電池研究院：增程式混動(dòng)為何沒(méi)成主流？

　　【太平洋汽車(chē)網(wǎng) 技術(shù)頻道】最近有朋友問(wèn)我理想ONE在這價(jià)位值不值得買(mǎi)，我沒(méi)法給出確切答復(fù)，因?yàn)檫@臺(tái)大電池混動(dòng)車(chē)對(duì)于裝不了私樁的用戶而言并非最優(yōu)選擇，而對(duì)于補(bǔ)能門(mén)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(chē)子暫時(shí)不適合他的用車(chē)環(huán)境，我建議他去拍牌買(mǎi)汽油車(chē)了。朋友喜歡ONE的一個(gè)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(wèn)題吧。

　　說(shuō)到這里，又扯出一個(gè)事情：為什么增程式混動(dòng)結(jié)構(gòu)，至今沒(méi)能成為市場(chǎng)主流呢？

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

　　凡是單方面把它歸類(lèi)為“純電動(dòng)”還嘴硬的，請(qǐng)先咨詢北京車(chē)管所讓不讓你這臺(tái)“純電車(chē)”上綠牌再來(lái)找我杠，這么大臺(tái)汽油機(jī)擺在你面前，老大一個(gè)加油口，掩耳盜鈴就沒(méi)意思了吧。

——1min解讀版——

　　增程式混動(dòng)的英文簡(jiǎn)稱是REEV，Range-Extended Electric Vehicles，增程式電驅(qū)車(chē)型，能量從油箱到達(dá)ICE內(nèi)燃機(jī)或FC燃料電池，燒出來(lái)之后轉(zhuǎn)成電能，給電池儲(chǔ)能或者給驅(qū)動(dòng)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(dòng)力輔助裝置），外插式補(bǔ)電能力不足的時(shí)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(dòng)，是PHEV插電式混動(dòng)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(duì)簡(jiǎn)單，理論效率不低，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不簡(jiǎn)單。

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

　　我畫(huà)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(méi)搞清楚理想ONE有沒(méi)標(biāo)定這種工況。因?yàn)殡姵夭荒芡瑫r(shí)充電和放電，所以在長(zhǎng)時(shí)間下坡時(shí)使用純電動(dòng)模式不一定能更好充電，動(dòng)力電池會(huì)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(shí)啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，一方面可以在有動(dòng)力需求的時(shí)候提供驅(qū)動(dòng)力，一方面可以把多余能量轉(zhuǎn)給動(dòng)力電池儲(chǔ)藏，也是一種有效的方案。至于有還是沒(méi)有，有工程師朋友見(jiàn)到此劣文可以告知我一聲，多謝。

　　有網(wǎng)友說(shuō)增程式是脫褲子放屁，我覺(jué)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(dòng)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(dòng)力電池 → 驅(qū)動(dòng)電機(jī)。即使電動(dòng)機(jī)與動(dòng)力電池的能量轉(zhuǎn)換效率都在90%以上，這里也要收三次“過(guò)路費(fèi)”，為什么還能節(jié)能呢？

　　竅門(mén)在ICE/FC這里?，F(xiàn)在很多車(chē)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(gè)指標(biāo)其實(shí)沒(méi)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(gè)區(qū)間的時(shí)間連1%都不到。

　　增程式要解決的就是這個(gè)問(wèn)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(dòng)力電池在REEV系統(tǒng)里面，就是一個(gè)調(diào)節(jié)能量?jī)?chǔ)備/釋放時(shí)間節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)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(lái)，即使后面三個(gè)環(huán)節(jié)收點(diǎn)“過(guò)路費(fèi)”，整個(gè)系統(tǒng)的Well-to-Wheel效率還是比純種ICE內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)要高的。

　　在筆者看來(lái)，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(dòng)力輔助裝置，主賓更替了。

　　大家注意到了嗎？我一直在說(shuō)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(dòng)力電池包，里面有這么多的重金屬污染物，請(qǐng)問(wèn)“環(huán)保”一詞從何而來(lái)？

　　如果一定要說(shuō)環(huán)保，那么增程式混動(dòng)系統(tǒng)相比BEV純電動(dòng)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(shí)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(zhǎng)了動(dòng)力電池的壽命，也算是環(huán)保，沒(méi)毛病。

