混合动力系统。

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可以说,在几种混动构型中,串联构型的结构最为简单,控制策略的优化也相对简单,甚至比传统汽车更容易。简单粗暴的讲,增程式电动汽车就是一辆电动汽车接上一台具有自动控制逻辑的燃油发动机,然后就上路了。

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由于增程模块与驱动轴没有任何机械连接,而电线布置起来就非常自由了,因此串联混动的内燃机可以任意布置,完全突破了传统汽车布置的闲置,拿个拖车挂在车后都没问题。

REEV的工作模式有以下几种:

1、内燃机带动发电机工作,同时电机驱动车辆前进。如果驱动功率小于内燃机工作功率,则电池表现为充电,电量上升;否则表现为放电,电量逐渐下降;

2、内燃机不工作,电机驱动车辆前进。往往出现在城市低速同时电量较充足的情况下;

3、内燃机不工作,车辆下坡或减速,电机给电池充电。

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REEV模式的技术优势主要有以下几点:

1、电动机—驱动轴的转速可以跟内燃机—发电机的转速完全解耦,不需要机械变速箱就解决了调速问题。这就完全抛弃了那个又大又沉又贵,而且还会损失机械效率的机械变速箱。

2、内燃机的功率输出也与驱动电机解耦,内燃机可以一直运行在最优状态下,从而极大的提高了燃油经济性。这一点可以说是该模式在节能减排方面最大的优势了。随着内燃机技术的进步,满足国六B阶段排放的发动机已经出现,同时最高热效率超过37%的发动机也已经逐渐普及,这就使得先进发动机在最优工况下无论是能耗还是排放都达到了很好的水平。而REEV恰恰是提供这种运行环境的最优选择。

3、由于有增程器这样一个天然热源,REEV车辆理论上可以在严寒天气更方便地为电池和车内空调加热,因低温造成的里程损失也会比纯电动车小。

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REEV可以看做是在现阶段充电设施普及度、充电速度、电池能量密度和成本等方面都尚不够成熟时的电动汽车过渡方案。这样既解决了“里程焦虑”问题,同时又最大限度的实现了新能源汽车节能减排的目的。

行路难多歧路 增程式电动汽车前景展望(一)

而传统的纯电动汽车解决里程焦虑的办法无外是更快的充电速度与更大的装机电池容量。而这两种方式都存在着很大的问题。

快充,一对现有电网存在巨大的压力,二是大电流是对充电安全性有巨大的考验。而大电池组也有着严重的节能减排效率低下的问题。为了实现大续航里程,如今的电动汽车往往要配备80甚至100kWh的电池包,这样的电池包质量往往会超过500kg。一辆乘用车携带着如此巨大的附加质量,可想而知其能耗会多么巨大。

特斯拉曾经在新加坡因为碳排放超标被处巨额罚款的新闻,大家恐怕还记忆犹新。我们就以奔驰刚刚发布的EQC来看,2425kg的整备质量与650kg的80kWh电池包质量,官方公布的百公里电耗高达22.2kWh。

假设该电耗近似于工信部的电耗值,那按照本年度咱们国家的新能源补贴标准来看,在电耗水平上只能拿到0.5的系数,濒临不达标。这么说可能不大直观,简单的说要生产22.2度电,按我国目前比较先进的火电厂能耗计算,大体相当于需要相当于7L汽油热值的煤燃料。要知道这还是我们没有考虑电厂到电池组过程中发电、输电、充电损耗的情况下。

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而根据一些统计来看,大多数情况下我们平时90%单次出行里程都在120km以内,即便是作为营运车辆的出租车每天累计里程91%的样本也是在360km以内、中值位于280km。也就是说,200km左右的续航里程已经可以应对大多数人的绝大多数使用。当然由于目前电池容量受温度影响较大,这个数字可能还要略放大一些。至于对于远程出行的需求,完全可以交给增程器来解决。

而我们的现状却是仅仅为了一年内可能只会出现的几次使用需求,更多的只是为了解决大家的“里程焦虑”,就要汽车背着多了一倍多质量的电池跑完它的整个寿命期。这无论是从经济上、还是环保上,都是得不偿失的行为。所以在电池技术取得突破性进展之前,电动汽车无限度的追求过大续航里程是不可行的。而REEV电动汽车则很好的解决了这一问题。

既然REEV模式具有这么多的优势,为什么采用这一技术的量产车却极为有限呢?下一部分的文章将讲一讲增程式电动汽车面对的尴尬现实。

(文中图片来源自网络)

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