芯耀
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近日，在魏牌全新高山預(yù)售發(fā)布會(huì)上，長(zhǎng)城汽車總裁穆峰官宣稱“長(zhǎng)城汽車打死也不做增程！”。其實(shí)在新能源汽車與智能駕駛的融合浪潮中，增程式電動(dòng)車（Range-Extended?Electric?Vehicle，簡(jiǎn)稱REEV）一直承載著“續(xù)航無(wú)憂”的美好愿景，但也因系統(tǒng)復(fù)雜、成本與效率折中等問(wèn)題飽受質(zhì)疑。為什么很多車企都不愿做增程式電動(dòng)車？但為何也有企業(yè)認(rèn)為這一技術(shù)是一個(gè)香餑餑？
什么是增程式電動(dòng)車？
增程式電動(dòng)車的核心思路是“電機(jī)驅(qū)動(dòng)＋發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電”兩條分工明確的動(dòng)力鏈，在純電動(dòng)模式下可以達(dá)到其所有的動(dòng)力性能，而當(dāng)車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法滿足續(xù)航里程要求時(shí)，打開(kāi)車載輔助供電裝置為動(dòng)力系統(tǒng)提供電能，以延長(zhǎng)續(xù)航里程的電動(dòng)汽車，且該車載輔助供電裝置與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有傳動(dòng)軸（帶）等傳動(dòng)連接，增程式電動(dòng)車是由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)不參與驅(qū)動(dòng)，無(wú)離合器、變速箱等機(jī)械裝置。
簡(jiǎn)而言之，在大部分情況下，車輛由大容量電池組供電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供車輪扭矩；當(dāng)電池電量接近下限或長(zhǎng)途續(xù)航需求出現(xiàn)時(shí)，小排量?jī)?nèi)燃機(jī)（即增程器）啟動(dòng)，通過(guò)發(fā)電機(jī)對(duì)電池或電機(jī)直接供電，而自身并不直接參與驅(qū)動(dòng)車輪。這種設(shè)計(jì)兼顧了純電動(dòng)車的靜謐與瞬態(tài)響應(yīng)優(yōu)勢(shì)，又能解決因充電樁分布不均導(dǎo)致的“里程焦慮”。
自上世紀(jì)末AC?Propulsion?tzero電動(dòng)車外置增程拖車原型問(wèn)世以來(lái)，通用雪佛蘭Volt、寶馬i3REx等車系相繼推出，增程概念進(jìn)入大眾視野。進(jìn)入2018年后，中國(guó)市場(chǎng)也涌現(xiàn)一批專為增程技術(shù)而生的新勢(shì)力，如理想汽車（LiAuto）、問(wèn)界（AITO）等，其車型普遍在高壓動(dòng)力電池的基礎(chǔ)上配備了發(fā)動(dòng)機(jī)，綜合續(xù)航得到巨大突破，為城市通勤與長(zhǎng)途出行等場(chǎng)景提供出行可能。
增程式電動(dòng)車有哪些問(wèn)題？
2.1?能效折損不可避免
任何能量轉(zhuǎn)換都伴隨損失，增程車更是將燃油→內(nèi)燃機(jī)→發(fā)電機(jī)→電池→電機(jī)→車輪的多級(jí)鏈路疊加在純電動(dòng)車基礎(chǔ)之上。據(jù)測(cè)算，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電加上電池與電機(jī)轉(zhuǎn)換，在高速勻速工況下的系統(tǒng)效率，往往比直驅(qū)純電車低10%–15%。
增程器的最佳工況輸出功率范圍也有限，當(dāng)驅(qū)動(dòng)需求高于或低于該區(qū)間時(shí)，其燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)急劇下降。有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，某增程車在100km/h勻速巡航時(shí)，增程器因頻繁上下功率而導(dǎo)致瞬時(shí)油耗波動(dòng)較大，百公里油耗在4–6L間上下，折算純電續(xù)航成本并不占優(yōu)。因此，與其在高效區(qū)間外“勉強(qiáng)發(fā)電”，不如依賴更為密集的充電網(wǎng)絡(luò)。
2.2?成本與重量的“隱形稅”
為了能夠“隨時(shí)隨地”發(fā)電，增程式電動(dòng)車必須在整車平臺(tái)上額外集成發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、燃油系統(tǒng)、排放后處理及多余的冷卻系統(tǒng)，與僅需電機(jī)與電池的純電平臺(tái)相比，零部件種類和裝配工序顯著增多。有報(bào)告指出，增程系統(tǒng)的集成使整車研發(fā)及制造成本至少增加10%–20%。