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

　　因?yàn)轵?qū)動(dòng)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(tái)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(dòng)結(jié)構(gòu)的汪達(dá)爾號(hào)（Vandal）“柴油-電力動(dòng)力”船舶，而1920年代的保時(shí)捷賽車(chē)作品也用了這種結(jié)構(gòu)。

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

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

　　保時(shí)捷博士耗費(fèi)了德意志第三帝國(guó)大量戰(zhàn)時(shí)資源，研發(fā)出技術(shù)理念過(guò)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(wú)法用來(lái)殺人。

　　這簡(jiǎn)直是天才的發(fā)明啊。

　　無(wú)奈戰(zhàn)后保時(shí)捷博士被投進(jìn)監(jiān)獄，落得一身病，出來(lái)沒(méi)太久就仙逝了。對(duì)于老費(fèi)迪南德保時(shí)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(jué)得世界欠他一個(gè)諾貝爾和平獎(jiǎng)。

　　如今，這種串聯(lián)式混合動(dòng)力/增程式混合動(dòng)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(chē)/坦克等等，APU動(dòng)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(chē)/乘用車(chē)領(lǐng)域，增程式混動(dòng)一直未能成為主流，原因在于增程式混動(dòng)結(jié)構(gòu)并非天生最適合在這個(gè)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(guò)一代。通用汽車(chē)是美國(guó)電動(dòng)化的先鋒企業(yè)，但盤(pán)起來(lái)全是黑歷史（第一個(gè)吃螃蟹都這鳥(niǎo)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(jiàn)得很高，平均下來(lái)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(chē)主的用車(chē)經(jīng)驗(yàn)：

　　微藍(lán)6運(yùn)用的是二代沃藍(lán)達(dá)混動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)置8kWh電池包，百公里加速時(shí)間8s左右，車(chē)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(shí)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(dòng)架構(gòu)，第二代產(chǎn)品是輸入輸出復(fù)合型功率分流混動(dòng)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史至鳎退俟r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(dòng)，低速混動(dòng)模式（這個(gè)時(shí)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(gè)時(shí)候和本田i-MMD一樣，內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力直接到輪端，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以并聯(lián)驅(qū)動(dòng)），高速混動(dòng)模式（這個(gè)時(shí)候工作在復(fù)合功率分流模式），也就是說(shuō)，這套混動(dòng)把豐田和本田所有最優(yōu)的工作模式都實(shí)現(xiàn)了，同時(shí)還解決了豐田輸入型功率分流，高速工況效率偏低的問(wèn)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(dòng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)燃機(jī)居然可以通過(guò)行星齒輪直連驅(qū)動(dòng)輪。上汽通用Velite 5使用了同款動(dòng)力總成，這玩意有兩臺(tái)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(huà)它的能量走向圖了。

　　筆者此前寫(xiě)了一篇長(zhǎng)文介紹寶馬半個(gè)世紀(jì)的新能源車(chē)研發(fā)歷史，大家可以點(diǎn)開(kāi)看看《寶馬i系列簡(jiǎn)史》。文章太長(zhǎng)，所以沒(méi)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(chē)型?？梢?jiàn)，從純電動(dòng)改增程式，理論上也不太難。

　　同理，嵐圖Free同時(shí)提供純電版與增程版，結(jié)構(gòu)圖我都不用放出來(lái)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(dòng)技術(shù)，在日本賣(mài)得最火的是日產(chǎn)NOTE，進(jìn)入國(guó)內(nèi)就成了軒逸e-power增程混動(dòng)。日產(chǎn)e-power的優(yōu)勢(shì)在于，內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電機(jī)都做得很小，車(chē)子也很小，因而可以省油。

　　不過(guò)由于動(dòng)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(guó)內(nèi)賣(mài)得最好的增程式混動(dòng)，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(gè)很不錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，但若車(chē)子重得可怕，太多的電能用于運(yùn)輸電池本身，而且沒(méi)有ICE直連車(chē)輪的模式——驅(qū)動(dòng)電機(jī)在市區(qū)行駛需要不斷出大力把它蹦出去，動(dòng)能回收系統(tǒng)的效率是有極限的，且極限不高；高速行駛時(shí)不用怎么制動(dòng)和回收，但純電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(lái)，性能又不見(jiàn)上去，7.8秒破百的凱迪拉克跑車(chē)根本沒(méi)啥吸引力。

