電池研究院：增程式混動為何沒成主流？

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】最近有朋友問我理想ONE在這價位值不值得買，我沒法給出確切答復(fù)，因?yàn)檫@臺大電池混動車對于裝不了私樁的用戶而言并非最優(yōu)選擇，而對于補(bǔ)能門檻很低的充電便利用戶而言卻是限行城市的好選擇之一。

　　他喜歡，但車子暫時不適合他的用車環(huán)境，我建議他去拍牌買汽油車了。朋友喜歡ONE的一個原因是用電環(huán)保，但我不想扯環(huán)保，平民百姓先解決出行再思考更高層次的問題吧。

　　說到這里，又扯出一個事情：為什么增程式混動結(jié)構(gòu)，至今沒能成為市場主流呢？

　　增程式混動是一種大家比較陌生、但誕生得很早的油電混合動力結(jié)構(gòu)。

　　凡是單方面把它歸類為“純電動”還嘴硬的，請先咨詢北京車管所讓不讓你這臺“純電車”上綠牌再來找我杠，這么大臺汽油機(jī)擺在你面前，老大一個加油口，掩耳盜鈴就沒意思了吧。

——1min解讀版——

　　增程式混動的英文簡稱是REEV，Range-Extended Electric Vehicles，增程式電驅(qū)車型，能量從油箱到達(dá)ICE內(nèi)燃機(jī)或FC燃料電池，燒出來之后轉(zhuǎn)成電能，給電池儲能或者給驅(qū)動電機(jī)使用。

　　核心的ICE或FC，我們可以稱之為增程器，也就是APU（Auxiliary Power Unit，動力輔助裝置），外插式補(bǔ)電能力不足的時候就用APU去輔助發(fā)電補(bǔ)電。解讀完畢。

——5min解讀版——

　　REEV增程式混動，是PHEV插電式混動的其中一種表現(xiàn)形式，也就是混聯(lián)式、并聯(lián)式、串聯(lián)式的第三種，結(jié)構(gòu)相對簡單，理論效率不低，但實(shí)現(xiàn)起來并不簡單。

　　我文章開頭罵了理想的腦殘粉，現(xiàn)在要給理想說句公道話：理想這套REEV系統(tǒng)算是比較成熟的結(jié)構(gòu)。

　　我畫了8張能量走向圖，替換掉1200字的文字，這樣子大家更容易理解：

　　最后一張圖，我自己也沒搞清楚理想ONE有沒標(biāo)定這種工況。因?yàn)殡姵夭荒芡瑫r充電和放電，所以在長時間下坡時使用純電動模式不一定能更好充電，動力電池會不斷在充/放之間切換，鋰離子在電池內(nèi)部左右橫跳。如果此時啟動內(nèi)燃機(jī)，一方面可以在有動力需求的時候提供驅(qū)動力，一方面可以把多余能量轉(zhuǎn)給動力電池儲藏，也是一種有效的方案。至于有還是沒有，有工程師朋友見到此劣文可以告知我一聲，多謝。

　　有網(wǎng)友說增程式是脫褲子放屁，我覺得這是九年義務(wù)教育的悲哀，起碼先了解原理再吐槽吧……

　　增程式混動的直連線路是：ICE內(nèi)燃機(jī)/FC燃料電池系統(tǒng) → 發(fā)電機(jī) → 動力電池 → 驅(qū)動電機(jī)。即使電動機(jī)與動力電池的能量轉(zhuǎn)換效率都在90%以上，這里也要收三次“過路費(fèi)”，為什么還能節(jié)能呢？

　　竅門在ICE/FC這里?，F(xiàn)在很多車企都在宣傳自己研發(fā)的內(nèi)燃機(jī)能到達(dá)40%甚至更高的熱效率，這個指標(biāo)其實(shí)沒有特別大的指導(dǎo)意義，因?yàn)檫@里的“熱效率”是“最高熱效率”，而內(nèi)燃機(jī)維持在最高熱效率的轉(zhuǎn)速區(qū)間非常非常窄，日常行駛到達(dá)這個區(qū)間的時間連1%都不到。

