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增程式是落后的技术吗?

来源:国际汽车设计及制造 发布时间:2023-02-17 163
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——来自天际汽车增程电动系统控制与标定总监戴西槐的分享

世界上最早的增程式电动汽车出现在20世纪初,由费迪南德·保时捷打造。随着石油大开发及内燃机技术的提高,这一技术停滞了,随着近些年电池技术的相对成熟和电池成本的降低,新能源汽车蓬勃发展,其中增程式技术再一次进入了大众的视野。


2022年,新能源汽车持续爆发式增长,产销分别完成705.8万辆和688.7万辆, 市场占有率达到25.6%。其中,插电式混动汽车(PHEV)销量151.8万辆,同比增长1.5倍。


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天际汽车增程电动系统控制与标定总监戴西槐

增程式电动车(REEV)也属于插电混动的一种。和所有电动汽车一样,REEV的原理也是通过电池向电机提供动能,学术语言叫串联式混动技术,特点是驱动全靠电机,发动机不参与直驱,在电池没电时会为电池充电,电池有电了之后会继续驱动车辆。


最近,业界关于增程式的讨论非常热烈:华为的余承东趁着问界新车发布,称“增程车”是目前最合适的新能源模式,呼吁“尽快淘汰燃油车”;长城旗下魏牌CEO李瑞峰则直言“增程式混动技术落后是行业共识”;何小鹏则称要淘汰混动汽车;马斯克在演讲中表示“混动只是一个过渡的技术”……


那么,混动究竟是不是一个过渡技术?其中的增程式汽车技术又是不是一种落后的技术呢?今天,让我们来听一听天际汽车增程电动系统控制与标定总监戴西槐对此有哪些看法,看看他又分享了哪些独到的观点。

为什么混动不是过渡技术?


近几年,电动汽车发展迅速,2022年纯电动汽车(BEV)销量536.5万辆,同比增长81.6%。然而,如果全面铺开纯电动汽车,仍存在许多约束条件。


首先是自然资源的限制,如锂镍钴等的储存量有限,电池制造的相关金属价格越来越高,目前对国外的依赖仍然比较严重;其次是电网,从发电、供电以及配电侧来看,高峰期的用电量将是现在的2~3倍,电网基础设施需要时间去适应;消费者对于电动汽车的里程焦虑依然存在,充电难、续航短、换电成本高、电池寿命短是用户的四大忧虑。


此外,《节能与新能源汽车技术路线图》2.0版本中提到,至 2035 年,传统能源动力乘用车将全面转化为混合动力,纯电的市场份额有限,混合动力会在其中有一席之地。“因此,混动不是一个过渡技术,它将长期存在,并且在2035年之前将保持比较快的增长速度。”戴西槐表示道。


据丰田对于未来汽车的预测,到2050年,HEV(含串联)+PHEV(含增程)市场占比将达50%。“目前全球大的主机厂都不再开发发动机,纯发动机的汽车将逐渐退出历史舞台,但发动机还将以混动的方式长期存在。”戴西槐说道。


增程式混动车型相当于在“纯电车”的基础上增加了一台发动机,发动机的主要工作是给车辆充电。增程式车辆的行驶完全是由电机来驱动,既拥有新能源汽车的驾驶体验和低廉的用车成本,又兼具传统燃油车的补能便利性和续航能力。


据IEA数据,目前全球范围内来看,PHEV(含增程)市场均在快速增长,中国的PHEV占新能源汽车比例相对较少,欧洲的话几乎和BEV占据相当的市场份额,美国PHEV也占有相当大的比例。戴西槐认为,这一市场差异存在的原因是早年的混动技术是由日本及北美的通用等企业掌控,随着国内各大主机厂发力,混动汽车将迎来爆发之年。

增程式汽车为何坎坷?


