增程器的原理和發(fā)展前景

湛勇剛

摘 要：近些年來，隨著世界汽車工業(yè)的快速發(fā)展，隨之而來的能源緊張和環(huán)境影響問題也變得更加突出，新能源電動汽車也應運而生。作為新能源電動汽車中的增程式電動汽車因為可增加續(xù)航里程，解決“里程焦慮”等諸多優(yōu)點也正在被越來越多的人所接受。增程器總成即增程器是增程式電動汽車的核心部分，本文將從增程器的組成、原理和特點等多方面進行介紹，并結合目前增程器的使用分析其發(fā)展方向和前景。

關鍵詞：增程器;增程式電動汽車;里程焦慮

1 增程器總成的組成及原理

增程器是作為純電驅動車輛為增加行駛里程而開發(fā)的一套高效發(fā)電裝置，其作用是增加車輛行駛里程，并提供車輛需要的輔助動力源（如空調(diào)、電池加熱、氣泵等）。目前，增程器根據(jù)使用的燃料不同一般可分為燃氣增程器和汽油增程器兩種。這兩種是各有優(yōu)劣勢，如燃氣增程器是使用天燃氣，天燃氣價格便宜，成本低，單次續(xù)航里程長，但是加氣不方便，體積較大，需加裝氣瓶等，投入總成本較高，一般用于中大型車輛。汽油增程器使用的是汽油，汽油價格相對較高，使用成本比燃氣要高，單次續(xù)航里程較短，體積較小，但加油方便，加油后可以無限行駛，與汽油車相似，投入成本較低，所以現(xiàn)在普遍被各大車企使用。

增程器根據(jù)使用的車型不同，其功率也不相同，一般30～60KW的增程器較多（如圖1，圖2）。

增程器作為新能源車輛的核心動力部分，主要由：發(fā)動機、發(fā)動機控制器、電機、電機控制器、增程器控制器五部分構成（如圖3，圖4）。

增程器控制器與整車控制進行通信，獲得發(fā)電功率需求，通過內(nèi)部計算，對ECU及GCU提出轉速和扭矩需求并進行動態(tài)工況匹配，保證系統(tǒng)效率最優(yōu)，并對EMS、GCU和ISG的運行狀況進行監(jiān)控和故障診斷，保證系統(tǒng)的安全可靠運行。

發(fā)動機控制單元根據(jù)增程器控制器發(fā)送的轉速指令，控制整個發(fā)動機系統(tǒng)運作。它接收發(fā)動機運行時的各個傳感器信息，將這些信息經(jīng)系統(tǒng)處理后，通過控制相應的器件來確保發(fā)動機滿足排放、經(jīng)濟性和動力性要求。

高效ISG電機及電機控制器GCU，GCU根據(jù)增程器控制器CAN指令，實現(xiàn)電機的恒轉速或恒扭矩控制，通過系統(tǒng)優(yōu)化保證ISG電機和GCU在指定工況下效率最高，系統(tǒng)最高總效率大于96%（如圖5，圖6）。

2 增程器的優(yōu)勢

純電池行駛里程不足，“里程焦慮”影響新能源汽車的推廣，增程式電動車可以很好的解決此問題;純電動商用在使用1～2年后，行駛里程逐步減少，無法滿足原行駛線路規(guī)劃，希望在原有車輛上增加隨車充電機構;有充電需要而無法建設充電樁的區(qū)域，增程器可以作為移動式充電站使用;電池補貼退坡，增程器可以減少電池裝車量，降低整車成本;通過技術創(chuàng)新，高效增程器的使用成本接近純電動汽車，作為新能源汽車發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，將持續(xù)發(fā)展。

3 增程器的應用

目前增程器主要用在固定式發(fā)電裝置、增程式電動車、移動充電車等方面。其中在增程式電動車方面的應用非常廣泛，如增程式輕卡，增程式SUV，增程式電動公交車，增程式客車，增程式出租車等等，所涉及的范圍很大。

4 電動車增程式工作模式

車輛行駛中優(yōu)先使用電池提供的電能，當電池電量值降到一定值時，增程器會自動啟動提供電能讓車子繼續(xù)行駛，增加了車輛行駛里程。

5 增程器未來發(fā)展方向

增程器的主要應用目前以及將來仍然是以增程式電動車為主，尤其是中長途行駛的大中型商用車，如礦車、渣土車、物流車等，如果技術發(fā)展成熟，逐步小型化，則可能會慢慢的用到乘用車上面，增加一般電動車的行駛里程。

中國工程院院士楊裕生主張，要用好安全成熟的電池發(fā)展節(jié)能減排的電動汽車。技術路線方面，建議以微小型車作為純電動汽車的突破口，既能節(jié)能減排，安全性也相對較高;而大中型車則應發(fā)展純電驅動的增程式汽車。他呼吁發(fā)展增程式汽車多年?！霸龀淌讲皇窍窦冸妱悠嚨倪^渡，而是未來的主力?！彼硎?。楊裕生還認為，增程式汽車有八大優(yōu)勢，不會過充過放，壽命長，磷酸電池比能使用合理，安全性進一步提高，電池少，更容易推銷，除此之外還節(jié)能，“增程行駛的時候節(jié)油率50%以上，它可以不充電就遠距離行駛，如果有充電條件，城市百公里的節(jié)油率可以到80%以上。”

6 總結

目前我國對增程式電動汽車的各項研究仍處于初步階段，雖然與國外相比，還有非常大的差距，但是，隨著吉利、柳汽等一些大型車企也不斷地投入到增程式汽車的研發(fā)和生產(chǎn)中來，使我國在增程器技術方面的發(fā)展有了較大的進步，與國外的差距正在逐步縮小。增程式電動車因為其油耗低、對環(huán)境污染小、基礎建設投入少的優(yōu)點，在目前汽車發(fā)展階段，和其它類型的電動汽車相比，具有十分明顯的優(yōu)勢，更受到多家汽車企業(yè)的普遍關注，市場前景被十分看好，定會得到大力推廣與使用。而做為增程式電動汽車的核心，增程器也一定會迎來更加光輝的明天！

參考文獻：

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