新能源汽車-增程式路線

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題註：增程式路線 國內好像做這個的不多，之前江淮、廣汽、北汽出的產品都沒怎麼推

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前段時間，國家發改委發布《汽車產業投資管理規定（徵求意見稿）》，明確將「增程式電動汽車」劃歸純電動車投資項目，而插電混車型屬於燃油車投資範圍。「燃油汽車投資項目是指以發動機提供驅動動力的汽車投資項目，包括傳統燃油汽車（含替代燃料汽車）、普通混合動力汽車，以及插電式混合動力汽車等投資項目；純電動汽車投資項目是指以電動機提供驅動動力的汽車投資項目，包括純電動汽車、增程式電動汽車、燃料電池汽車等投資項目。」我們不免把這個增程式的路線（EREV）仔細拿過來端詳下，到底是何方神聖，為何之前沒有人做呢？

圖1 不同種類的設計構型

增程式電動車的工作原理，與純電動汽車的區別是不用加裝更多的電池，在選擇規模的基礎上搭載一台增程器（改制的小排量發動機），當電池續航不足時，通過給增程器提供能源，讓發電機繼續給電池供電，滿足車輛繼續行駛。與插電式混合動力相比，兩者最主要的區別是，插電式混合動力有更大的靈活性和差異性，動力分流得到的效率在很多的工作區間往往更省油。增程式電動車在成本和性能上面能達到的效果並不是非常好的，因此從全球範圍來看目前在商業模式和市場等方面的劣勢也很明顯。如下圖所示，目前真正推出到市場上面的主要包括BMW的I3 REV、日產的Note（這是用增程技術的混動車）、Fisker的EREV和傳祺的GA5 EREV，後兩台的產量很小，其中GA5 EREV總共的產量約2000台。

圖2 全球範圍內量產的車型

1）商業化的嘗試

目前成功的商業化嘗試主要由寶馬的BMW I3 REV版本和日產做的Note的混動車（這台車配的電池很小，是當混合動力車輛來開發的，只能算半台），如下所示，這兩台車是目前較為成功的嘗試。

• BMW I3 REV在其純電動平台上屬於加出來的配置，其發動機是在集團裡面找的一台特殊的發動機，能增加的里程比較有限。由於這個工作模式，整車的噪音問題比較嚴重，因此這個設計是屬於緊急使用的模式，客戶對其日常使用的體驗沒有純電版本來得高。
• 日產的Note：採用E-Power技術對於日產來說是一種意外之喜，在小型車和城市工況下（JC08），採用串聯式混合動力構型的綜合燃油效果和駕駛體驗在日本市場獲得了銷量成功，在11個月裡面銷售了10萬車，這是一個非常好的成績。因此隨之日產也擴展到Serena e-POWER，也會在歐洲引入這樣的技術。

圖3 兩台比較成功增程技術的車輛

2）其他車企在技術層面的嘗試

如下所示，不少車企早期都做過很多的嘗試，早期的如Volvo、Audi和Suzuki，都在其車型平台上推出過這種基於串聯式的試製。國內華晨和北汽也在一個階段進行了嘗試。

圖4 國內外一些試製車

問題在哪裡？

增程式電動汽車採用串聯式動力系統結構，增程器與傳動系統電氣耦合，這種結構中，發動機與傳動系統在機械上沒有連接，發動機輸出可以脫離路面負荷，從而使發動機可以工作在高效區域。為了滿足市區和公路工況下的行駛需求，發動機的輸出功率需滿足具體工況下的平均功率需求。從以上的車輛的統計我們可以看到，想要得到一個高效和低成本的發動機專門用於發電，是需要較大的投入，其產出也比較有限，這套增程系統面臨這種困難：

• 驅動系統對於整車的功率需求來自電池系統和增程系統的發電功率，而隨著電池的SOC的變化，增程系統有較寬的發動功率需求範圍
• 增程式發電系統需要在發動機轉速和發電功率上尋找到高效的工作點，這個開發工作在完全去掉機械連接以後，更為明顯
• 從效益來說，這樣動力總成端的投入和後期車輛調教的投入，短期內看不到很好的規模效應和可擴展性

因此我們看到反倒是一些外部工程諮詢公司開發了一些增程式發動機，這些增程器的優化和發展需要整車企業的支撐和延續才能有比較好的未來。

• MAHLE（馬勒）公司 2012 年研發了兩缸四衝程 汽油機作為增程式發動機，輸出功率25kW。發動機最大轉速 4 000 r/min， 排量 0.9 L，輸出功率30kW，增程器總質量65kg，其中發動機質量45kg。
• LOTUS（蓮花）汽車公司研發一台四沖 程進氣道噴射增程式汽油機，最大功率36.8kW，總質量60kg。
• 德國FEV 公司研發了排量為 0.8 L的V 型兩缸增程式汽油機，後面為FIAT500的概念車開發295mL 轉子增程式發動機能夠在 5500 r/min 時實現18 kW 的輸出
• 奧地利 AVL 公司研發了一台直列兩缸四衝程汽油機作為增程式發動機，後面又開發了一台單缸汽油機作為增程式發動機，而給奧迪A1的試製車則採用了單缸轉子發動機，的排量只有 0.25 L，升功率達到了60 kW/L，最低有效油耗率 260 g/kWh，5 000 r/min 時的恆定輸出電功率 15 kW，發動機凈質量29 kg

圖5 AVL開發的轉子發動機

從這個角度來看，增程式的技術路線在國內很難做，主要的原因需要在純發電的內燃機的小排量發動機上做很多的投入，由於缺乏分攤和持續性客戶的買單，使得這條技術路線在原理上很簡單，實際上很難真正下手，加上這套系統之後，整個車型平台會使得開發速度變慢。目前國內可能有再次去嘗試的，核心的障礙是如何獲取在這套系統上面的持續發展和優化的能力。這套系統脫離了原有發動機技術的支持，等於開闢了一個小眾的市場，也是需要很多的資源投入其中的，短期來看，並不會是主流的技術方向。