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明辨「增程式电动汽车」

明辨「增程式电动汽车」

分类:
行业资讯
作者:
来源:
2030出行研究室
2018/12/06 14:49
浏览量
 
        「增程式电动汽车」的概念,在过去一年突然「再次」火热了起来。随着新能源汽车的兴起,《汽车产业投资管理规定》的征求意见稿中也写入了对「增程式」的鼓励,各种「增程式电动汽车」便不断推出,让人应接不暇。然而,增程式汽车是什么,和插电式混合动力有什么区别?这一根本问题可能很多人都还不了解,甚至汽车行业的从业工程师大多也说不明白。而这篇文章,就将围绕这个概念辨析清楚——增程式电动汽车是什么,以及对于新能源汽车产业的意义是什么。
 
        文章将分为三部分,讲下面三个问题,正文之前写上简要回答:
 
        增程式电动汽车的概念
 
        - 实际是一类电气化程度更高的插电式混合动力汽车
        增程式电动汽车与混合动力构型(串联/并联/混联)的关系
 
        - 分属于混合动力汽车的两种分类维度,而增程绝不等同于串联
        增程式电动汽车对新能源汽车产业的意义
 
        - 从燃油车到纯电动车的过渡角色,有助于基础设施推广和新能源产业链发展
 
        一, 什么是增程式电动汽车
 
        「增程式」英文为Range extended,理解起来非常直接,即「里程扩展」。但这个意义指向并不明确,它让多种不同的混合动力构型都可以和「增程」关联上。因而我个人以为,增程式实在不是一个「好词」,因为它的意思一直以来都比较模糊,从字面上并不能准确表明其含义。这个词通常出现在各个汽车公司对产品的描述中——如通用、日产、宝马都用「增程」来描述自己的产品,然而这个词在这样的语境下,大多停留在「商业概念」,缺乏业界的标准定义。这就导致不同公司的「增程式电动汽车」实际上却是形态各异。
 
        那么学术上是如何定义「增程式电动汽车」的呢?
 
        学术上通常认为:「增程式电动汽车」(Range-Extended Electric Vehicle,REEV)是电气化程度更高的一类「插电式混合动力汽车」(PHEV),又可以被定义为「全电型插电式混合动力汽车」(All Electric Range,AER PHEV)。
 
        对混合动力汽车有一定了解的朋友们会知道,油电混合动力汽车有很多的类别,想要区分它们又有不同的分类方法。主要的区分方法有两种:一是按照混合动力系统构型进行分类,或者说是按发动机、电机两个动力源的耦合方式分类;二是按照电气化程度来分类,或者说按油电混合比例分类,从燃油汽车跨度到纯电动车。
 
        增程式电动汽车就属于第二种分类(与第一种分类的辨析见第二节),且看图2,可以将不同动力系统的汽车按电气化程度从弱到强分为五类:内燃机(ICE)——非插电式混合动力(HEV)——插电式混合动力(PHEV),又分为混合型PHEV(Blend PHEV)与增程式/全电型PHEV(REEV/ AER PHEV)——纯电动(EV)
 
 
        从左往右,车辆能源中用电比例逐渐升高:ICE与HEV能量来源于燃油;PHEV来源于燃油与电网;EV完全来源于电网。其中PHEV与HEV虽然同属于混合动力汽车,但是「是否插电」的技术区别就让两者能量来源发生了差异。
 
        那么同属于PHEV的混合型PHEV和增程式PHEV,差别在哪里?
 
        这里涉及到了插电式混合动力汽车的工作过程。如图2,PHEV的工作过程中包含了电量下降(Charge Depleting,CD)与电量维持(Charge Sustaining,CS)两部分。两种PHEV在CS阶段均需要开启发动机维持电量平衡,两者的区别主要在于CD阶段的工作模式——
 
        「在CD阶段,增程式PHEV以纯电动模式运行,保持发动机不开启,油耗为0」
        「在CD段,混合型PHEV在部分工况需要开启发动机来满足整车功率需求,产生油耗」
        换言之,(在CD段)增程式PHEV在所有工况下都可以以纯电动模式运行,但混合型PHEV则只能在部分工况以纯电动运行。因而,增程式PHEV的运行模式、驾驶感受、能量来源都更加接近纯电动车。
 