　　對(duì)了，ELR比Volt還重了140kg，你說(shuō)要命不要命。

　　整個(gè)生命周期，ELR賣(mài)掉了3000臺(tái)不夠。

　　已經(jīng)掛掉的美國(guó)造車(chē)新勢(shì)力Fisker也造過(guò)一臺(tái)叫Karma的增程式混動(dòng)車(chē)，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(shuō)一，F(xiàn)isker Karma還是挺好看的（下圖的2009款已經(jīng)帥炸天），不過(guò)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(mài)給了中國(guó)萬(wàn)向集團(tuán)。

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

　　本來(lái)，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(ài)情修仙小說(shuō)的意味，他家還說(shuō)APU選用了一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，而且全車(chē)上下武裝了整整6臺(tái)電機(jī)（每臺(tái)電機(jī)13kg） —— 前輪各分得1臺(tái)，后方則是1輪配2臺(tái)，共計(jì)768kW（1044PS）/8600Nm，對(duì)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(gè)例子就不是騙局了，而是吉利旗下的倫敦出租車(chē)公司造的LEVC TX增程混動(dòng)出租車(chē)，主要原因還是倫敦政府不讓老的柴油出租車(chē)上路了，所以整了這種增程結(jié)構(gòu)的新出租車(chē)，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(dòng)系統(tǒng)也有點(diǎn)類(lèi)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(chē)輪模式。不過(guò)因?yàn)閷?zhuān)利的問(wèn)題，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(lèi)似的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行時(shí)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(dòng)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(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，而比亞迪時(shí)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(dòng)結(jié)構(gòu)在乘用車(chē)領(lǐng)域的節(jié)能優(yōu)勢(shì)并不大，所以沒(méi)廣泛普及是符合市場(chǎng)規(guī)律的。

　　我們不能想出一個(gè)很久之前有人做過(guò)但放棄了、現(xiàn)在絕大多數(shù)人都沒(méi)在做的機(jī)械電子結(jié)構(gòu)，審問(wèn)這個(gè)市場(chǎng)為什么對(duì)這個(gè)天才般的想法不感冒，大家都錯(cuò)了，是我對(duì)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(chē)制造國(guó)都不感冒這個(gè)結(jié)構(gòu)，你看通用都推了好幾代REEV出來(lái)了，有任何一款賣(mài)得好的嗎？中國(guó)新勢(shì)力也整了好幾款，目前就一款有點(diǎn)銷(xiāo)量的。相比之下，常規(guī)PHEV插電式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)的車(chē)，不僅品牌多、車(chē)型多，而且賣(mài)得也歡。

　　我們回到REEV增程混動(dòng)的初衷上面來(lái)：在1900年誕生的年代，內(nèi)燃機(jī)遠(yuǎn)不如電動(dòng)機(jī)強(qiáng)勁，保時(shí)捷博士希望用內(nèi)燃機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作積累能量，供電動(dòng)機(jī)爆發(fā)；在2000年往后，電動(dòng)機(jī)的效率和性價(jià)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(dòng)機(jī)供能，節(jié)省更多燃料。

　　增程混動(dòng)的初衷在一個(gè)世紀(jì)間徹底變了，我們現(xiàn)在不缺動(dòng)力，我們?nèi)钡氖侨剂希?dāng)前市售的增程混動(dòng)車(chē)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(dòng)的綜合優(yōu)勢(shì)并不能得到很好的施展，而等能量密度上去之后，純電動(dòng)或許是更節(jié)能的選擇。

　　在當(dāng)前，增程混動(dòng)是優(yōu)劣勢(shì)都不太明顯的方案：比ICE內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)更安靜舒適，但也沒(méi)BEV純電動(dòng)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(méi)見(jiàn)多低；結(jié)構(gòu)比PHEV插電混動(dòng)更加簡(jiǎn)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(chē)輪加上機(jī)械直連，而不是只有電氣連接，高速工況會(huì)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(dòng)機(jī)的耗電量激增。

　　REEV增程混動(dòng)未來(lái)會(huì)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(dòng)力源也會(huì)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(chē)網(wǎng) 黃恒樂(lè)）