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增程式电动车到底算不算新能源电动车?

汽车电子设计 来源:芝能汽车 2024-02-23 11:38 次阅读

增程式电动车算不算新能源电动车?

适用场景和科技含量是选车的关键环节

增程式电动车算不算新能源电动车?这个问题由来已久,答案众多。

目前国家层面给出的答案是:截至2024年,国家层面还是认可达到一定电池续航里程的增程式电动车是新能源电动车,可以上绿牌!

但是,更多的商家、专家和群众却并不认同增程式电动车是新能源电动车,甚至还认为增程式电动车是新能源技术的退步,应该同传统轻混电动汽车一样不能上绿牌,似乎这样才显得更公平嘛!由此,近期关于“增程式电动车是否是新能源电动车”和“油电同权”的讨论已近白热化!

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增程式电动车结构原理图

因此,进一步深入分析增程式电动车的结构特点和能源利用效能,能够厘清增程式电动车在新能源电动车领域的地位,有利于推动新能源技术升级和促进新能源政策引导作用。

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增程式电动车算不算新能源电动车?

其争议之大是有多方面原因的!

从使用工况和场景看,如果增程式电动车不考虑外接电源插入充电,只使用油机发电驱动电动机,能量利用效率并不高,因此有人认为:“这种增程式电动车就是脱了裤子放屁多此一举”。但是,这种看法并不客观。

增程式电动车的结构原理和能量传递方式确实是有较大局限性

其实,现有新型增程式电动车与早期的增程式电动车是不一样的,它利用容量大、重量轻的新型动力锂电池缓冲,支持外接电源充电储能,利用新型锂电池可以续航上百公里。

增程式电动车(以下均指使用锂钠离子新型电池储能的增程电动车)本质上也是采用串联混合动力型结构,属于插电式混合动力汽车的一种,由电机直接驱动车辆,燃油发动机不参与驱动(按此标准,氢燃料电池电动车也是一种增程式电动车,不过其价格太贵,无商用竞争力)。

也可以这么看,增程式电动车就是一辆锂电池容量相对较小的纯电动车,再额外增加了一台燃油发电机,让车辆边行驶边充电。当车载电池电量不足时,车辆通过增程发动机工作来发电,将所发出的电能一部分用于直接驱动电机,另一部分为蓄电池进行充电,以增加行驶里程。

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增程式电动车能量传递图

增程式电动车这种特殊的能量传递方式,决定了其在主要利用燃油发电增程时,确实又回到传统能源模式,且综合效率并不高。

在极少使用燃油增程的市区出行,增程式电动车有较高的节能效果,有较强的竞争力。

增程式电动车如果不使用(或很少)使用增程器发电,而只使用充电桩充电补能,主要利用车载动力电池储能,外接充电枪充电,这个时候它有较高的能量利用效率,这种工况一般适用于市区出行场景和市区充电。

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城区场景可能避免使用增程器而有利于节能环保

在这个市区出行场景下,增程式电动车相当于去除油箱和发动机变成纯电车,具有新能源纯电车的典型特征,当然是比较节能的。

在个别工况和特殊场景,增程式电动车也能提高能量利用效率

燃油车,特别是汽油车,在低负荷、低速工况下,效率很低,怠速行驶时更低效率、高污染,而电动车在此类低负荷、低速工况恰好也能保持商效率、低污染,这就给了电动车足够的发展空间。

本质上“燃油增程器+电动机”和传统的“内燃机-电传动变速箱”就是一回事,是具有两个不同称呼的一种动力传输装置。

增程式电动车核心部件增程器包含“内燃机+发电机”两个传统部件,其输出的电力既可直接输入电动机驱动电动车,也可输入车载锂电池缓冲备用。因此,增程式电动车实质上也是用“发电机+电动机”代替“变速箱”,这种传动方式技术上属于电力传动无级变速器。

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增程式电动车与电传动汽车的非常相似

传统的“电传动变速箱”是一种有上百年历史的电磁耦合无级变速传动装置,主要是实现无级变速和大功率动力传输,但是其成本高、传动效率较低,应用领域较窄,目前仅在铁路柴油机车、工程机械、全电船舶等需要大功率和无级变速的特殊动力传输领域使用。

不过,现今的增程式电动车也不仅仅只是汽车使用“电传动变速箱”,更重要的是它加装了可外接插入充电的高性能锂电池,通过新型锂电池的缓冲作用,增程式电动车仅在电池容量不足的前提下,才使用增程器发电增程,这个时候增程器可始终工作在发动机的高效率区间,其能量综合利用效率可大大提升(特别是慢行和堵车场景下)。

增程式结构简单:即电动车外挂一个增程发电机!

