或许,增程式或者插电式混动技术能够满足当前里程焦虑问题,但待电池技术完全成熟以后新能源电动车市场或将以纯电技术为主流。

去年,华为与车厂联合发布了增程式混动技术的电动车问界M5,近日,华为再次发布同技术的M7,在电动车行业引起了不小的“震动”,,余承东在发布会上对增程式系统大加赞扬并表示增程模式是目前最适合的新能源车模式。昨日,长城汽车定位高端的魏牌CEO李瑞峰发表微博“怒怼”:“打铁还需自身硬,增程式混动技术落后是行业共识,再大的嘴,也不能大放厥词。”同时,央广网对此采访了行业专家并发表了评论。

长城汽车魏牌李瑞峰微博

本文首先讨论什么是增程式混动技术,并与新能源电动车行业的几种驱动技术进行对比,最后从行业情况简要分析未来的主流技术将是什么。

什么是增程式混动技术?

所谓增程式混动技术,从字面意思可以拆分为:增程+混动。

增程指的就是能够增加行驶里程。早期纯电动汽车的电池技术发展有限,2017年比亚迪SUV电动出租车e5上市,采用三元锂电池,输出功率60千瓦每小时,标称续航里程为400Km,实际在城市续航里程约250Km左右。那是当时续航里程最高的纯电动车。其他厂家出产的家用纯电动车的续航里程都在几十到一百多公里续航。这样的纯电系统对于城市勉强能够满足,但对于长途来说远远不够。

于是,有厂家针对这种情况重新研发了增程技术,目的是增加纯电汽车的续航里程。

那就是在汽车行驶的过程中同时用燃油发动机发电,发出来的电直接给电池组充电,这样电池在驱动电机带动汽车行驶的同时又能获得源源不断的电能。这理论上看似乎就能让汽车一直行驶下去,但受限于汽车油箱大小,所以实际里程=纯电里程+燃油发电里程。

这就是增程的意义所在。

为什么又说是混动呢?

因为发电用的是传统的燃油发动机。

但是,燃油发动机只发电,不直接驱动汽车,因此也不需要变速箱(日常所说的波箱)。图示如下:

目前的增程式混动技术一般有三种工作模式。

纯电模式

如上图,动力电池输出电能驱动电机,由驱动电机带动车辆行驶,此模式仅在表显SOC(State of Charge,充电状态)不低于70%的情况使用。这个70%阈值可以由系统设定,表示电池在电量低于多少时启动燃油发动机发电为电池组充电。

混动模式

如上图,在超车、爬坡等需要大功率的情况下,增程器启动为驱动电机进行供电,同时电池组也为驱动电机供电,发挥电机的最大功率。此模式下,电池电量消耗会很快,如果动力电池电量小于60%,电池就会停止输出。

这实际上有点像PHV(插电式混动)的双驱动模式。

燃油+电驱模式

如上图,当电池组电量低于70%时,增程器启动驱动驱动电机让汽车行驶;当增程器提供的动力大于驱动电机所需动力时,多余的电量就会给电池组充电,让动力电池电量维持在70%的阈值电量。

这实际上也有点像PHV(插电式混动)的燃油单驱动模式。

但想要完全充满电,需要外接充电桩充电。

正是由于电动车有耗电、充电,电池状态检测等各种工作(不仅仅是增程、插电,纯电也有),所以电动车需要大量的BMS芯片。

上面就是增程式混动模式的简单原理。

详细的技术原理可以关注我们或者联系作者深入探讨(微信同名)。

三种电动汽车驱动技术比较

目前电动汽车主要有三种驱动模式:纯电动车、增程式混动车、插电式混动车。

纯电动车的驱动模式是通过动力电池给驱动电机供电,驱动汽车行驶。这种模式最简单,缺点是依赖电池的容量(续航)和寿命。

增程式混动车的驱动模式如上面介绍:串联一个燃油发电机,专门用来在电池电量低的时候给电池充电。电池是驱动车轮的马达的唯一动力源。这种方案结构相对简单,成本相对较低,技术门槛低,节能效果比较明显,能有效解决车主的里程烦恼。

插电式混动车(Plug-in Hybrid Vehicle,简称PHV)是介于电动车与燃油车两者之间的一种车。它实际上同时拥有燃油车和纯电动车两套架构,既有传统汽车的发动机、变速箱、传动系统、油路、油箱,也有电动车的电池、电机、控制电路。而且电池容量比较大,有充电接口。但这种方案结构复杂,成本比较高,技术门槛比较高。不过,使用插电式混合动力汽车也可以获得更好的性能和更全面的体验。

