以电动车为代表的新能源汽车时代,涌现出了一大批互联网造车企业,国内的新能源车可以说是百花齐放,与此同时国内新能源汽车零部件供应商也在不断壮大。在一片繁荣背后,电动车仍然不得不面对一个现实,它的诸多性能仍然无法比拟混合动力甚至是燃油车,其中最重要的一个指标就是续航里程。
纯电动车想要提升续航里程可不像汽油车增大油箱那么简单,电动车的电池容量虽然可以增加,但是它的能量密度一直不高,以目前的技术想要提升电池容量就会让电池变得非常重。对于车来说,重量增加就表示耗能越大,所以在电池能量密度没有质的提升前,单纯增加电池容量并不能提升电动车续航里程。
想要成为电动车中的佼佼者,必须要掌握先进的电池技术,特斯拉就是其中的代表,这就不难理解,为什么奔驰、宝马和大众都要自己生产电池。电池技术专利不多,传统的混合动力和新能源技术又敌不过丰田和本田,那么造车新势力该怎么办呢?欧洲的汽车厂商其实也面临这些问题,它们选择了一个折中的路线,那就是增程式电动车。
增程式电动车由来
什么叫增程式电动车呢?它通过另一种方式把燃油发动机和电池匹配在一起,发动机承当的任务仅仅是发电并为电池充电,而这些电能输出给驱动电机,由驱动电机驱动车辆。这样就省掉了离合器、变速箱、传动轴等传动系统部件,没了这些部件传动效率就提高了而且不需要配备一个成本又高重量又大的大容量电池,所以增程式电动车相比纯电动车成本要更低。
为什么阉割发动机,让它变成发电机的奴隶呢?因为发动机在很多工况下都不省油,比如低负荷泵气损失大高负荷下运转阻力大,真正省油的工况只有中等负荷。如果只让发动机发电,就能使它维持在最省油的工况下恒定工作,发动机产生电能一边供应驱动电机,如果有多余的电能就给电池充电,一旦电池电量充满发动机就停止工作,靠电池为驱动电机供电。这样反反复复的工作使得电池和发动机都处于一个良好的状态。
有了发动机发电,即使电池电能耗尽也不怕,只要油箱内还有油发动机就能为驱动电机供电,所以增程式电动车可以缓解续航焦虑,理想智造ONE也即是这么个原理。增程式电动车电池容量又比一般的插电式混合动力车型更大,所以它也可以用充电桩为电池充电。
技术优劣势
雪佛兰沃蓝达和宝马i3是增程式电动车的标杆车型,在美国EPA油耗测试中宝马i3增程版可以做到109MPGe,MPGe是美国环境保护署针对新能源车制定的一种能耗单位,简而言之就是把电能与汽油等效换算,宝马i3增程版在电池充满电的情况下的等效百公里综合油耗约为2.15升,如果电池电量耗尽靠发动机发电驱动,那么百公里油耗约为6.7升。
从两组数据可以看出,增程式电动车在电池充满电的情况下非常节能,但是电池电量耗尽后靠发动机发电来供应驱动电机,效率就不如前者高了!要知道宝马I3整备质量不过1.4吨,轻量化绝对走在前列,但是这还是没能让它占据明显优势。不同地区测试法规不一样,国内最常用的的欧盟NEDC循环,也就是大家常说的工信部油耗。相比美国的EPA油耗测试,欧盟的法规还是宽松很多,EPA油耗测试中针对不同的车型都有专门的测试方法,所以我们能看到增程式电动车没电时的真实油耗。
丰田普锐斯作为一款普通混合动力车型(HEV),它在EPA测试中,市区油耗为4.0升,高速油耗为4.43升,考虑到宝马i3价格要比普锐斯贵很多,而两者能耗其实差距不大,论使用成本普锐斯还是低一些。增程式电动车相比电池电动车是实用一些,但是它和目前主流的混合动力相比并没有压倒性的优势。增程式电动车从结构上看属于串联,论功能性来说又它不如并联(索纳塔HEV 和宝马530Le)以及混联(凯美瑞混动与普锐斯)丰富,所以传统厂商也没有极力去推广。
虽然增程式电动车能让发动机处于恒定工况运转,但是增程式电动车高速燃油经济还是不如燃油车,因为高速时靠发动机发电来供应驱动电机,实际效率并不如发动机直接驱动高,这也是串联式的一个弊端。要想提高增程式电动车续航里程,增加油箱容积就可以解决问题,但这种做法显得很矛盾,消耗更多的汽油发电,最终效率反倒不如汽油车高,这是增程式没有成为市场主流的原因之一!
另辟蹊径的本田
为了解决串联式结构的弊端,本田工程师想出了另一个办法,在串联式结构基础上为发动机设定一个离合器和超速挡,本田把这种混动技术称之为i-mmd。我们拿雅阁混动举个例子吧,在中低速时发动机只驱动发电机,然后通过发动机产生的电能供应给驱动电机,这就是增程式电动车的工作原理,上了高速后离合器结合,发动机开始直接驱动,避开了传动增程式电动车能量转换损失,这种做法并不是别的厂商可以轻易效仿的,毕竟要把动力分配机构做到紧凑高效并不容易。
当然有人会质疑,雅阁为什么没有跑出宝马i3的油耗?首先雅阁混动电池容量可能只有i3增程版的十五分之一,另外雅阁可是不得不考虑成本的大众车型,所以不会像i3那样使用成本高昂的轻量化材料,油耗差距在理所当然的范围内。如果让传统厂商在先进的混动动力基础上再加一个大容量电池,油耗数据同样会很好看,但综合下来效率并不高。
总结
兜了一个很大的圈最后又回到的混合动力上,从技术方案可以看出,传统厂商并不保守封建,反倒它们一直在不断尝试新技术,在权衡各种技术优劣势最终选择了混合动力。