所以,看似简单粗暴的增程式有三大优点:

增程式结构简单,机构紧凑,油车改电比较容易,可一步到位变身电动车,易于维修保养,易于实现产业化,在特定工况下节油减排效果明显;

发动机仅作为增程器发电,可始终在高效转速区间运转,比如发动机在2000-2500转时热效率最高,需要发电时其转速可保持在2000转左右,而传统燃油车的发动机高效区较窄,低速、低负荷工况区热效率会大大降低,所以在低速、低负荷工况区,增程式反而比燃油车省油;

可使用较大容量电池(20-40kWh左右),纯电续航近100-200km,如经常使用插电充电,也可以当作纯电动车使用(增程器仅用来应急),其油耗和NVH问题可同时解决。

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增程式电动车生逢盛世,喜得机遇!

增程式电动车原来是有明显缺点的! 增程式电动车有两大缺点,为世人和环保组织所诟病:

自重大、无效载荷多、存在内燃机功率浪费情况。由于增程器的发动机、发电机和油箱并不直接驱动车轮,只是偶尔增程充电,因此既增加了无效载荷,其油机功率也不能增加到输出总功率中。比如:一辆增程式电动车的增程器和油箱自重约500公斤、功率100千瓦,这个多余的无效重量既增加行驶能耗,其油机功率也不能用于电动机功率叠加后输出。所以,相较新能源纯电车而言,增程式电动车耗能较多,能效比较低。

增程式电动车在高速路况和大功率工况下,油耗反而偏高。这是因为高速公路和大功率工况下,锂电池容量太小其能量很快消耗完毕,就需要燃油发动机输出动力增程发电。

而增程式电动车多了“机械能先电能,再电能转机械能”的电磁转换过程,电磁转换本身要消耗更多能量,能量利用效率,造成油耗反而偏高。

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蔚来电源管理副总裁沈斐也不认可增程电动车

中国大规模基建和新能源促进政策助力增程式电动车重回赛道

增程式电动车的两大问题是无解的,这也是早期宝马、广汽等公司虽然推出增程式电动车,却不受欢迎的根本原因,早期很多试水增程式电动车的汽车厂商无不铩羽而归。 但是合理规避使用场景,也能取得市场主动权,增程式电动车应尽量少跑高速路,避免长时间大功率行驶,即增程式电动车适合城区转转、偶尔外出。

任何商品不论技术先进与否,必须得有良好的适用场景才能广泛销售。找准赛道,经过多年沉寂,增程式电动车终于赢来成功的春天。

大规模基建和新能源促进政策推动增程式电动车高速发展

应该说,增程式电动车的技术路径相对落后,它是在生死攸关之时,恰逢中国大规模基建和新能源促进政策支持,才得以重生。

中国近十年来大力投资基建并出台若干新能源促进政策,有力地促进电动车产业快速发展:

一、政府大力投资电力产业,中国电力装机容量大幅增长,且电价长期保持稳定,国内使用电能比燃油更具性价比;

二、政府大力投资公路交通事业,公路里程世界前列,通达道路长,城乡道路质量得到改善,国内出行变得非常方便;

三、中国大基建带来经济高速发展,国内居民开始拥有强大的消费能力,由于城市体量和规模变得太大,群众出行需要汽车辅助;

四、为了推进能源转型升级,中国出台了若干新能源促进政策,对电动车进行高额补助,降低了电动车购买成本,提升了电动车市场竞争力;

五、由政府主导,各地区各行业大力出台新能源优惠政策,新能源电动车不限号、不限行,税费低,相较油车优势更大,群众接受并踊跃身体力行,为实现全面节能减排、绿色环保出行,国人优先考虑购买电动车。

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中国政府在新能源领域的决心和投入是国产电动车快速的根本原因

中国式的消费习惯也为增程式电动车推广带来益处

中国人普遍喜爱大型车辆,以致于奥迪A6生产了加长型A6L。近年来,以理想汽车为首的大型增程式电动车其空间大,恰好适合加装增程器和油箱,可放置大容量锂电池,这就解决了过去宝马i3、日产Note e-POWER、奥迪A1 e-tron、中华H530等,空间过小、电池太小、里程过短的问题。

