更新说明:更新参考了国标19596-2017定义的「增程式电动汽车」,将原文阐述的学术概念「增程式」修改为「纯电型插电式混合动力」,以示区分:
修改后:国标定义的「增程式电动汽车」=一类串联构型的「纯电型插电式混动」,范围比原文学术概念要更小
「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却还都不了解,甚至汽车行业的从业工程师大多也说不明白。
(至于一些朋友感兴趣的「理想智造ONE」,请见专栏文章:理想智造ONE——理想主义者的「存同求异」)
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:
-从学术角度来说,是一类电气化程度更高的插电式混合动力汽车,又称为纯电型插电混合动力汽车;从国标定义来看,指的是串联构型的纯电型插电混合动力
-分属于混合动力汽车的两种分类维度,分别以电动化程度与混合动力机械耦合形式作为区分
-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
「增程式」英文为Rangeextended,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。而「增程式」也并非新发明,正是19世纪费迪南·保时捷发明的第一辆混合动力汽车正可以被称作最早的「增程式电动汽车」。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-ExtendedElectricVehicle,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「纯电型插电式混合动力汽车」(AllElectricRange,AERPHEV)。
然而,在国标19596-2017定义下,「增程式电动汽车」与学术概念「增程式」有一定差异:
国标定义的「增程式电动汽车」=一类串联构型的「纯电型插电式混动」,范围比学术概念要更小
因此,下文将以纯电型插电式混合动力汽车来代指学术意义的「增程式」,再次说明,国标定义下的「增程式」,仅是纯电型PHEV中的一类车型。
对混合动力汽车有一定了解的知友们会知道,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。
纯电型插电式混合动力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(BlendPHEV)与纯电型PHEV(REEV/AERPHEV)——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和纯电型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2PHEV的工作过程中包含了电量下降(ChargeDepleting,CD)与电量维持(ChargeSustaining,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)纯电型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,纯电型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,纯电型电动汽车的分类就已经很明确——
「纯电型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,纯电型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。
首先,「纯电型」绝不等于国标增程的「串联式」。
之所以反复强调这一点,恰是因为纯电型在学术上的同义词「增程」一直以来缺乏全球统一的定义。
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与纯电型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NoteePower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。
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。
「纯电型PHEV」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:
纯电型PHEV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:
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。
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