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近几年，增程式电动车技术正在越发频繁的出现在人们的视野中。 2020年5月，在两会期间，全国人大代表、吉利控股集团董事长李书福，提出了关于增程式技术路线推广的建议。 李书福的意外之举，被认为是吉利汽车即将推出增程式电动车的前奏。据悉，吉利将在2020年推出一款A级增程式电动车，2021年将推出B级增程式电动车。 东风日产也被曝出计划在2020年内推出一款搭载e-POWER增程式系统的SUV车型。 2020年7月7日，北京汽车厂在青岛投建70万套增程式发动机项目。70万的配套产能让人感到震惊，这意味着北京汽车厂将在增程式电动车路线上投下重注。 2020年7月17日，东风集团正式发布了岚图汽车品牌，主打零焦虑的用车体验。据悉，其首款车型也将采用增程式的技术路线。 2020年7月30日，理想汽车的上市将增程式电动车的讨论推向高潮。 作为当前增程式路线最具代表性的车企，理想在招股书中论述了增程式路线“零焦虑”和低成本的诸多优势，以及潜在的不足。 一时间，业内对增程的讨论空前热烈。 国家在政策层面也将增程式电动车看作纯电动车，给予一定的政策支持。 可以预见的是，随着众多厂家的推进，增程式技术路线将告别沉默期，迎来爆发期。 当然，也有人说增程是伪新能源，因为车上还背着个大发动机，既然还是烧油，为什么还叫电动车？和常见的插电混动车相比，增程式电动车有什么区别？ 01/ 拐个弯的“增程” 做增程式电动车的厂家在宣传时，都会遇到一个痛点，就是增程式电动车（Range Extended Electric Vehicles）拗口又难懂的名词。 什么是增程？怎么增程？增的什么程？让人一头雾水。这不能怪消费者，也不能怪厂家。 100多年前，传奇的保时捷创始人费迪南德·保时捷发明了第一辆轮毂式电动车（费迪南德·保时捷真汽车行业大神），由于电池容量问题，续航里程很短，于是他在轮毂式电动车上加装了发电机，帮助车辆增加续航里程，就此诞生了第一辆增程式电动车。 由于历史遗留问题，增程式电动车实际上是一个“拐了弯”的名词，这个弯心在于增程是建立在电动车的基础上，而不是燃油车。 简单来说，增程式电动车是在纯电动车的架构基础上，加装了用于发电的发动机，其发出的电力用于给动力电池或者驱动电机供电。车轮的驱动和纯电动车一样，由电动机直接驱动。 这里需要特别说明的是，增程式电动车是建立在纯电动的架构上，可以满足纯电的长续航行驶，并且能够外接充电电源，发动机启动只是作为能源补给手段。 不管是增程器还是发动机，本质上都是发电机，通过燃油给电池加电。 发电机可以用油，因此增程式电动车解决了电动车的续航和能量补给问题，提高了车辆的实用性。 这个初衷从费迪南德·保时捷发明第一辆增程式电动车到现在，都没有改变。与纯电动车相比，零焦虑是增程式电动车在使用体验中最大的优势。 续航焦虑已经是一个老生常谈的问题。懂的人都懂，不懂的人，体验一次也就懂了。 细究起来，续航焦虑给用户带来的痛点，主要是两方面。 首先是出行的不自由。当然，这里有个前提，就是长距离出行。比如200公里以上的出行，在出发前就要做好充分的准备。 包括先将车充满电，计算好电量和距离，提前确定好沿途的充电站，预留充电时间，甚至精确到“电门“的控制脚法等等。极端情况下会出现因为找不到充电桩而改变出行行程的情况。 这种出行规划会给车主带来焦虑和压力，无疑会带来时间和效率上的浪费。本来消费者买车就是图个出行方便，结果却陷入到复杂的计算和出行攻略的困扰中。 