　　增程式要解決的就是這個問題：如果把ICE/FC一直維持在最高熱效率區(qū)間附近，我們就可以用等量燃料燒出/交換出1.5倍甚至2.0倍以上的能量！

　　動力電池在REEV系統(tǒng)里面，就是一個調(diào)節(jié)能量儲備/釋放時間節(jié)點(diǎn)的儲能池，讓ICE/FC有條件一直都運(yùn)轉(zhuǎn)在高效區(qū)間。

　　如此一來，即使后面三個環(huán)節(jié)收點(diǎn)“過路費(fèi)”，整個系統(tǒng)的Well-to-Wheel效率還是比純種ICE內(nèi)燃機(jī)汽車要高的。

　　在筆者看來，從自啟停系統(tǒng)到48V，從HEV到PHEV，這些都是給傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)加電氣化總成進(jìn)而完成節(jié)能任務(wù)的，而REEV是另一種形式，它把內(nèi)燃機(jī)變成了APU動力輔助裝置，主賓更替了。

　　大家注意到了嗎？我一直在說增程式更加節(jié)能，但從不提它更加環(huán)保，因?yàn)樗b載了中等容量的動力電池包，里面有這么多的重金屬污染物，請問“環(huán)保”一詞從何而來？

　　如果一定要說環(huán)保，那么增程式混動系統(tǒng)相比BEV純電動系統(tǒng)，的確可以讓內(nèi)燃機(jī)/燃料電池在“電池包虧電之前”及時介入，避免電池包進(jìn)入壽命損耗特別強(qiáng)的虧電階段。延長了動力電池的壽命，也算是環(huán)保，沒毛病。

　　世界上第一輛混合動力汽車名為“Lohner-Porsche Mixte Hybrid”，是費(fèi)迪南德·保時捷博士在1900年的作品，采用串聯(lián)式混合動力（Series Hybrids）結(jié)構(gòu)，采用四個輪轂電機(jī)進(jìn)行四輪驅(qū)動。

　　因?yàn)轵?qū)動電機(jī)的扭矩遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)，所以這種結(jié)構(gòu)可以減少一臺笨重的機(jī)械變速箱，在“出大力”的領(lǐng)域很好使，俄羅斯在1903年就造出了增程式混動結(jié)構(gòu)的汪達(dá)爾號（Vandal）“柴油-電力動力”船舶，而1920年代的保時捷賽車作品也用了這種結(jié)構(gòu)。

　　保時捷博士第三款著名的增程混動作品是VK 45.01 (P)，翻譯成人話就是——電動保時捷虎式重型坦克。

　　保時捷博士用了兩臺Porsche Type 101風(fēng)冷V10 汽油引擎運(yùn)轉(zhuǎn)給Siemens-Schuckert電機(jī)（對就是大名鼎鼎的西門子）發(fā)電，再傳輸給312PS/臺的西門子驅(qū)動電機(jī)×2，能推動這臺60噸的虎式行進(jìn)105km，不過百公里油耗495L……

　　保時捷博士耗費(fèi)了德意志第三帝國大量戰(zhàn)時資源，研發(fā)出技術(shù)理念過于領(lǐng)先、實(shí)戰(zhàn)作用幾乎等于零的先進(jìn)武器，既敷衍了希小胡子，又保證了自己研發(fā)的武器無法用來殺人。

　　這簡直是天才的發(fā)明啊。

　　無奈戰(zhàn)后保時捷博士被投進(jìn)監(jiān)獄，落得一身病，出來沒太久就仙逝了。對于老費(fèi)迪南德保時捷這種狂耗費(fèi)資源輸出技術(shù)但怎么都?xì)⒉涣巳说墓こ虒W(xué)奇才啊，我覺得世界欠他一個諾貝爾和平獎。