为什么大家认为增程是一个落后技术?戴西槐认为,大众的CEO冯思翰曾表示增程技术是一个糟糕的解决方案,这是基于宝马i3作为首个增程汽车在市场上没有取得成功这样一个认知基础上的。2012年,美国加州对补贴有着非常多的限制条件,宝马i3用两缸机加上9L的油箱,最大功率只有28kW,增程器启动的时候电池要降到6%,而这是政策限制下的产物。
而中国对于增程补贴没有类似的限制,国内也在积极推动增程式汽车的发展,《新能源汽车发展规划(2021-2035)》中“三纵三横”的布局将插电式混合动力(含增程式)汽车放在一个重要的位置,理想汽车作为“吃螃蟹的人”用销量证明了增程式汽车是有市场的。


戴西槐认为,对于增程式汽车,人们普遍存在两大误区。首先,很多人认为增程器就相当于手机的“充电宝”。充电宝是将电充满,再用来给手机充电,其效率是非常低的。但增程器并不是给电池充电,而是将能量直接用来供驱动电机使用,只有当电池亏电到电量平衡点的时候,为了保持电力平衡才会稍微补充一些电量,因此充放电的效率损失是非常少的。


还有很多人认为中低速城市工况的时候,插混和增程一样,都使用串联模式;高速工况下,插混具有直驱模式,效率更高。实际上,好的增程器中低速时效率比插混更高,可抵消插混在高速路上直驱的优势,综合工况下两者效率是差不多的。“《中国汽车行驶工况国家标准的编制说明》中调研结果显示,中国用户90%以上的行驶场景在80km/h,这种情况下直连式增程器具有一定的优势。在整个汽车使用的生命周期中,增程式汽车的效率不比插混的低。”戴西槐表示。

增程器开发的关键要素


增程式电动车是基于纯电动平台开发的,而混动车则基于传统燃油车平台。未来增程器不局限于发动机,也可以是电池、其他的两缸机、自由活塞式的发动机等等,而且效率会更高。


理想汽车的增程式电动汽车做得成功的原因在于其抓住了客户的需求:大多数消费者的使用工况是城市里上下班通勤的需求,偶尔城际间驾驶又有增程器缓解里程焦虑,因此能受到市场的认可。


增程器的开发有几大关键要素:
● 增程器的选择。目前市场上的增程器额定功率在40-60kw之间,可满足轿车和SUV的功率需求。


● 布置尺寸。因为受到前舱空间限制,又需要在纯电的汽车基础上放置一个发动机,以及能源系统、排气系统等,因此增程器的尺寸越小越好。


● NVH。因为增程式汽车是纯电驱动的,发动机不参与,响应非常快,总体NVH比纯电形式差一些,目标是比纯电动汽车高1~2DB。


● 油耗。增程式汽车拥有不同的能量管理方式,发电机需要运行在高效区。


“增程式汽车可以解决市场焦虑,它肯定不是昙花一现的,混动技术也不是过渡技术,而是会长期存在的,甚至像丰田预估的在2050年依旧会存在的一种技术。未来汽车市场将是由纯电、增程式、插混式以及燃料电池汽车等共同组成的多元市场。增程式不是一种落后的技术,说走就走没有里程焦虑的纯电驾驶体验将带着增程式汽车走向更远的未来。”戴西槐总结道。

写在最后


对新能源车技术的争论,从来没有停止。可以预见的是,纯电动车的痛点很难在短时间内得到解决,而纯油车被逐步淘汰也只是时间问题。对于那些不想被电动车里程焦虑所困扰又想降低日常用车成本的消费者来说,混合动力汽车(含增程式)或许是一项不错的选择。


天津大学教授,原内燃机燃烧学国家重点实验室副主任姚春德指出,“单从技术门槛上看,增程式的技术路线更加简单。不宜脱离实际使用场景来评价某个技术路线,增程式混动也可以在油耗、续航里程、充电等方面达到一个平衡。”汽车电气化的趋势不可逆,但是在大背景下,新能源汽车市场将呈现怎样一个“百花齐放”的形态,我们期待能共同见证这样一个未来!


增程式不是一种落后的技术,未来汽车市场将是由纯电、增程式、插混式以及燃料电池汽车等共同组成的多元市场,说走就走没有里程焦虑的纯电驾驶体验将带着增程式汽车走向更远的未来。


来源:荣格-《国际汽车设计及制造》

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