另一个痛点就是极端情况下会馈电趴窝。 虽然通过充足的准备，可以极大的避免彻底趴窝的现象。但是，这种现象依然有偶然性。问题是，一旦极端情况发生，解决成本和痛苦指数都很高。车主要付出额外的财产、精神和时间成本。 以上两种情况，第一种属于发生频次较高，体验比较不爽，第二种情况属于发生频次很低，但体验非常糟糕。 续航焦虑的根源，在于当前充电设施的普及度，以及充电的补给效率难以满足广大纯电动用户的需求。续航焦虑的解决，依赖于公共充电站，尤其是超充站。 目前，超充站无法做到和加油站一样的分布密度和补给速度。消费者依然面临私人和公共快充站基础设施不足的问题。 截至今年6月底，全国各类充电桩保有量达132.2万个，其中公共充电桩55.8万个，私人桩76.4万个。 在超充站的建设上，CIC的数据显示，纯电动车与公共快速充电桩的比例为17.7：1。与此同时，每年超过100万辆新能源车投入市场。 中国在大力建设公共充电站，但是超充站的建设比造车更复杂，涉及的社会领域更多。充电站的建设需要资金和政策的支持，运营商在商业模式上需要能够自我造血，还需要土地资源、电网扩容以及配套的安全和服务措施。 充电站的新建速度，可能跟不上新能源汽车的增量速度。《人民日报》在8月5日专门刊文鼓励加大充电站的建设。 在比较长的时间内，公共充电站依然难以解决电动车的充电难问题，这种压力会传递到纯电动车用户身上，产生续航焦虑。 增程式的出现，就是要让车主告别精神上的焦虑和压力，做到出行的自由。增程式电动车可以作为家里的第一辆车，实现无忧使用。 除了能源补给优势，增程式相对于电动车的另一个优势是成本。 由于发动机的成本较大容量电池组更低，在成本上，同样的续航水平，增程式能够做到更低的成本，以及更轻的重量。 当然，相比于纯电动车，增程式也有劣势。 由于发动机的存在，车辆在布局上，需要预留一定的空间给发动机和油箱，再加上电池组的存在，这对车辆的空间布局产生了挤压。大电池组会侵占车厢内的乘客空间，影响乘坐舒适性。 其次，在馈电状态下，动力水平和驾驶感受相比纯电动模式有所下降。发动机介入工作后，在纯电向混动切换时，车辆的NVH和主观感受会有一定的变化。 因此，增程式电动车更适合尺寸更大，底盘更长的中大型SUV，通过尺寸的优势弥补空间布置的不足。 但是有人会问，既然用了发动机，为什么不直接做成无焦虑的纯燃油车？车上背上一块大电池，是否多次一举？ 02/ 是否多此一举？ 区别首先来自电驱。 费迪南德·保时捷发明第一款增程式电动车时，出发点是为了保留电动车优点的同时，弥补电动车在续航和能源补给效率的不足。 无论是轮毂式电机还是普通电驱，电动车很大的优势来自电机直驱。 电机结构简单、扭矩强大且稳定，机械特性更广更高效，转速与功率响应更线性，以及安静的运转属性，这些特点非常适合车辆驱动。 相比而言，内燃机结构复杂，维护保养成本更高，万有特性不够高效，运转工况有限制。这些弱点，在和电机的对比中处于劣势。 增程式电动车的核心，是发挥电动机驱动和大电池的优势，同时弥补电量的劣势。 在驾驶感受和行驶品质上，增程式电动车和纯电动车没有区别。因此，增程式电动车可以做到非常好的加速水平以及线性输出能力，动态表现很好。 增程式电动车相比燃油车给人的直观体验是，好开，动力强劲，而且随踩随有。当然，前提是要有足够大的电池组配合大功率电机的动力输出。 比如理想ONE在2台电机的驱动下，推动一辆中大型SUV实现6.5秒的破百速度。上汽通用曾推出的紧凑型增程式轿车velite 5 有398N·m的强大扭矩。 除了电机带来动力方面的优势，增程式电动车能够做到比纯内燃机更低的油耗以及更广泛的使用场景。 