增程式电动汽车开发及应用前景.docx

增程式电动汽车开发及应用前景1、增程式电动汽车的定义目前，对增程式电动车的定义有些模糊，在世界范围内尚没有一个严格的定义。如图一所示，我把我们国家以及美国对增程式电动车的定义及六个关键词列了出来：电动汽车、纯电续航里程、延长续航里程、辅助电动力单元、无机械动力链接和低排放。增程式电动汽车首先是一个电动汽车；什么是电动汽车，电动汽车就是用电动机驱动车轮的汽车，而且电动机是唯一的机械动力的单元。其次，对增程式电动汽车有纯电续航里程的要求，电池是必须的，它的电量一般由续航里程决定。在这方面中国和美国的差别蛮大的，我们国家对纯电续航里程要求是80公里，美国要求至少120公里。然后，一旦电池电量用完了，需要一种方法把续航里程延长，其实就是解决用户最关心的续航里程问题。中:GBTI9½63)1*TSniM1.Ogyrtdcemevcdn-X1.1.4IbMgrE*cadQertfkVcMc1.eAnEbdConrra1.mPUWrTEQCna1.MCgdenno.Md*¼eaet>¼MdmaqrMrtunMMaaCJa2nmthetu>grequrao.*0aeonboard*kanPO¾-toPnmdeCkaDCycneriatrPeaaVmXEWaaaomn»4enagrof(<tocvcdr.aadc(mo4MIUfXpvrMsf2noct>anrrtnovWtedmv*memMM：2012AmbAmmZeroEmirmiV<hidrKcyihtinnfCabftxniaABmowBosdARB TW»1tewIMiMMtfCMBfIWaha1.t*haP>aM1bbMvaAvtOkBCBaM«<aem*f1.M4*Wbdr 7MvrRW<*U>aMafMvtHFmarM*MMyna TfAPVweofAWwMhMgM<MrteN*<mmb0mtf TVwtadtaMMaaHaafar41BVaHMtaBMtadkOU1.1.V) IV*Umb!iatMOMdfariaywamcnafaa*aaBMMMMKV.A/IMKVftVf1.I9-电力”x图-增程式电动汽车定义为了延长续航里程，最朴素、最直观和最现实的做法是增加一套发电系统，它既可以给电池充电，同时还可以直接给主驱电机供电，达到直接驱动主驱电机的目的，这就是所谓的辅助电动力单元。尽管增加了一套额外的装置及附件系统，但由于电池电量的减小，一般约为纯电车的"3左右，整车的制造陈本可降低10%左右。除了可有效解决里程焦虑问题外，增程式电动车还解决了目前纯电车固有的充电难、安全性差和成本高等问题，所以被公认是向纯电车过渡的有效技术方案之一，在国内外引起了广泛的关注。针对辅助动力单元通常有两个基本要求：一是有非常严格的排放要求，不能超标，不同国家和地区在不同的时间有不同的要求；二是不能有机械动力的连接，所以为什么说增程式电动汽车仍然是电动汽车。客观上讲，用于增程式电动汽车的辅助电动力单元，目前技术上比较成熟是基于内燃机的发电系统，其他技术也可以用于增程目的，如燃料电池、空压机、飞轮等，只要能发电，都可以考虑。图二是一个非常典型的增程式电动汽车的结构架图，右上角绿色方框图代表的是辅助动力单元(Auxi1.iaryPowerUnit),在业内大家都叫它增程器。如前所述，这个增程器可以采用各种各样的能源，但从技术成熟度来看，还是基于燃油发动机的增程器比较容易实用化和产业化，图二所示的正是基于燃油发动机的增程式电动汽车的基本架构。增程器内部有两个最主要的单元：发动机(EnginC)和发电机(Generator),它们有各自的控制单元器，EvS以及GC1.1.右上角APU是增程器控制器，用于控制整个增程器，当电池电量不够时，它可以启动发动机,由发电机向电池充电，同时给主驱动电机提供电动力。AP1.的另一个主要功能是优化发动机和发电机的工况，保证增程器的高效运行，这在增程式控制方面是非常重要的一环。图：增程式电动汽车架构2、增程式电动汽车vs.插电式混合动力汽车增程式电动汽车和插电式混合动力汽车之间，到底哪一个更好，在产品路线层面上国内外都存在分歧，尤其是对增程式电动车技术路线褒贬不一。我们做了一些比较工作，在这里与大家分享一下，尽量争取客观一些，最终结论由大家自一来选择。图三纯电动、增程和插电架构对比为便于比较，图三示意了纯电动、增程和插电等三种常见的架构。与纯电相比，可以明显看到，增程多了个增程器，它们的主驱动部分完全相同，即车轮仅由主驱动电机驱动，两者的主驱动电机功率相同：与纯电和增程相比，插电有两个机械动力源，电机和发动机，也就是说发动机和电机可以同时驱动车轮，就是所谓的混动。从概念上理解，混动一定要有两个或两个以上的动力源；如果只有一个动力源，一定不是混动，它要么是纯电，要么是纯油。