增程式混动与插电式混动最大区别在于增程式混动以动力电池驱动电机使车辆行驶,发动机只给动力电池充电,不直接提供动力,而插电式混动在车辆电池电量不足情况下可直接通过发动机驱动电机使车辆行驶。

增程式混动技术的优缺点,电池寿命是最大的争议

由于现在充电桩不普遍,充电速度也比较慢,因此,增程式混动技术的出现解决了里程的焦虑问题。这是它最大的优点。

增程式混动不配变速箱,不使用燃油发动机驱动,使用电能驱动。优点有:

比燃油车、少保养

续航里程数比纯电动车长

既可充也可电加油,续航方便

缺点有:

增加了发动机和发电机,电机控制器等,需要大量的半导体电子元器件,对电气依赖性强。

高速上对比燃油车并不省油

系统复杂,既有纯电驱动系统,又有使用燃油发动机的增程器

关于其优缺中,最大的争议是电池寿命问题。

()、一种说法是程式混动技术的动力电池的有效寿命比纯电动车长。

这种说法认为:当动力电池组的电量降到一定值以后,就会转为增程模式运行,使得动力电池组处于浅充浅放的状态,有利于动力电池的循环次数和寿命。

同一组三元锂电池,如果每次耗电到接近零再充,只能循环约900次,如果是25%-75%的充放电,则能循环2500次以上。基于此数据,因此认为增程式的动力电池可以按照最优化来充电,使用寿命、循环次数都会比纯电车的动力电池要多。

()、另一种说法是电池持续处于高负荷状态,影响电池寿命。

从增程式混动技术的工作原理来看,动力电池组给驱动电机供电,持续消耗电能,而且这种消耗绝大部分时间不是线性的(特别是城市道路),这就需要经常启动燃油发动机发电给电池组充电。因此,增程发动机可能一直处于循环工作状态,而电池组又同时在给驱动电机供电。由于电池组的充放电同时进行,造成电池始终处于高负荷工作状态,从而影响电池寿命。

三种新能源电动汽车技术

目前的新能源汽车主要有插电(含增程)、纯电、氢能源(氢动力、氢电混动),在当前市场中各有优劣。

增程或插电混动车既可以加油也可以充电,没有里程焦虑,被认为是目前最佳的过渡性产品,但由于既使用了发动机,又配有电池、电机等,结构较复杂,因此制造成本不低,而且后期维修保养费用并不便宜。

这也是目前理想ONE和问界M5/M7的车型都是SUV,定位在25万(元人民币)以上的原因之一。

同时,由于使用了燃油发动机,增程和插电混动车实际上对大气还是有较大的污染,只是比燃油车少一点。

纯电动车使用成本极低,有家用充电桩的情况下,在中国一公里可能不到0.2元甚至更低。但是目前的短板还是在于电池。

在大气污染方面,纯电动车较小,最大的污染在于电池和电能。相当于把燃油车排放尾气的污染集中到发电污染了(2022年5月,中国火力发电占比近70%)。

氢动力车被视为最佳解决方案,不过氢气制造、存储成本过高,目前并不适宜大规模推广,而且相关车型研发成本高,充能配套设施不健全。氢动力车对大气污染是最小的。

结语

2020年9月,大众汽车中国CEO公开炮轰:“增程式是胡说八道,是最糟糕的方案”。 大众集团中国研发部门负责人也犀利表示,即使对单车来说,增程式电动车也意义不大,“是过时的技术”。文章开头也提到,长城汽车魏牌CEO李瑞峰也发表了类似的观点。

当前,力挺增程式混动技术的主要有理想和华为。

在当前充电桩还不是非常普及,充电速度还不能快速满足充电要求的情况下,增程式混动技术确实能解决用户的痛点:里程焦虑问题。

但是,无论是中国的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,还是欧盟委员会有关新能源的立法建议都建议或者要求,从2035 年开始停止销售新的燃油车。

从另一方面来看,动力电池的技术也得到了飞跃式发展。6月,宁德时代正式发布了名为“麒麟电池”的第三代CTP技术,可以实现整车1000公里续航,同时支持10分钟快充,能够充分解决新能源车“续航时间短”、“充电时间长”等痛点。

或许,增程式或者插电式混动技术能够满足当前里程焦虑问题,但待电池技术完全成熟以后新能源电动车市场或将以纯电技术为主流。

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  • 增程式还有一个缺点是:实际可用的功率只有总储备功率的一半。限制了最大输出功率。假如电动机功率100kw,汽油机功率100kw。在增程式的最大输出功率为100kw;插混式,可以在需要时输出200kw功率。
  • 还有13年的时间,纯电车看能否达到各种工况下600-800公里续航3-5分钟内充满电的技术突破,这样就可实现淘汰燃油车了
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