眾所周知，純電動汽車受目前動力電池比能量較小、價格高等因素的影響，續(xù)駛里程不能滿足遠距離出行和公交車日行駛里程的需要。為解除人們對純電動汽車?yán)m(xù)駛里程較短的“里程焦慮”，在純電動汽車上減少電池組的配置，加裝一套由“內(nèi)燃機+發(fā)電機”組成的車載發(fā)電機組，隨時可為車輛補充電能，達到延長車輛續(xù)駛里程的目的。增程式電動汽車應(yīng)用和發(fā)展前景如何，本文就此進行了分析和探討。

　　摘要：簡要分析了增程式電動汽車的結(jié)構(gòu)特點、工作模式、產(chǎn)品屬性和潛在的發(fā)展優(yōu)勢。對國內(nèi)外兩種增程式電動汽車的應(yīng)用實例進行了分析對比。探討了增程式電動車研發(fā)中應(yīng)該側(cè)重研究的課題和增程式電動汽車的發(fā)展及應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞：增程式電動汽車,結(jié)構(gòu)分析,工作模式,產(chǎn)品屬性,發(fā)展前景

　　1增程式電動汽車結(jié)構(gòu)簡析

　　增程式電動汽車（E-REV）通常都搭載有動力電池組和一個由“內(nèi)燃機+發(fā)電機”組成的輔助動力系統(tǒng)（即車載發(fā)電機組，又稱增程器，簡稱APU）。增程式電動汽車與純電動汽車和串聯(lián)式混合動力電動汽車一樣采用純電驅(qū)動的方式工作，與插電式（Plug-in）［1，2］混合動力汽車一樣可以外接插電，車輛典型結(jié)構(gòu)見圖1。

　　從圖1中可以看出，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中移除增程器及車載燃油箱部分，該車就是一款典型的純電動汽車。在實際應(yīng)用時，還可以根據(jù)客戶選擇是否需要加裝增程器系統(tǒng)來進行車型設(shè)計，當(dāng)動力電池比能量提升到較高水平后，即可取消增程器配置。

　　2增程式電動汽車的三種工作模式

　　通常情況下，當(dāng)車載動力電池組有足夠的能量時，增程式電動汽車驅(qū)動電機的動力全部來源于車載電池組。在一定的行駛距離內(nèi)與純電動汽車相同，為“零排放、零油耗、低噪聲”。在動力電池組能量消耗到設(shè)定的DOD狀態(tài)下，車載發(fā)電機組自動啟動，協(xié)同動力電池組一起工作，為車輛提供不間斷的電能，增加車輛的續(xù)駛里程，使車輛能夠工作至下一次計劃充電的時間節(jié)點［3］。增程式電動汽車可以通過系統(tǒng)的設(shè)定使其按照以下三種不同模式進行工作。

　　a）純電動工作模式。使用外部充電樁或者家用電源插座為車輛充電，在動力電池組的容量范圍內(nèi)車輛采用純電動模式運行，與純電動汽車相同。

　　b）混合動力模式［4］。完全依靠車載發(fā)電機組提供電能，動力電池組起到儲能、車輛起步、加速助力和制動能量回收的作用，與串聯(lián)式混合動力電動車工作原理相同。

　　c）增程式工作模式［5］。車輛先使用通過充電樁或者家用電源插座獲得的電能，然后再使用車載發(fā)電機組所提供的電能來驅(qū)動車輛行駛，達到延長車輛續(xù)駛里程的目的。

　　通過對增程式電動車三種工作模式進行分析，可以看出增程式電動車完全不同于純電動車和串聯(lián)式混合動力車（非插電式），它所具有的c工作模式正是它與純電動車和串聯(lián)式混合動力車（非插電式）的不同之處。

　　3增程式電動汽車具有高節(jié)油率和低成本的優(yōu)勢

　　增程式電動汽車配備的輔助動力系統(tǒng)（APU）中的小型內(nèi)燃機唯一作用是帶動發(fā)電機發(fā)電。在發(fā)電工況時，內(nèi)燃機被設(shè)定在最佳的運行區(qū)間工作，輸出恒定的功率和扭矩，實現(xiàn)油—電能量轉(zhuǎn)化過程，此時內(nèi)燃機工作效率、排放、可靠性等均處在最佳工作狀態(tài)，系統(tǒng)具有較高的節(jié)油率［6］。

　　增程式電動車的生產(chǎn)及使用成本低，其可以通過車載發(fā)電機組隨時對車輛進行補充充電，因此車載動力電池只需配置同級別純電動車電池用量的30%～40%。增程器系統(tǒng)和動力電池組共同工作時，車載動力電池組充放電倍率大大降低，這樣有利于延長電池組的使用壽命和使用周期，車輛制造和使用成本也因此得以大幅降低。

　　由于增程式電動車通常配置的電池組容量較小，充電所需時間減少，因此可以利用小功率充電樁（或家用插座）進行充電，不必采用更換電池的方法來“換電”，節(jié)約了換（充）電站建設(shè)和“換電”所需的人工成本。

　　4增程式電動汽車的應(yīng)用實例及前景展望

　　美國通用汽車推出的雪佛蘭沃藍達（Volt）增程式電動轎車，該車獲得了“MotorTrend雜志2011年度車型”、“2011北美年度車型”和“2011沃德全球十佳發(fā)動機”等重量級獎項，現(xiàn)已登陸中國市場。奇瑞是國內(nèi)最早研制增程式轎車的企業(yè)，2010年，奇瑞汽車自主研發(fā)了瑞麒M1-REEV增程型電驅(qū)動汽車，搭載了功率為15kW的轉(zhuǎn)子發(fā)動機作為增程器動力源，系統(tǒng)采用高度集成化設(shè)計、智能化控制等技術(shù)，使整車在行駛中具備低噪聲、低振動、低油耗、高效率、多燃料等優(yōu)勢。該車為消費者設(shè)計了多種可選擇的行駛模式，最大續(xù)航里程可達350km以上。