此外，為保障純電模式下合理續(xù)航，不少車型還會(huì)增配大容量高壓動(dòng)力電池，這將進(jìn)一步加重車身重量。質(zhì)量的每一次上升，都會(huì)令底盤調(diào)校、制動(dòng)和能耗表現(xiàn)承受更大壓力。更一些車主反饋，增程版車型在同級(jí)別純電版本與燃油版之間的“重三角”平衡難以兼顧，駕駛質(zhì)感有時(shí)表現(xiàn)得既不像純電的敏捷，也不如燃油車的穩(wěn)定。
2.3?駕乘體驗(yàn)的“油電不均”
在日常城市工況下，增程式電動(dòng)車多以電機(jī)驅(qū)動(dòng)，靜謐且加速線性；一旦切換至增程器發(fā)電，發(fā)動(dòng)機(jī)介入帶來(lái)的聲振同步，又將駕乘體驗(yàn)瞬間拉回“燃油車世界”。雖然現(xiàn)如今的增程式電動(dòng)車型對(duì)NVH（噪音、振動(dòng)與聲振粗糙度）做了諸多優(yōu)化，但依舊難以與純電氛圍無(wú)縫銜接。此外，在動(dòng)力需求猛增的超車或爬坡場(chǎng)景下，增程器介入的延時(shí)與功率受限，也會(huì)讓用戶感受到明顯的動(dòng)力“閾值”，進(jìn)一步拉低整體體驗(yàn)滿意度。
增程式電動(dòng)車有哪些優(yōu)勢(shì)？
3.1?真實(shí)用車場(chǎng)景的“里程保底”
盡管充電網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)張，但在無(wú)固定車位的密集市區(qū)或充電樁布局欠缺的二三線城市，用戶的里程焦慮依然揮之不去。增程式電動(dòng)車在高壓動(dòng)力電池電量耗盡前，能夠無(wú)縫切換至燃油發(fā)電模式，讓整車“永不停航”，大幅降低了因臨時(shí)充電樁不可用或搶不到樁位而導(dǎo)致的出行“風(fēng)險(xiǎn)”。
3.2?平臺(tái)升級(jí)的成本與速度兼顧
對(duì)于傳統(tǒng)車企而言，全面構(gòu)建純電平臺(tái)需要在底盤、電子電氣架構(gòu)、供應(yīng)鏈及生產(chǎn)線等方面進(jìn)行大規(guī)模改造，投入巨大且周期漫長(zhǎng)。相比之下，基于現(xiàn)有燃油平臺(tái)進(jìn)行增程改造，能在原有生產(chǎn)與技術(shù)體系基礎(chǔ)上完成，研發(fā)和投產(chǎn)節(jié)奏更快，成本可控性更高，被視為“漸進(jìn)式電動(dòng)化”的合理路徑。
此外，增程器可設(shè)計(jì)為針對(duì)發(fā)電工況優(yōu)化的專用小排量發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)需覆蓋整車最大動(dòng)力需求，能夠在最優(yōu)功率點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，提高機(jī)器壽命和發(fā)電效率，也令發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)校更集中、更靈活。
3.3?商業(yè)模式與品牌差異化
理想汽車、問(wèn)界等新勢(shì)力通過(guò)“增程＋智能座艙＋大空間”組合拳打入高端用戶市場(chǎng)，迅速形成差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。理想的“免費(fèi)質(zhì)保+置換補(bǔ)貼+L2＋OTA”策略，更是將產(chǎn)品體驗(yàn)與售后保障結(jié)合，令不少嫌棄純電車充電麻煩的消費(fèi)者轉(zhuǎn)向增程陣營(yíng)。
增程式電動(dòng)車在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域有何優(yōu)勢(shì)？
4.1?電驅(qū)響應(yīng)：精準(zhǔn)而可控的底層動(dòng)力
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)車輛動(dòng)力響應(yīng)的可預(yù)測(cè)性與線性化需求極高。電機(jī)驅(qū)動(dòng)因其零至最大扭矩的“瞬時(shí)輸出”特性，使得車輛在加速、減速及橫向控制時(shí)均保持極佳的可控性與一致性，有效降低自動(dòng)駕駛算法的模型復(fù)雜度與誤差傳播。
在實(shí)際測(cè)試中，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)泊車與城市擁堵輔助功能，能夠在10?ms～30?ms內(nèi)完成動(dòng)力響應(yīng)并精確跟蹤速度指令，為L(zhǎng)2/L3級(jí)別駕駛輔助提供了穩(wěn)定可靠的執(zhí)行層基礎(chǔ)。
