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时隔一百年后,增程式电动汽车重新崛起!

   2021-11-26 金刚新能源2290
导读

时隔一百年后,增程式电动汽车重新崛起!

 谁在固执己见,谁又在洞察消费需求?

大家都知道汽车到现在已经有一百多年的发展历史,随着行业的发展,可以说现在已经逐步实现了电动化,进入新能源时代也是现在以及未来必然的大势所趋,而中国新能源市场的变化也非常快。电动车市场有混动车、插电混动车、增程式电动车、纯电动车等,这几类电动车目前也是长期并存的,如果要说哪个发展历史最为坎坷曲折的,那必然是增程式电动车的发展。

增程式电动车的发展追溯到最早的汽车发展初期,可以看出它比我们现在常见的内燃机驱动的汽车出现的还要早。世界上第一辆串联式汽油机混合动力汽车,是最早的增程式电动汽车,是由保时捷的传奇人物费迪南德·保时捷打造的。而增程式电动车的产生,其实是由于以前纯电动汽车燃料电池电动汽车的重要技术还没有完全取得突破,再加上成本费用过于高昂,不能实现更好的推广,于是,当时欧美发达国家就研发了一种新的电动汽车模式——增程式纯电驱动汽车(EREV),相比于其他类型的电动汽车来说,其具有较大的优势。

增程式纯电驱动汽车的优势

其一,它是为了迎合纯电动汽车续航里程短的问题,除了传统的动力电池组之外,它还配备了电机组,通过消耗传统的燃油发电来对汽车在行驶过程中的电能进行补偿,亦或是对电动电池组进行一个充电的过程,具有较低的燃油消耗率,另外电池的容量相对较小,车辆的成本从而也降低了,因此给增程式电动车的电力电池进行充电的时候,可以选择用小型的充电桩或者是家用电源插座就行,而不必采用较为麻烦的更换电池的方法,且节约了成本。

其二,EREV也可以说是实现了“零消耗,零排放”。那是因为,当动力电池的电量比较充足的时候,增程式电动汽车的工作模式就在纯电动的模式,此时它的动力就是全部来源于电力电池,相当于是纯电动汽车了,无论是储能元件的超级电容,还是增程式电动汽车特殊的动力系统结构,都是未来电动汽车的主要发展方向。

其三,也正如此,增程式电动汽车所具有了三种工作的模式,即纯电动模式、混合动力模式、增程式工作模式。其中,在电动模式下,与普通的纯电动汽车没有什么区别;在混合动力模式下,动力电池组用来储存能量,在车辆起步、加速上坡、汽车制动时能够起到能量回收的作用,简单来说,此模式下与插电式混合动力汽车原理基本是相通的;在增程式工作模式下,车辆优先是使用外部设备来提供的电能,当电池SOC值降到一定数值时,此时再使用车载发电机组提供的电能使得车辆继续行驶,同时也达到了车辆行驶里程延长的目的。

可以看出,通过分析增程式电动汽车的三种不同的工作模式,它们都有着明显的不同。然而在资源紧缺、纯电动车技术以及电池技术遇到瓶颈而受限制的时代,增程式电动汽车无疑是最具有发展前途的电动车。然而它的发展确实最为坎坷曲折的,也被称为“三起三落”的发展历史。

三起三落是怎么回事儿

在1881年的法国,特鲁夫就使用普兰特发明的铅酸电池发明了第一辆可充电的电动汽车,使用了两个西门子的直流电机驱动三轮车,车重是160kg,时速可以达到12km/h,这个速度就是比人类的慢跑速度快那么一点。紧接着,在1882年的英国,艾尔顿发明了性能更为优秀的铅酸电池驱动的电动汽车,装了大概是1.5度电的电池,可以实现最大40km的续航里程。同时伴随着铅酸电池的使用,可以充电的电动汽车也就诞生了。在电动车发明不久之后,1885年在德国的卡尔·本茨研制出了第一台以内燃机为动力的汽车,为现代汽车设计奠定了基调,其缺点就是可靠性差点。那时候的汽车市场,基本上可以说是形成了是以蒸汽、电动、内燃机三个分天下的境况。

此时,年仅22岁的费迪南德·保时捷由于对电子非常热衷,他发明了轮毂电机并获得了专利,因此在可以接触到汽车,通过不断的尝试之后,他终于打造出了第一台纯电动汽车Lohner-Porsche,它的能源全部来源于超大号的铅酸电池,电池组的总重甚至超过了1.8吨。作为与保时捷有着密切关系的费迪南德·保时捷,他的出身就是手工艺铁匠工人的阶层。随后在1900年,费迪南德安装完成了四驱车型,打破了多项速度记录,震惊了巴黎万国博览会。