　　如今，這種串聯(lián)式混合動力/增程式混合動力結(jié)構(gòu)廣泛運(yùn)用于“出大力”的領(lǐng)域，比如“燃料-電力”潛艇/貨輪/驅(qū)逐艦/列車/坦克等等，APU動力輔助裝置（增程器）可以是汽柴油機(jī)，也可以是燃?xì)廨啓C(jī)，亦或是燃料電池。

　　再看看民用車/乘用車領(lǐng)域，增程式混動一直未能成為主流，原因在于增程式混動結(jié)構(gòu)并非天生最適合在這個領(lǐng)域混。

　　雪佛蘭Volt沃藍(lán)達(dá)在2010-2015和2015-2019分別生產(chǎn)過一代。通用汽車是美國電動化的先鋒企業(yè)，但盤起來全是黑歷史（第一個吃螃蟹都這鳥樣）。沃藍(lán)達(dá)本是致敬通用集團(tuán)百年誕辰用的，風(fēng)阻極低，理念極先進(jìn)，但又貴又慢，燃油經(jīng)濟(jì)性也不見得很高，平均下來6.4L/100km，二代沃藍(lán)達(dá)技術(shù)得到了一定改善。

　　感謝我們讀者 @6823968239 的體型，特此在文內(nèi)錄入這位微藍(lán)6 PHEV車主的用車經(jīng)驗(yàn)：

　　微藍(lán)6運(yùn)用的是二代沃藍(lán)達(dá)混動系統(tǒng)，內(nèi)置8kWh電池包，百公里加速時間8s左右，車重1.6噸，輪胎是18英寸，胎寬225mm。純電工況平均行駛里程60公里左右（高速50多，市區(qū)60多，最多跑到68公里多）；虧電狀態(tài)，市區(qū)油耗在4.5L/100km以下，高速在5-5.5L/100km（110-120km/h時速）。

　　沃藍(lán)達(dá)兩代產(chǎn)品其實(shí)差異很大，第一代是輸出型功率分流混動架構(gòu)，第二代產(chǎn)品是輸入輸出復(fù)合型功率分流混動架構(gòu)，第一代產(chǎn)品不能實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)直驅(qū)（效率不高的原因之一，另外就是因?yàn)槭禽敵鲂凸β史至?，低速工況效率也偏低），第二代產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)直驅(qū)，實(shí)際第二代產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)單、雙電機(jī)驅(qū)動，低速混動模式（這個時候和豐田的THS一樣，工作在輸入型功率分流狀態(tài)），內(nèi)燃機(jī)直驅(qū)模式（這個時候和本田i-MMD一樣，內(nèi)燃機(jī)動力直接到輪端，同時驅(qū)動電機(jī)可以并聯(lián)驅(qū)動），高速混動模式（這個時候工作在復(fù)合功率分流模式），也就是說，這套混動把豐田和本田所有最優(yōu)的工作模式都實(shí)現(xiàn)了，同時還解決了豐田輸入型功率分流，高速工況效率偏低的問題（取決于功率分流工況下電機(jī)分流功率和內(nèi)燃機(jī)總輸出功率的比例關(guān)系）。

　　二代沃藍(lán)達(dá)用的并非傳統(tǒng)增程式混動結(jié)構(gòu)，內(nèi)燃機(jī)居然可以通過行星齒輪直連驅(qū)動輪。上汽通用Velite 5使用了同款動力總成，這玩意有兩臺電機(jī)、兩套行星齒輪、三套離合器，復(fù)雜到爆表，我是肯定不愿意去畫它的能量走向圖了。

　　筆者此前寫了一篇長文介紹寶馬半個世紀(jì)的新能源車研發(fā)歷史，大家可以點(diǎn)開看看《寶馬i系列簡史》。文章太長，所以沒提到寶馬i3純電版在右后方留了這么一塊位置放汽油機(jī)，隨便改造一下就是增程式車型?？梢姡瑥募冸妱痈脑龀淌?，理論上也不太難。