4.2?續(xù)航連續(xù)性：為組合輔助駕駛保駕護(hù)航
組合輔助駕駛需在多場(chǎng)景、多路況下連續(xù)運(yùn)行數(shù)小時(shí)甚至全天候執(zhí)行任務(wù)。純電車在低電量或高負(fù)荷情況下可能觸發(fā)保護(hù)模式，中斷自動(dòng)駕駛；而增程式電動(dòng)車憑借隨時(shí)可充的“移動(dòng)充電站”屬性，可在電量臨界時(shí)自動(dòng)切換至增程模式，確保自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)不中斷、路線執(zhí)行連續(xù)性得以維持，大幅提升用戶對(duì)無(wú)人駕駛出租、Robotaxi等商業(yè)化場(chǎng)景的信任度。
4.3?傳感器穩(wěn)定：確保感知的最優(yōu)工況
發(fā)電機(jī)組如果長(zhǎng)時(shí)間在最優(yōu)轉(zhuǎn)速區(qū)間運(yùn)行，噪音與振動(dòng)可控，相比傳統(tǒng)燃油車的功率隨需求波動(dòng)，更易為車載攝像頭、毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)等傳感器提供相對(duì)穩(wěn)定的安裝環(huán)境，減少振動(dòng)導(dǎo)致的圖像模糊與點(diǎn)云噪聲，從而提升感知算法在自動(dòng)駕駛決策層的可靠性。
如何讓增程式電動(dòng)車更符合智駕要求
5.1?多子系統(tǒng)切換的能量管理
增程式電動(dòng)車需在純電、增程與節(jié)能降耗等多種模式間動(dòng)態(tài)切換，底層能量管理系統(tǒng)（EMS）與自動(dòng)駕駛決策層需深度協(xié)同，以確保在不同駕駛場(chǎng)景下的最優(yōu)能效和穩(wěn)定性。EMS必須實(shí)時(shí)監(jiān)控電池SOC、增程器工況與行駛需求，并通過(guò)預(yù)測(cè)模型與軌跡規(guī)劃算法判斷能耗與續(xù)航平衡，算法復(fù)雜度和測(cè)試范圍遠(yuǎn)超純電平臺(tái)。
5.2?功能安全與整車安全（SOTIF）驗(yàn)證
L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛需要嚴(yán)格遵守ISO26262（功能安全）和SOTIF（既定功能安全）標(biāo)準(zhǔn)。在增程架構(gòu)下，驅(qū)動(dòng)、發(fā)電和供電系統(tǒng)均需具備冗余與故障檢測(cè)能力，對(duì)ECU、傳感器與執(zhí)行器提出更多接口與安全閉環(huán)要求。整車功能安全驗(yàn)證包括失效模式分析（FMEA）、失效樹(shù)分析（FTA）以及故障注入測(cè)試等流程，測(cè)試工況數(shù)量與復(fù)雜度呈指數(shù)增長(zhǎng)，驗(yàn)證成本與周期顯著拉長(zhǎng)。
寫在最后
綜上所述，增程式電動(dòng)車憑借其續(xù)航“安全閥”和平臺(tái)升級(jí)“快捷鍵”，在當(dāng)前充電網(wǎng)絡(luò)尚不完善的市場(chǎng)中仍具一席之地。隨著固態(tài)電池、氫燃料電池等新一代儲(chǔ)能技術(shù)的突破，未來(lái)增程體系或?qū)⒀葸M(jìn)為“多能互補(bǔ)智能能源平臺(tái)“”。高比能固態(tài)電池可顯著提升純電續(xù)航，氫燃料電池在長(zhǎng)途和高負(fù)載場(chǎng)景下具備零排放與快速補(bǔ)能優(yōu)勢(shì)；而智能EMS將結(jié)合車路協(xié)同（C-V2X）數(shù)據(jù)與云端AI算法，動(dòng)態(tài)調(diào)度電池、燃料電池、增程器與V2G（Vehicle-to-Grid）雙向充放電，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)能效與最低排放。
在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，這意味著車輛可根據(jù)實(shí)時(shí)路況、天氣與交通流量，靈活選擇最合適的動(dòng)力模式，確保自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)在任何環(huán)境下都能以最低代價(jià)、最高安全度和最優(yōu)用戶體驗(yàn)完成。政策層面，新一輪排放法規(guī)與充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃，亦將為多能融合與自動(dòng)駕駛的協(xié)同創(chuàng)新提供更為清晰的游戲規(guī)則與激勵(lì)機(jī)制。