然而不可避免的是,依然出现了电动车续航短这个让造车人都很头疼的通病,为了解决这一问题,费迪南德·保时捷在此基础上又加上了一台内燃机,此时世界上最早的增程式电动汽车诞生了,这辆车可以跑到时速40公里以上。

然而它还是存在一定的不足,没有变速箱、转动轴以及传动皮带等。再加上当时石油开发和内燃机技术都在提高的情况下,1920年之后电动汽车就渐渐地失去了原有的优势。从而导致在汽车市场大部分都是内燃机驱动的汽车,只有在少数城市还保留着仅有的有轨电车、无轨电车、有限的电瓶车等,电动汽车随之而来的命运就是停滞不前,足足有大半个世纪之久。

到了70年代,在停滞了大半个世纪之后,此时石油危机开始了,以化石燃料为主的汽车纷纷遭遇到了各种难题和冲击,油价开始上涨,还有一些环境污染等问题,最为严重的就是空气污染,节能减排也成为了当时各个厂商的共识。面对节能减排,首先要做的就是在技术储备上的改进和提升,因此就需要不断地尝试。当时日本和韩国主要是选择了挑战混动汽车、纯电动汽车、燃料电池车,而欧美国家则是选择把精力集中在柴油机、增程式电动车以及纯电动汽车的方向。

在2007年的北美车展上,雪佛兰沃蓝达概念车亮相,预示着一百多年后增程式电动汽车重新杀回人们的视线。沃蓝达通过独创的Voltec 电力驱动技术,在标准的220V普通家用电源上为其T型16kWh的锂离子电池充电,可以纯电驱动行驶80km里程,从而满足日常行驶需求。在电量不足的情况下,发动机驱动发电机再产生电能供给电动机,在35L的油箱容积的条件下,Vlot可以再增加约为490km的里程,同理可得,此原理和百年前费迪南德时代的增程电动车原理基本一致。

雪弗兰尝试之后,紧接着不少的厂商也开始跟着活动,在2011年的法兰克福国际车展上宝马就推出了i3纯电车和增程式两款车型,配备了19kWh的锂离子电池组,电动机则是采用了带有集成电子装置的混合动力同步机、充电器、发电机,最大输出功率可以达到125kW,最大扭矩可以达到250Nm。此后奥迪也是几乎同时推出了奥迪A1 e-tron增程式车型,在纯电动模式下,车辆可连续行驶50km里程,如果行程超过50km,就可以通过安装在行李舱下方的小型发动机对蓄电池进行充电,也是几乎相同的原理,作用也是为了延长车辆的行程。

紧接着到了2014年,国产品牌广汽传祺也相继推出了GA5增程式版电动汽车,但同样是由于在系统中发动机只用来发电而不参与动力的输出,不过这款车在2016年的时候就已经停产了。不难否认,以上几款量产的增程式电动车虽然在技术上实现了一定突破,但实际上并没有获得市场的认可,因为销量低迷从而走向停产的道路,增程式电动汽车所面临的问题还有很多。

然而,独占鳌头的特斯拉的出现彻底扭转了局面,不仅让大家看到了电动车在保证性能的情况下还可以有良好的续航里程和较好的充电速度,与此同时国家方面的政策补贴也促进了很多厂商开始集中精力研发纯电动汽车。

尤其是特斯拉,国内还没有厂家能够在新能源汽车的赛道上追上甚至超过特斯拉,但是续航和充电的问题依旧是电动车的痛点。那么痛定思痛,解决续航和充电最高效的方法就是增程模式,但是在全球的研发局面上看,都比较平缓。之前勇于尝试的厂家们,雪弗兰、宝马等就是典型失败了的例子,但是好在经过对电动车多年的科普教育之后,大家对打造增程式电动汽车的方案也有了更全面、更深层的认识与了解。

人们普遍疑惑这样一个问题,那就是在发动机先发电之后让电动机驱动,这不是画蛇添足吗?其实并不是,这样做反而可以达到非常高的效率。大家开车都知道,燃油车在城市遇到交通堵塞的情况下,走走停停内燃机的效率会变得非常低,这也就是为什么燃油车在日常行驶过程中会非常费油的原因。然而增程式电动车的内燃机不是直接驱动车轮的,所以也就跟路况没有太大的关系了,它的作用就只是负责发电给到电机驱动车轮,有富裕的话还可以充进电池里面储存起来。