正因为插电可以由发动机和发电机同时驱动，电机功率可以小一些；另外，电池的容量要求也要小的多。因此，插电的成本相对来说会低一些，后面会有详细的成本比较。但是，插电需要一个高性能变速器，目前想找一款比较好的国产变速器仍然不太容易，是插电面临的一个难题。就整车设计普遍关心的一些要点，图一对纯电、增程和插电做了定性比较。仅从结构上看，增程相对简单一点，但其主驱动电机的功率要较插电大的多，会增加整车的设计成本。从系统效率来看，插电在高速巡航情况下会较增程好一些。表一纯电、增程和插电比较Ji0纯电第久力电/(*t>电比a31HBHIX4tX><>险灰霞*a««xt*<te电怠式电原y*.£工作收丹ff<*>f表:纯电、增程和插电比较1.-”帖,*4I梆i二Q”眩，:：，伊0，“'丸一4««<Wr-«<«.U4人，*4*.t<.0«*，»!，r<.>'<H<r，.£4.A«1.tR«It!«>.M4««.AR卜<f<*Iy”人J«f<»*，*/9«，.»«»*«.X»/t<t<><<4<t.VXKMtRC-««1««<<<<avt.*t>tw*><tntrmticWM*SC>re,.7，I'，工U-A例Z.*<%Oci4c«*»«.Xu4>vn><rn.*ftfJ信1.<能.t<*r»<«T3,*R«海七，上人XM.K9XH,'t,a¾1.-”r，、*，MMftVVw<r*io<wrr¾*：(：N.TV*V就大家对新能源汽车普遍关心的问题，表二对纯电、增程和插电做了较为全面的比较。显然，增程和插电均没有里程焦虑问题，与纯电一样，增程基本上没有没有限行问题，但插电在很多城市是被限行的。技术瓶颈方面，相对来说插电要熨杂一些，确实也存在很多技术壁垒,一方面是由于国外的专利，另一方面没要技术积累，我们需要花时间来摸索。表三是针对纯电、增程和插电的成本估算，三款车的载重和几何尺寸都差不多，动力性和经济性要求也大致相同。这是我们闩己内部做的测算，可以看出插电和增程在成本上的差别主要在于电池和变速器。总的说来，插电在成本上是有一定优势的，在性能上也略好于增程，但在开发方面难度较大。表三纯电.增程和插电的成本估算势力电地电ttk>59.139.98(Xk<t)100O1000100059130225203夏纳电机r,f*<k.>120120I1.O单价(Xkv)707070另计840084007700更电机弟*<k三>04035单价(w)07070H02X001760.,n120001400000如00.!poo_总计6M045T20个人认为，任何一种技术方案都有它的优势，也有它的劣势：至于采用哪种技术路线，需要加强调研，没有调查研究和详实的分析，就不应该有发言权。企业要根据F1.身的实际条件、研发能力及产品市场定位来制定技术路线，不能采用拿来主义，无论哪种技术路线都需要长期的投入，产品开发是个不断完善和经脸积累的过程，没有捷径好走，不要老想着弯道超车。另外，任何一种技术路线都不可能包打天下，不能人石亦云轻率地采用一个大家都说好的技术路线，也不能武断地否定一个大家有争议的技术路线。就增程而言，国内外很多企业都在做，如果把增程做到极致，其综合性能基本上可以与任何混动方案相媲美。3、国内外主要增程式电动汽车图四国内外增程式电动汽车图四列出了国内外推出的增程式电动汽车，国内以理想One为代表,国外以NiSSanNotee-Power为代表。表四列出了国内增程式电动汽车的整乍性能参数，这些参数均是从公开发布的资料获取的，有些尚不明确，给大家做个参考。大致可以看出，国内的产品基本覆盖了大、中、小型乘用车，纯电续航里程均不低于80km,总续航里程大都在500km以上，主要由油箱的大小来定:B状态燃料消耗量变化范围比较大,但工信部加权油耗都比较低。表四国内增程式电动汽车性能参数内*»4RA<*«4ttraM«一八fW，*»<*»»21702VO1013msIWIMSmISO18IMI1.SISO120130130*441/I1./工况找统0IIeOIM100188/工£1电利Z1O(20I9J0/1/f1."Z$20Z/4»/¾Mtt1k")八TJO4.554.1/gt!tg00/SO/SCO/ZMO我mOOtaM14IJIJISX44321IS表五列出了国内增程式电动汽车动力部件参数，整车厂发布的公告是主要数据来源，不是很全。显然，小排量发动机是主流，以三缸和四缸机为主，但没有发动机万有曲线信息，很难判断其效率特性，我们相信最高效率应该不低。在业界有一个共识，对增程式电动汽车来说,关键是要有高效发动机；没有高效发动机，就不要考虑增程方案，否则一定是做一个失败一个。发电机方面，考虑到效率提升，基本上都采用永磁同步发电机。动力电池方面，以三元锂电为主，应该都是功率型。表五国内增程式电动汽车动力部件参数*QONIcJMIZA