优势来自于大电池组。 增程式电动车和纯电动车一样，能够在纯电动的架构下搭载大尺寸的电池组，并具备外接充电能力，能够实现纯电动模式下比较长的行驶距离，可以覆盖大多数的出行场景，降低发电机的启动频率，使用成本更低。 在短途出行中，发电机的启动频率很低，可以实现零排放出行。 大电池组的存在，还可以拓展静态使用场景。 车主可以更自由的在车内享受空调，电子电器和娱乐系统，这是燃油车无法比拟的优势。 此外，即使在电池馈电情况下，增程式电动车也有很好的节油能力。 由于发动机直接用于给电池组或者电机充电，发动机和车轮实现了功率解耦。 这意味，发动机的运转工况脱离了车轮上的实时输出需求，发动机可以主动运转在高效的转速区间，实现能量的高效利用。 打个比方就是，电池组就是一座水库大坝，大坝的上游是发动机，大坝的下游是轮上动力需求。由于大坝中保有一定的水量，大坝的上下游进水量和出水量是可以不同步的。 大坝的目的和作用，就是“削峰填谷“。 只要保证一段时间内，上游的总进水量和下游的总出水量相近，大坝就可以维持稳定的储水量。 汽车在行驶过程中，平稳行驶时所需要的功率其实并不大，短时间急加速工况持续时间很短。在120km/h的状态下，长时间平均功率需求只有30-40kW，现在的发动机技术应付这种需求而言并不难。 在电池组“削峰填谷“的作用下，发动机可以一直运转在更高效的工况区间，这样可以充分发挥发动机的热效率，而且发动机的工作时间更短，能够显著的降低油耗。 在传统内燃机上，变速箱的核心作用就是通过不同档位上齿轮比的调节，使发动机尽可能的工作在高效的转速区间。但是，变速箱的物理属性决定了，无论是多少档位的变速箱，也无法做到电池组动力解耦后的调节能力。 所以在一些速度变化区间大，走走停停的行驶场景，增程式电动车的节能优势更明显。 但是反过来看，如果车辆一直运行在适合发动机转速的高效工况，比如高速巡航，发动机输出和轮上功率处在平衡状态，由于发动机的能量需要通过电力转化给电机，再输入到车轮，相比传统内燃机机械式的直连驱动，效率上要低一些。 所以，增程式电动车在馈电状态下，在城市中行驶的油耗是要明显低于燃油车，但是高速行驶中，可能并不如燃油车省油。 但是，从消费者的实际使用场景出发，大多数人的使用场景是城市路况为主，高速路为辅。 理想ONE是一个5米长，六七座的布局中大型SUV，动力水平相当于3.0T的水平，目前根据理想APP和第三方网站的车主数据，用户日常使用发电机时发电行驶时，油耗在8个左右。 除了理想汽车，日产汽车也借用了增程式的理念，发动机负责发电，电池负责驱动。 日产的e-note的e-power系统和增程式电动车相似的串联式混动结构，但使用了1.47kwh小容量电池和1.2升的三缸发动机。百公里油耗近2.94升，40升的油箱，可以做到1000公里以上的续航，相比之下，燃油版的e-note百公里油耗为4.17升。 2018年日产e-note在日本销量超过13万辆，是微型车之外的乘用车销量冠军，2019年销量超过11万辆，排名第二，取得了极大的市场成功。 除了日产，本田i-MMD混动系统通过独特的变速箱和离合器实现了增程模式和混动模式的切换，绕过了丰田在混动上的专利壁垒，开辟出了新的混动道路。 需要说明的是，e-note和i-MMD并不是真正的增程式电动车，因为e-note的电池容量太小，纯电动续航里程为个位数，而且无法外接充电，所以e-note是需要一直烧油。 但是，对绝大多数人而言，只要不是天天跑长途，增程式电动车要比传统燃油车更省油。