因此从整体上而言,增程式电动车在多数情况下都是效率更高、更省油、更环保的选择,放到现在来看,也可以看做是为电池配备上了一个“充电宝”,不但能消除续航里程的焦虑,而且还能满足电动车驾驶的优点,尤其是在国内使用环境较为复杂的条件下,是增程式电动车发力的最好时机。

我们从国家战略及汽车行业的发展上来看,在产业政策方面,国家也已经明确将增程电动车划归到了纯电动领域,PHEV仍属于燃油车范畴,这对增程电动汽车的发展也带来了新的机遇。稳定控制好安全和价格等因素之后,近些年的新能源市场,可以说追求更大的一个趋势就是对续航里程的研发追逐。

在如今2021年的新能源电动汽车市场的潮流中,人们对于宣称1000公里续航里程的纯电动也显得有些不买账了,人们更多的是希望抛弃不切实际的幻想,通过技术手段而非只是纸上谈兵的形式,要在最根本的技术问题上下功夫去解决问题。今年我们可以看到的是,有了“掺硅补锂”的技术,也有了长续航硅负极电池以及去年比亚迪刀片电池的亮相。与此同时,作为曾经被人们嗤之以鼻的增程式电动车在今年也突然成为了众多车企的“座上宾”。

2020年开始,造车新企业理想汽车为了寻求新能源市场差异化发展,通过理想ONE开始发力增程式电动车。除了理想ONE之外,岚图、赛力斯等厂家在2021年都有相继宣布新增增程式电动车型。此外,比亚迪DM-i混动以及东风本田新增的插电混动版本CR-V也搭载iMMD技术打了增程式电动车的擦边球。不难看出,目前市场上对增程式技术的选择趋势更高了,倒是有点像第二次增程式技术发展的机会。大家不是盲目选择,在此之前众多车企就对增程式进行了深度的探讨,宝马、通用、日产包括中国的传祺、吉利、奇瑞等,都对增程式电动车有过深度的研究,并且有些车企是将这项技术应用在了量产车型之上的。

增程式电动车未来发展到底如何?

市面上掀起了增程式技术的热潮,很大程度上是因为中国新能源市场的发展推进与政策方面的演变有着正向关系。众所周知,中国新能源汽车产业的发展始于“三纵三横”总路线。所谓“三纵”就是指混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车;“三横”指的是多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统。近年来,增程式电动车的政策“地位也在不断上升。”

2018年12月,国家发展和改革委员会发布《汽车产业投资管理规定》,明确将增程式电动车纳入纯电动汽车范畴。2020年4月,财政部、工业和信息化部、科技部、发展和改革委员会发布《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,对于增程式车型给予中央财政补贴,同时也再次体现国家对增程式技术路线的肯定与支持。

除了政策支持,技术突破也很重要。第三代增程式电动车——发电直驱电动车,是杨裕生院士提出的。顾名思义,这就是一项由发动机发电直接驱动电动车的技术,车辆上的发动机发的电可以不经过电池,就能直接驱动电动机。这项技术也使得增程式电动汽车节油效率能够达到60%甚至更高。

另外,第三代增程式技术对于电池的要求同样提出了很高的要求,那就是支持快充。想要鱼和熊掌兼得,就需要更为先进的电池技术,想要发展增程式电动车,首先要突破的一道难关就是发动机和电池技术的提升,显然这也不是一件容易的事情。中国车企中,在发动机方面的研发一直是处于相对较后的状态,但是在宁德时代等动力电池厂商的突破下,我们的电池技术排在全球前列,应用方面甚至全球领先。增程式+大电池这一技术路线的确立,是增程电动被热捧的关键。

从消费者的角度来看,理想ONE作为造车新势力也是自带话题性,消费者对理想ONE以及其背后的增程式技术此前也发起过激烈的讨论,这些现象可以看出,消费者对于增程式技术的认知和了解也有了一定的扩展,因此才有了可以进行讨论的局面。虽然说法褒贬不一,但不能否认的是,消费者对增程式技术的认识到了空前的地步。

曾经也有过专家调侃:傻瓜才做增程式电动车。除了调侃意味之外,在这背后也不难看出想要做好增程式电动车是非常不容易的,难度系数非常大,不仅仅是涉及到技术的问题,还有国家政策和汽车市场发展的趋势等问题。不过当下,已经有越来越多的专家们、企业代表们纷纷站出来为增程式技术代言发声,甚至像理想这样做出轰动市场的明星产品,时隔一百年后,增程电动有望再次崛起。

 
(文/小编)
 
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