 
        辨析明白这一概念之后,增程式电动汽车的分类就已经很明确——
        「增程式电动汽车是一类电气化程度更高、更加接近纯电动的插电式混合动力汽车。」
        从开发来说,增程式PHEV与混合型PHEV的开发逻辑略有差异:前者更接近电动汽车,但较电动汽车复杂;而后者与常规混合动力的节能汽车更加接近。
 
        二, 增程式电动汽车与混合动力构型(串联/并联/混联)的关系
 
        首先,「增程式」绝不等于「串联式」!之所以反复强调这一点,恰是因为「增程式」一直以来缺乏标准的定义,而它最早是作为「串联」的同义词出现的,这与现在的定义并不对等。事实上,正如文章开头所说,增程与串联分处于混合动力分类的两个维度。
 
        按电气化程度分类,我们可以得到如图1中非插电混动、混合型PHEV与增程式PHEV的分类;而按动力耦合方式来分类,则可以得到如图3,串联、并联、混联(功率分流、串并联)的构型分类。
 
 
        在其中,串联式是使用发动机发电,电动机驱动车辆,是一类结构较为简单的混合动力构型。但做串联容易,做出节能的串联并不容易!因为,开发节能的串联混合动力,技术重点在于发动机,需要在发动机开发上尽可能扩大高效工况区域、提升瞬态油耗;在经济性的基础上,还需要保证驾驶感受并有效控制成本。串联做得好的车企并不多,日产Note ePower就是其中佼佼者,而正是串联技术的提升难度使得过去很多串联式混合动力车型,油耗甚至还不如发动机直接驱动。
 
        然而,毕竟串联式做起来容易,于是今日我们看到有一些小厂商意图将旧的落后产能嫁接起来,用糟糕的发动机组上电机、电池摇身一变,从旧串联变成「增程式」,意图让油耗糟糕的串联披上「增程」的新外衣死灰复燃。这一类在我看来是务必要杜绝的,这就是要反复强调增程概念的意义所在。
 
        分析完两种分类维度,我们实际上可以画出一个矩阵,如图4(我将功率分流和串并联不再细分,都归入了混联)。从左往右,电气化越来越高;从上往下,“一定程度上”表明混动构型越来越复杂。
 
 
        三, 增程式电动汽车对新能源汽车产业的意义
 
        尽管目前还缺乏明确的定义,让个别车企有了浑水摸鱼的空间。但「增程式」对新能源产业的发展的积极作用是毋庸置疑的。它的正面意义有三方面:
 
        消费者欢迎:短中期内(5~10年内),能够满足消费者不同出行场景,市场接受程度高,同时接近纯电动的驾驶体验也会起到引导市场的作用,促进纯电动的普及;
 
        技术接近纯电动:技术上来说,车企开发增程式作为过渡车型,由于增程纯电里程长,因而必须在电池管理、轻量化、热管理、电驱动等诸多技术命题上大力投入,而这些技术与纯电动车是共通的,有利于技术积累;此外开发增程式汽车的上游技术与纯电动车接近:增程式电动车同样会促进上游电池产业,以及电机电控的持续发展;
 
        充电基础设施扩展:包括增程式在内的插电式混合动力同样需要充电,随着插电式混合动力的推广,会持续带动充电基础设施建设,从而为纯电动打下基础。
 
        增程式电动汽车可以有效推动新能源汽车产业发展。而新能源汽车产业本身的意义则是另一个大前提了:「能源安全」「工业自主」「环境保护」三个大的战略考量是新能源汽车战略的最重要原因,在我的其他文章已有叙述,本文便不再讨论了。
 
        最后总结如下
 
        「增程式电动汽车」有助于新能源汽车产业发展,但目前概念定义不清晰,存在以下概念需要明析:
        「增程式」是PHEV:「增程式」并不对应某一种混合动力构型,它指的是电气化程度更高的插电式混合动力汽车;
 
        「增程式」不是纯电动车:尽管「增程式」运行模式与能量来源接近电动车,但它也要用油,并不是纯电动车;
 
        「增程式」技术上并不更「先进」:「增程式」并不是划时代的新发明,就好比插电式混合动力并不比非插电技术更「先进」一样,事实上它们是发展了不同的「技能点」;
 
        因此,任何意图无限拔高「增程式」或利用「增程式」浑水摸鱼的宣传,都还需请诸位明辨。同时,也期待在「增程式」的推广政策落实之前,政府与业界能够将「增程式」定义进一步明确,以保障产业健康发展,避免乱象再现。