这还是在长时间不充电，当燃油车开的情况下。 增程式电动车能够保持电动车驾驶性能优势的同时，显著的降低油耗。即使完全当做油车来使用，在驾驶体验和能耗上也有明显的优势。 大电池组和电驱的组合给增程式电动车带来诸多优势，但是对大电池组的依赖，也是其普及速度较慢的重要原因。 03/ 增程式普及的障碍 增程式电动车的核心是发电机+动力电池的动力组合。两者的选型和标定决定了一款车的产品力和成本。 增程式电动车要发挥出纯电续航长，动力体验一致性好，节能降耗的优势，需要配备大电池组，在进一步降低发电机启动频率的同时，还可以降低发电机排量和体积的要求。 但是大电池组同时也带来了高昂的成本问题。 通用汽车曾在1996年上市纯电动车EV1，但是因为过短的续航和高昂的售价项目最终遭遇失败。2010年，通用在纯电动技术的基础上开发了首款增程式电动车沃蓝达，通过发动机和电池组的配合，降低了电池组容量的同时，从而降低了整车成本。 但是，当时的电池成本还是太高，通用沃蓝达的高定价在丰田的普锐斯面前毫无竞争力，沃蓝达既没有走量，也没赚到多少钱。 在2017年，通用汽车通过上汽通用引入了新一代沃蓝达——别克velite5，这款车的电池容量进一步降低至18kwh。 Velite 5有着非常不错的动力输出体验，最大扭矩高达398N·m，并且拥有115公里的纯电续航里程，但是价格还是太高。 作为一款紧凑型的轿车，巨大的T型电池组进一步侵占了原本不多的后排空间，定价超过25万元，无论是车型尺寸还是别克品牌的产品力，都无法支撑如此高的定价，市场销量并不如意。 除了通用汽车，还有宝马。 宝马i3身上33kwh的电量带来巨大的成本和空间压力。在大电池的影响下，i3微型车的尺寸仅容纳8升的油箱，综合续航里程仅396公里。即使有宝马的金字招牌，在国内高达40万的定价注定是小众车中的小众。 因此，电池成本一直是桎梏增程式电动车发展的重要瓶颈。现在，这个瓶颈随着电池产业的进步而逐渐放松。 除了电池成本上的劣势，增程式电动车对发动机的要求比较独特。 增程式电动车要做好体验，很重要的是做好发电机和电池组之间的匹配和标定。 增程式电动车的发动机本质上是一台发电机。因此，增程式电动车队发电机的要求和传统车对发动机的要求并不一致。 但是，一直以来发动机都是以驱动车辆为背景做开发。这导致厂家在匹配增程式电动车时，发电机选择面太小，找不到成熟高效的发电机匹配方案。 但是由于大容量电池组的存在，增程式电动车上的发电机对功率的要求并不高，因此可以选择小排量发动机即可。 比如理想ONE采用了1.2T的3缸发动机，宝马i3甚至直接从自家摩托车上拿来了2缸发动机作为发电机。 市面上选择面的减少，必然带来开发难度和开发成本的提升。对传统车企而言，单独为增程式电动车开发一款发动机，还需要和电池组做控制策略等软硬件方面的标定匹配，成本很高，风险太大，并不划算。 很多欧美车企干脆选择插电混动模式，利用原有发动机和变速箱的技术和成本优势，从燃油车架构上进行改造，可以平摊研发和物料成本。 传统车企对增程式电动车的投入，更多的带有实验性质。一方面可以带来节能减排上积分和宣传，另一方面可以积累电动化技术。即使卖不好，也不影响企业大局。 在这样的指导原则下，增程式电动车在最终产品端给消费者带来的体验很难做好。 那么，增程式和同样可以插电行驶和零焦虑体验的插电混动相比，有什么区别？ 区别来自两种技术基础架构不同，导致硬件结构、电子电气和智能化等方面存在差异。 增程的技术出发点是纯电动为主，通过发电机弥补电池组能量和补给速度的缺点。 