中国人喜爱集体出行,常常把车辆当作生活的一部分,大型的增程式电动车空间大,有充足的电力储备,因此电动车厂商可提供技术含量较低的大显示器、大坐椅、大冰箱,恰好也能赢得部分用户喜爱。同时,增程式电动车技术含量相对较低,构造相对简单,造车门槛更低,容易实现量产,车商也乐于生产这种产品且能够实现较高利润(纯电车厂商大都还在亏损)。

中国锂电池产业兴旺,取得了增程电动车的主导权

中国是全球最大的锂电池生产和消费市场之一,锂电池产业在中国得到了迅猛发展。比亚迪公司长期投资和创新锂电池产业,以宁德时代和比亚迪为龙头,国内企业在锂电池产业取得了巨大的成功,中国锂电生产成本低,产业规模大,性价比高,综合效益好,在全球范围都有强大的竞争优势。

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中国锂电池产业兴旺市占率高

锂电作为新能源电车的核心组件之一,恰好中国的锂电产业又是全球最大规模的,利用这个优势,迅速形成电动车产业规模。在新能源政策利好之下,电动车产业取得规模优势,通过补贴和优惠,群众得实惠,企业得利润,锂电池进一步降低,这个又带动增程式电动车能够安装更大容量的锂电池,增程式电动车的性能更好,用户体验更佳。

电动车在发展初期存在充电难问题,增程是个好的解决办法!

我国电动车产业发展迅速,产销量增长太快,导致充电桩跟不上发展需求,充电难问题突出,电动车长距离出行矛盾大。

在充电技术未获得突破前,长续航用大容量锂电池方案是不可取得,成本太高,价格太高,纯电大容量锂电车大都亏损。插电式串并联混合电动车结构复杂,成本相关较高,仅有少部分赢利。

相反,增程式技术含量最低,能够缓解充电难问题,成本最低,使用空间大,容易获利,配合网络营销手段甚至能够获取暴利,所以汽车全行业大力推进。

增程式电动车本质上是好的过渡技术路径 在这种更大续航里程需求引领下,增程式电动车能够解决长距离出行问题,且增加的购车成本并不太多。

在燃油车和纯电车之间,像国内当年推出小灵通手机一样,增程车就是一个良好的中间过渡方案,能够解决许多用户的不限号、不限行、可远行的电动车梦,以致于众多车企大量推出增程式电动车。

同时,适度发展增程式电动车也可为氢燃料电池电动车做好承前启后的引导,把燃油增程器换作氢燃料电池,技术和产品的过渡路径较短,容易快速实现。

总之,不是增程式电动车技术先进,而是大基建、优惠政策、消费习惯所带来的利好,于是增程式电动车产销量突飞猛进,成为众多用户和车商的一个选择。至此,国内车企,包括后来者华为,大都部署了增程式电动车,增程车电动车事实上也成了电动车的一个主流方向。

增程式的应用领域和商业版图正在扩大

实际上,增程式电动车不仅与燃油车有竞争,就是相较于电动车内部,也有竞争。长期以来,增程式电动车和插混式电动车的矛盾不断,相互攻击。一度时间,长城汽车大力推广插混式电动车,导致与比亚迪、理想矛盾重重,最终经过市场选择,中国车企的增程式电动车和插混式电动车都大放异彩。

这说明:只要适用场景合适、技术演进得当,中国电动车是能够占领市场的。

因此,如果绿牌不下架,增程式电动车相较于插混式电动车和燃油车的优势明显,由于没有自动变速器其成本更低,增程式电动车应用领域将更加广泛,商业版图正在扩大。

不仅仅是理想汽车,包括华为、小米等车企业都将上马增程式电动车,一时间车企无增程则非主流。于是,卡车、客车也纷纷应用增程技术,增程式电动车前景仍然非常广阔。

3

绿牌和新能源政策红利不可持久,

增程式电动车未雨绸缪要早做打算

增程式电动车的机遇和风险并存,只要国家调整新能源政策,它必将遇到风险、迎来挑战。

取消绿牌照可能会对增程式电动车造成致命一击

增程式电动车最大利好就是绿牌照,符合国家标准的可以免征购置税、消费税和养路费,可以享受不摇号、不限号、不限行的好处。但是,随着电动车的普及,油电车将会统一,绿牌终将会消失。

如果取消绿牌(8元的汽油其实还含有3.19元/升的税费,国家迟早会征收电动车税费的),这个时候增程式电动车的缺点将集中暴露:

其单价为偏高,性价比明显低于纯电车和燃油车;

其相对车身重、能耗高、税费高(参照同尺寸的油车价格、重量相比较),部分场景和工况的效率低下,短板相对突出。 因此,增程式电动车需要及早调整相关产业结构和适用场景,以应对未来的风险。考虑到,增程式电动车的前途,该行业的领头羊理想公司也在着手部署该公司的纯电路线——以防万一!