　　同理，嵐圖Free同時提供純電版與增程版，結(jié)構(gòu)圖我都不用放出來了，就是串聯(lián)多一組內(nèi)燃機(jī)而已。

　　除此之外，比較有名的是日產(chǎn)e-power增程式混動技術(shù)，在日本賣得最火的是日產(chǎn)NOTE，進(jìn)入國內(nèi)就成了軒逸e-power增程混動。日產(chǎn)e-power的優(yōu)勢在于，內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)、電機(jī)都做得很小，車子也很小，因而可以省油。

　　不過由于動力電池實(shí)在太小了，跟豐田THS差不多，所以e-power是不可以/不需要插電補(bǔ)能的。

　　理想ONE是目前國內(nèi)賣得最好的增程式混動，但虧電油耗8.8L/100km，正常油耗也要7.2 L/100km，著實(shí)不少。

　　所以REEV理論上這是一個很不錯的結(jié)構(gòu)，但若車子重得可怕，太多的電能用于運(yùn)輸電池本身，而且沒有ICE直連車輪的模式——驅(qū)動電機(jī)在市區(qū)行駛需要不斷出大力把它蹦出去，動能回收系統(tǒng)的效率是有極限的，且極限不高；高速行駛時不用怎么制動和回收，但純電機(jī)驅(qū)動效率又不高。

　　REEV理論效率很高，但技術(shù)落地之后很容易發(fā)現(xiàn)它不怎么省油也不怎么省電，通用大呼內(nèi)行。

　　比如凱迪拉克ELR，這玩意就是雪佛蘭Volt沃藍(lán)達(dá)豪華版，屬于底特律敗家型土特產(chǎn)，技術(shù)很先進(jìn)，油什么都省不下來，性能又不見上去，7.8秒破百的凱迪拉克跑車根本沒啥吸引力。

　　對了，ELR比Volt還重了140kg，你說要命不要命。

　　整個生命周期，ELR賣掉了3000臺不夠。

　　已經(jīng)掛掉的美國造車新勢力Fisker也造過一臺叫Karma的增程式混動車，在虧電模式下官方油耗可以達(dá)到12L/100km，也算是“節(jié)能環(huán)保”到一定程度了……

　　有一說一，F(xiàn)isker Karma還是挺好看的（下圖的2009款已經(jīng)帥炸天），不過公司太早倒閉了，他們家的插混技術(shù)以及位于特拉華州的制造廠賣給了中國萬向集團(tuán)。

　　另一家倒閉的是泰格魯斯·騰風(fēng)，純玩票的新勢力企業(yè)，他家畫餅畫出來的AT96宣稱可以增程到2000km續(xù)航，不過需要用到90L大油箱。

　　本來，將“Techrules”翻譯成“泰格魯斯·騰風(fēng)”已經(jīng)有點(diǎn)后現(xiàn)代朦朧派都市愛情修仙小說的意味，他家還說APU選用了一臺燃?xì)廨啓C(jī)，而且全車上下武裝了整整6臺電機(jī)（每臺電機(jī)13kg） —— 前輪各分得1臺，后方則是1輪配2臺，共計(jì)768kW（1044PS）/8600Nm，對應(yīng)2.5秒內(nèi)完成百公里加速，極速直指305km/h。

　　好家伙，我直接一句好家伙！這么強(qiáng)的PPT怎么還不倒閉。噢噢，已經(jīng)倒了。

　　另一個例子就不是騙局了，而是吉利旗下的倫敦出租車公司造的LEVC TX增程混動出租車，主要原因還是倫敦政府不讓老的柴油出租車上路了，所以整了這種增程結(jié)構(gòu)的新出租車，續(xù)航607km，內(nèi)燃機(jī)是1.5T三缸的，快充只有50kW功率。

　　此外，本田i-MMD混動系統(tǒng)也有點(diǎn)類似增程式，原理跟雪佛蘭Volt沃藍(lán)達(dá)二代非常像，都是有增程式的底子又有內(nèi)燃機(jī)直連車輪模式。不過因?yàn)閷＠膯栴}，兩套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的機(jī)械/電氣原理差非常遠(yuǎn)。最牛的是，本田i-MMD省油得可怕……