插电式混动，更偏向于传统燃油车架构，在内燃机和变速箱架构不变的情况下，通过增加小电池组，弥补发动机的不足，实现电动化和减排。 这也是为什么保时捷、通用和宝马能够率先推出增程式电动车的原因，因为通用有EV1和Bolt纯电动车平台积累的电动化技术，而宝马有i3纯电动平台。 增程式是在纯电动架构的基础上，采用大电池，小发动机的配置，在驱动结构上是发动机与电池的串联结构，硬件系统的结构更简单。 由于发动机不需要参与轮上驱动，所以传动系统不需要匹配变速箱或者其他动力分配机构，也不需要额外的BSG电机。 在省去变速箱后，不仅可以降低物料成本，而且可以降低车辆重量，同时增加底盘空间。这有助于车体容纳更多的电池，提供更长的续航里程。 宝马i3虽然是微型车，但是33kwh的电池组可以提供246公里的纯电续航。理想ONE 搭载的40kwh的电池,纯电动续航达到180公里。 这是目前行业中主流插电混动车型续航里程的2-3倍。这种级别的续航能力，基本上满足一般车主90%的出行范围。 在馈电状态下，当发动机介入工作时，相比于插电式混动，增程式电动车始终保持电机直驱，动力输出特性一致性更强。 插电式混动在发动机参与轮上输出时，由于发动机的特性和电动机不同，动力输出特性相对纯电动状态下有比较明显差异，给人车辆性格分裂的感觉。 此外，发动机与变速箱和车轮机械直连后，动力传动系统上的震动更为明显，变速箱会放大发动机的震动效果，NVH影响更大。 电气化程度不同是增程式和插电混动式另一个的重要差异点，这决定了两者在电子电气架构、数字化和智能化体系架构不同，增程式电动车可以做到和纯电动车完全相同。 由于车轮和整车电子电气由电池组提供电力来源，电力可以脱离了发动机的运转工况，因此在控制体系上可以更容易实现数字化，动力系统可以实现线性控制。 增程式电动车的电池热管理，能量管理，电驱动管理技术上与纯电动汽车是相通的。在自动驾驶层面，电驱动模式便于适应自动驾驶技术。因为电驱和车轮的控制策略是一致的，在车速变化时，不需要考虑发动机和变速箱转速和档位匹配问题。 这些优势能够帮助汽车向智能化和数字化快速演进。 虽然和插电混动技术一样是电动化的过渡产物，但是增程式电动车更进一步，在进化上离最终的纯电动车只有一步之遥。 拿掉发动机增程式电动车就是一款纯电动车。纯电动的主要优势，增程式基本都有，纯电动的主要问题，增程式反而没有。 此外，增程在技术上历史包袱更小，不需要在变速箱上投入过多的资源，在向电动化过渡时，沉没成本更少，非常适合后发企业。 当然，插电混动也有优势。 首先是更小的电池组，带来相对更低的成本。插电混动相比纯电动更容易实现低成本。 成本对一款车型的成功不言而喻。成本越高，越需要强大的产品力和品牌力做支撑。 其次就是上文提到的，对传统车企而言，从燃油车向插电混动进行改造，可以继承发动机和变速箱的优势，改造成本和难度相对更低。 此外，高速巡航时，由于发动机工作在比较擅长的工作区间，发动机直连变速箱和车轮，插电混动可以带来更强的动力输出以及更高效的能量效率，带来更低的油耗。 04/ 技术的核心是体验 每一种技术路线，总有优劣之处。 但归根结底，技术路线，只是实现产品体验的技术方式。 重要的是，技术是否用在对的地方，是否用的足够出色。 产品体验始终用户的使用场景和实际需求息息相关。厂家能否扬长避短，根据车型定位和使用场景，针对目标客户群拿出体验优秀，价格合理的出色产品。 纯电动车续航里程短，容易产生续航焦虑，但是对于一部分用户来说，他们天然的没有续航焦虑问题。比如说有2辆车的用户，日常短途出行用电动车，偶尔长途出行用燃油车。 