增程式电动车发展失速,不利于新能源政策正向引导作用 目前,因为增程式电动车的技术门槛低,利润高,汽车企业可能把增程式的过渡方案看作是香饽饽,疯狂搞增程式汽车,但是这是有风险的。

因为国家制定新能源优惠政策是引导节能减排,实现双碳目标,增程式电动车节能效果并不是最好的,它只是合理利用现行政策来赢利,现在国内外新技术层出不穷,一旦取得突破性进展,拥有巨大产能的增程式电动车或将遭遇灭顶之灾,损失惨重。

据于此原因,相当多的专家和企业都认为:现有增程式电动车企如果只片面大上“冰箱彩电大沙发”,不愿意研发和升级新能源电动车技术,坐吃老本,这样做必然会毁掉新能源电动车产业。

因此,根据新能源发展要求,增程式电动车也需要调整技术路径,适应未来车辆的节能和减重的要求。

4

增程式电动车应分类分场景,

适应市场变化

国家出台新能源政策,本来的目的就是要解决国内油气资源紧缺,马六甲等海陆运输通道容易被卡脖子的现状,通过新能源政策引导,既可防范于未然,又可提升汽车产业的竞争力。

但是,商业竞争却致科技树发展方向出现偏差,企业和群众对于政府主导推动的纯电车并不感冒,转而大量选择了增程式电动车。这个原因就是中国国土面积广大,道路太长,纯电车充电难问题解决的并不好,且大容量锂电池太贵,成本太高。

因此,车企生产纯电车难以实现利润,群众又认为纯电车太贵且充电方便,以致于纯电车竞争力不足,迫不得已人们才选择了技术和效率相对较低的增程式电动车。

为纠偏电动车发展方向,政府适时调整政策的引导趋向是有必要的,增程式电动车需要重新分类。

增程式电动车应根据“燃油增程占总续航里程的比值”、“增程器功率大小以及其占总功率的比值”、“增程器重量大小以及其占总车重的比值”的不同,进行合理划分,以引导新能源电动车实现双碳目标。

可考虑从使用场景和技术含量,划分为两种类型:

绿牌增程类。使用重量较轻、小功率燃油增程器且增程里程较短的电动车(即增程占比值低于30%,增程器功率占比值低于30%、重量占比值低于20%的),其无效重量较低,能量利用率较高,增程仅用少量时段,可以算作新能源电动车,适用绿牌(建议:此类增程器的重量应尽可能小于300公斤、功率小于50千瓦)。这种场景就是城区出行场景,充电较为便捷,短期出城增程使用,这类增程式电动车可继续作为新能源电动车上绿牌。

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国家层面已经开始收紧绿牌标准

燃油增程类。反之,使用重量大、大油箱、高功率燃油增程器,且增程里程较长的增程式电动车(即增程占比值高于30%,增程器功率占比值高于30%、重量占比值高于20%的),暂不能算作新能源电动车,原因是:这类使用高功率燃油增程器和长增程架构的增程式电动车,本质上就是配备传统电传动变速箱的燃油式汽车,其工况也更接近燃油式汽车,其与传统电传动变速箱燃油式汽车相比也只是增加了一个容量较大的锂电池缓冲电源,既无突破性创新,也没有明显的减排效果,并不符合国家关于促进新能源电动车发展的政策导向。这类电动车的增程器重量在300公斤以上、功率可达100千瓦以上,能量利用率较低,因此只能上蓝牌,视为燃油车。这类燃油增程车可满足部分用户需求(经常户外、长航程行驶),有利于新能源政策合理导向,确保双碳目标的实现。

总之

按照技术含量和适用场景合理分类,符合新能源促进政策,更有利于社会和技术进步,能够促进公平竞争,助力双碳目标。通过合理分类,增程式电动车能够继续适应社会和客户需求,发展出既能够实现超长续航的电动车,又能够为部分客户提供油电双全的大型电动车。





审核编辑:刘清

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原文标题:读者投稿|增程式电动车算不算新能源电动车

文章出处:【微信号:QCDZSJ,微信公众号:汽车电子设计】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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