　　最近很火的比亞迪DM-i也是類似的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行時主要以串聯(lián)模式為主，但也有并聯(lián)模式，所以不是嚴(yán)格意義上的增程式混動結(jié)構(gòu)。其實(shí)比亞迪造DM插混結(jié)構(gòu)比本田還早，當(dāng)年DM1的結(jié)構(gòu)、現(xiàn)在DM-i的結(jié)構(gòu)、現(xiàn)在本田i-MMD的結(jié)構(gòu)，三者其實(shí)沒有本質(zhì)的區(qū)別，而比亞迪時隔十年內(nèi)重回P1+P3結(jié)構(gòu)也是因?yàn)槿姾蛢?nèi)燃機(jī)技術(shù)的進(jìn)步提供了技術(shù)可行性。

　　一句話結(jié)論：因?yàn)镽EEV增程混動結(jié)構(gòu)在乘用車領(lǐng)域的節(jié)能優(yōu)勢并不大，所以沒廣泛普及是符合市場規(guī)律的。

　　我們不能想出一個很久之前有人做過但放棄了、現(xiàn)在絕大多數(shù)人都沒在做的機(jī)械電子結(jié)構(gòu)，審問這個市場為什么對這個天才般的想法不感冒，大家都錯了，是我對了。這不可能的好不好。

　　資本都是逐利的，如果增程式真的如此完美，怎么可能現(xiàn)在中美兩大新能源汽車制造國都不感冒這個結(jié)構(gòu)，你看通用都推了好幾代REEV出來了，有任何一款賣得好的嗎？中國新勢力也整了好幾款，目前就一款有點(diǎn)銷量的。相比之下，常規(guī)PHEV插電式混合動力結(jié)構(gòu)的車，不僅品牌多、車型多，而且賣得也歡。

　　我們回到REEV增程混動的初衷上面來：在1900年誕生的年代，內(nèi)燃機(jī)遠(yuǎn)不如電動機(jī)強(qiáng)勁，保時捷博士希望用內(nèi)燃機(jī)長時間工作積累能量，供電動機(jī)爆發(fā)；在2000年往后，電動機(jī)的效率和性價比遠(yuǎn)勝于內(nèi)燃機(jī)，我們希望內(nèi)燃機(jī)持續(xù)工作在高熱效率區(qū)間，為電動機(jī)供能，節(jié)省更多燃料。

　　增程混動的初衷在一個世紀(jì)間徹底變了，我們現(xiàn)在不缺動力，我們?nèi)钡氖侨剂?，而?dāng)前市售的增程混動車型并不全都很省油，頂多就是送你一套綠牌。在電池能量密度仍未被突破的今天，增程混動的綜合優(yōu)勢并不能得到很好的施展，而等能量密度上去之后，純電動或許是更節(jié)能的選擇。

　　在當(dāng)前，增程混動是優(yōu)劣勢都不太明顯的方案：比ICE內(nèi)燃機(jī)汽車更安靜舒適，但也沒BEV純電動那么安靜舒適；不用像BEV那樣有續(xù)航焦慮，但燃耗成本卻沒見多低；結(jié)構(gòu)比PHEV插電混動更加簡單和便宜，但加速能力又不如PHEV。

　　有解決方案嗎？如果內(nèi)燃機(jī)與車輪加上機(jī)械直連，而不是只有電氣連接，高速工況會有一定優(yōu)化。實(shí)際上，雪佛蘭Volt沃藍(lán)達(dá)從一代進(jìn)化到二代之后結(jié)構(gòu)完全變了，主要就是為了加入這種機(jī)械直連工況，避免高轉(zhuǎn)速下單擋位電動機(jī)的耗電量激增。

　　REEV增程混動未來會如何進(jìn)化呢？筆者認(rèn)為除了高速巡航機(jī)械直連之外，動力源也會有很大的革新空間，汽柴油機(jī)可能逐漸成為歷史，燃料電池堆棧與微型燃?xì)廨啓C(jī)或是潛力股。

（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 黃恒樂）