对于长期在市区生活，但是有长途出行刚需（比如出差或者回老家），家庭只有一辆车的用户，从实用性和性价比上，可能增程式和插电混动式更适合用户。 相比于燃油车，增程和插电式混动在成本上依然有劣势，对价格敏感的用户来说，燃油车是比较务实的选择。 脱离了产品体验和使用场景，谈技术路线的无疑于空中楼阁。 关键还要看车企能够把动力系统匹配和调教的何种水平，最终产品的体验效果是否能够满足目标用户的需求，甚至给用户带来惊喜。 对于消费者而言，最关心的始终是成本和体验。 厂家的产品以多少成本，实现了什么样的性能，带来了何种体验，解决了用户使用场景中的哪些问题。 汽车作为功能点多而复杂的耐用性产品，需要平衡产品的技术性能与成本，更要兼顾其他多方面的需求和产品力。 回到增程式电动车，增程式技术路线涉及到发动机和电池两个技术产业链。 发动机选型，电池组容量，发动机与电池组硬件层面的匹配，以及能量控制策略和热量管理系统在软件层面的调教，都将影响整套系统的表现。 增程式要发挥出自身的优势和特点，大电池组是必须的选择。 大电池可以带来更长的纯电续航里程，以及更强大的动力输出能力，但是也会带来成本的提升，以及底盘布局的限制。 具体多长距离算长，多短距离算短?如果电池组过小，成本可以降下来，但是产品体验会变差。电池组加大，产品体验更好，但是成本又会提高。 成本，从来都是牵一发而动全身的问题。 如何选择一个合适的细分市场，通过合适的车型容纳大电池的成本？ 当价格电池导致价格提升之后，如何打造更完善的产品力支撑起产品的价格？ 比如在车辆实用性，驾驶感受，乘坐舒适性，智能化技术，自动驾驶等方面。如果没有完善的产品体验，以及差异化的智能化技术，很难支撑起产品高昂价格。 最后一个问题，品牌。 企业的品牌力和定位能否支撑起高于同级的价格？这对后来者提出挑战。 这些决策需要车企做深入的调研和思考，探讨成本，体验和客户实际需求之间的平衡。还需要考虑市场竞争程度，目标用户的接受能力和使用需求。 这些因素将考验厂家的决策水平，对消费者真实需求的洞察能力和技术研发能力。 从目前的市场上看，中大型的SUV可能是更适合容纳大电量电池组的车型，不仅尺寸够大，成本空间也更高，市场基盘也不小。 如果通用汽车将他的增程技术用在品牌力更强，溢价能力更高的凯迪拉克SUV车型上，也许电池的成本和空间问题能够得到更好的平衡，市场的接受度可能更高。 理想ONE能够杀出一条血路，不仅是增程式电动车带来的堪比3.0T的动力输出水平，还有宽敞的车体空间，6/7座大SUV的布局，以及相比燃油车更强的智能化科技配置。 在30万的价格水平上，即使和同级别中燃油车、纯电动车以及混动车相比，拥有非常均衡且完整的产品力。即使当做油车开，也有出色的驾乘和使用体验。 增程式电动路线，只是理想ONE实现大功率输出以及深度电气化的手段而已。 随着国家对增程式电动车的重视，车企在增程式技术路线上看到了新的可能。尤其对中国本土车企而言，增程式电动车结构相对更简单，能够帮助车企绕开日系厂商在混动领域的诸多专利壁垒。 但是，不论选择哪条技术路线，简单的功能堆砌已经难以满足现在挑剔的消费者。车企与其纠结选择何种技术路线，不如思考一下，如何以合理的价格，通过优秀的技术给消费者带来额外的价值和优秀的体验。 车企只有深入研发，做好技术的匹配和调教，打造出色的软硬一体化体验，并以合理的价格卖给消费者，才是技术的王道。 技术路线很重要，但是产品体验才是检验技术的真理。 期待中国本土企业能够贡献更多的产品力出色的作品。 |
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