　　國內(nèi)客車生產(chǎn)企業(yè)也已將增程式電動車技術(shù)應(yīng)用于大型公交客車，并列入了國家新能源示范運行推薦車型目錄，車輛已經(jīng)投入公交線路運行。以下簡要介紹一款國外增程式轎車及國產(chǎn)12m增程式城市客車的系統(tǒng)配置情況及有關(guān)技術(shù)參數(shù)。

　　國外某型增程式轎車：5門4座、前輪驅(qū)動、外形尺寸（長×寬×高）為4404×1798×1430mm、總質(zhì)量1700kg。裝有一臺排量1.4L、功率為62kW汽油發(fā)動機。車載發(fā)電機功率55kW，驅(qū)動電機功率111kW，扭矩370Nm，裝有制動能量回收裝置。鋰離子動力電池（LG），電池組總?cè)萘?6kWh，質(zhì)量198kg。電池質(zhì)保期為8年/16萬km。最高車速160km/h，0～100km/h加速時間9s。外接充電時間為4h，一次充電續(xù)駛里程60km，增程模式下續(xù)駛里程可達550km。

　　從以上數(shù)據(jù)中可以看出，該款增程式轎車各項動力性能指標(biāo)與普通轎車基本相同，但其配置的發(fā)動機功率卻遠小于普通轎車。車輛通常只需通過夜間對車輛進行補充充電，即可滿足1～2天節(jié)能環(huán)保出行的需求。在其增程式工作模式下，可以滿足長途出行的需求。國產(chǎn)某型號12m增程式城市客車：外形尺寸（長×寬×高）為12000×2550×3300mm、總質(zhì)量18000kg。裝有一臺排量2.77L、功率為88kW柴油發(fā)動機。車載發(fā)電機功率28kW，驅(qū)動電機功率100kW，扭矩1005Nm，裝有制動能量回收裝置。國產(chǎn)鋰離子電池，電池組總?cè)萘?61.4kWh，質(zhì)量1950kg。電池的質(zhì)保期為3年/15萬km。最高車速80km/h，0～50km/h加速時間小于23s。外接充電時間3h，一次充電續(xù)駛里程120km，增程模式下續(xù)駛里程可達300km。

　　此款增程式城市客車所配備的電池組容量較大，一次充電可以滿足公交車約80%日行駛里程的需求，其余用電通過增程器發(fā)電來補充。

　　比較上述兩種車型的增程器設(shè)計，轎車配裝的排量1.4L、功率為62kW汽油發(fā)動機，車載發(fā)電機功率為55kW。12m增程式城市客車裝有一臺排量2.77L、功率為88kW的柴油發(fā)動機，車載發(fā)電機功率為28kW。兩者相比，后者在增程器系統(tǒng)發(fā)動機功率利用上還存在較大差距。此外，大客車配置了高容量的電池組，導(dǎo)致了車輛制造成本上升。

　　增程式電動汽車技術(shù)方案已經(jīng)在轎車和大型公交客車成功應(yīng)用，通過以上使用案例進行分析得出，增程式電動汽車技術(shù)方案可以進一步推廣應(yīng)用于諸如校車、郵政車、環(huán)衛(wèi)車、團體旅游車、專用汽車以及各種工程機械上。

　　5增程式電動汽車的屬性

　　依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19596-2004《電動汽車術(shù)語》中對純電動汽車（BEV）的表述為：“由電動機驅(qū)動的汽車。電動機的驅(qū)動電能來源于車載可充電蓄電池或其他能量儲存裝置”。對混合動力（電動）汽車（HEV）的表述是：“能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車：可消耗的燃料及可再充電能／能量儲存裝置。對串聯(lián)式混合動（電動）汽車（SHEV）的表述是，車輛的驅(qū)動力只來源于電動機的混合動力（電動）汽車”［7］。按照國標(biāo)的定義，增程式電動汽車即使用從外部獲得的電能，也使用“可消耗的燃料”，使用純電驅(qū)動，因此，增程式電動汽車是一種可插電的串聯(lián)式混合動力（電動）汽車。

　　6結(jié)語

　　即將頒布的我國《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》將純電動汽車（純電驅(qū)動）作為我國汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向［8］�，F(xiàn)今各國電動汽車發(fā)展之路，基本上都經(jīng)歷了從普通混合動力車到插電式混合動力車，再到增程式電動車，進而向純電動車型過渡的發(fā)展路徑［9］。

　　我國對增程式電動汽車的研發(fā)尚處于起步階段，在增程式電動汽車的研發(fā)過程中，需要綜合考慮車輛的不同用途、不同使用特點及使用環(huán)境等方面的因素，特別要重視對增程器系統(tǒng)匹配、節(jié)能機理、動力電池（容）工作特性、整車控制策略、車輛安全性及可靠性等方面進行更深入的研究。

　　增程式電驅(qū)動汽車具有低成本、節(jié)油率高、低排放、基礎(chǔ)設(shè)施投入少等諸多優(yōu)點，在動力電池技術(shù)瓶頸尚未解決之前，是向純電動車過渡的最佳技術(shù)方案。因此必將會受到社會各界的廣泛重視，得到普及推廣和應(yīng)用。

　　參考文獻：

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　�。�3］吳韶建，陶元芳.增程式電動汽車的概念與設(shè)計方案［J］.機械工程與自動化，2010，（5）：209-210.

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