增程器的原理和發(fā)展前景

湛勇剛

寧波潔程汽車科技有限公司 浙江省寧波市 315500

1 增程器總成的組成及原理

增程器是作為純電驅(qū)動(dòng)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(dòng)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?xì)庠龀唐骱推驮龀唐鲀煞N。這兩種是各有優(yōu)劣勢(shì)，如燃?xì)庠龀唐魇鞘褂锰烊細(xì)?，天燃?xì)鈨r(jià)格便宜，成本低，單次續(xù)航里程長(zhǎng)，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(jià)格相對(duì)較高，使用成本比燃?xì)庖?，單次續(xù)航里程較短，體積較小，但加油方便，加油后可以無(wú)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(dòng)力部分，主要由：發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、電機(jī)、電機(jī)控制器、增程器控制器五部分構(gòu)成（如圖3，圖4）。

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

圖1 50KW燃?xì)庠龀唐鲾?shù)模

圖2 60KW燃?xì)庠龀唐?/p>

圖3 高效增程器總成

圖4 增程器控制系統(tǒng)整體架構(gòu)

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)增程器控制器發(fā)送的轉(zhuǎn)速指令，控制整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)作。它接收發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的各個(gè)傳感器信息，將這些信息經(jīng)系統(tǒng)處理后，通過(guò)控制相應(yīng)的器件來(lái)確保發(fā)動(dòng)機(jī)滿足排放、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性要求。

高效ISG電機(jī)及電機(jī)控制器GCU，GCU根據(jù)增程器控制器CAN指令，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的恒轉(zhuǎn)速或恒扭矩控制，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化保證ISG電機(jī)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）。

圖5 電機(jī)控制器（GCU）

圖6 ISG電機(jī)

2 增程器的優(yōu)勢(shì)

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(dòng)車可以很好的解決此問(wèn)題；純電動(dòng)商用在使用1～2年后，行駛里程逐步減少，無(wú)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(jī)構(gòu)；有充電需要而無(wú)法建設(shè)充電樁的區(qū)域，增程器可以作為移動(dòng)式充電站使用；電池補(bǔ)貼退坡，增程器可以減少電池裝車量，降低整車成本；通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，高效增程器的使用成本接近純電動(dòng)汽車，作為新能源汽車發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向，將持續(xù)發(fā)展。

3 增程器的應(yīng)用

目前增程器主要用在固定式發(fā)電裝置、增程式電動(dòng)車、移動(dòng)充電車等方面。其中在增程式電動(dòng)車方面的應(yīng)用非常廣泛，如增程式輕卡，增程式SUV，增程式電動(dòng)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(dòng)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(dāng)電池電量值降到一定值時(shí)，增程器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)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(lái)發(fā)展方向

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

中國(guó)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(dòng)汽車。技術(shù)路線方面，建議以微小型車作為純電動(dòng)汽車的突破口，既能節(jié)能減排，安全性也相對(duì)較高；而大中型車則應(yīng)發(fā)展純電驅(qū)動(dòng)的增程式汽車。他呼吁發(fā)展增程式汽車多年。“增程式不是像純電動(dòng)汽車的過(guò)渡，而是未來(lái)的主力?！彼硎?。楊裕生還認(rèn)為，增程式汽車有八大優(yōu)勢(shì)，不會(huì)過(guò)充過(guò)放，壽命長(zhǎng)，磷酸電池比能使用合理，安全性進(jìn)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(shí)候節(jié)油率50%以上，它可以不充電就遠(yuǎn)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?！?/p>

6 總結(jié)

目前我國(guó)對(duì)增程式電動(dòng)汽車的各項(xiàng)研究仍處于初步階段，雖然與國(guó)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(lái)，使我國(guó)在增程器技術(shù)方面的發(fā)展有了較大的進(jìn)步，與國(guó)外的差距正在逐步縮小。增程式電動(dòng)車因?yàn)槠溆秃牡?、?duì)環(huán)境污染小、基礎(chǔ)建設(shè)投入少的優(yōu)點(diǎn)，在目前汽車發(fā)展階段，和其它類型的電動(dòng)汽車相比，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，更受到多家汽車企業(yè)的普遍關(guān)注，市場(chǎng)前景被十分看好，定會(huì)得到大力推廣與使用。而做為增程式電動(dòng)汽車的核心，增程器也一定會(huì)迎來(lái)更加光輝的明天！