电动汽车安装增程器有什么好处和坏处?

所谓增程器就是一套燃油发电机组,专门用于对电池充电,发动机和发电机匹配设计在一个二者效率最高的转速区域,所以增程器电动汽车与燃油车比因为没有燃油车发动机转速忽高忽低、负载忽轻忽重的问题而油耗较低,达到节能环保的要求。

但这种状态电机能做到而内燃机做不到,因为电机转化率高且电流输出速度极快且可控,而内燃机必须通过提高转速提高进气量,以多喷油的状态提升扭矩。在相同的车速(马力需求)状态下,将车辆用电机驱动所消耗的电转化为燃油计算,其能耗总会比直接用内燃机驱动节省太多。

真正的增程式电动汽车是不用燃油发动机行走的,增程器只负责充电。若还用发动机行走,那是混动或插电式了,不叫增程器了。

图1:内燃机结构与运行特点

电动车安装增程器,

普通汽车使用的内燃机结构非常复杂,气缸活塞连杆曲轴等等结构组合才能实现热能转化为转矩。而电动机的结构非常简单,只有一个“曲轴”在电磁场的作用下即可转化为扭矩,简单的结构不仅能降低故障率并增加可靠性,同时能够因几乎无振动和可控的磨损实现高转速运行;也就是说电机可以跳过变速箱直驱车辆行驶,这就解决了重车无法使用内燃机驱动的难题。

所以车辆也需要用电机驱动,内燃机只需要以低功率运转负责发电即可;电动汽车的电耗越来越低,其百公里电耗假设为20kwh,那么发动机需要输出的马力则为27.2马力,然而让内燃机直驱汽车行驶,其需求的马力必然会高太多,马力的差值等于转速(油耗)的差值,这是内燃机用以发电为什么会省油的原因。

1:增程技术的普及原因-稳定性高。使用增程器的交通工具可参考内燃机车或船舶舰艇,这类交通工具的特点是体积庞大整备质量极高,使用内燃机加变速箱直驱会有非常高的油耗且稳定性极差;比如早期的火车尝试过用柴油机加变速箱驱动车辆,在测试过程中变速箱的传动轴就因发动机的大扭矩被打断。于是这类车船不能采用燃油汽车的驱动形式,能替代的方式只有使用电机直驱,柴油机机组发电。

主流的增程式电动汽车使用第一类,氢燃料电池堆增程器由于制造成本非常之高,用车成本同样非常之高且车辆潜在安全隐患过大,所以这类增程系统基本在淘汰的边缘。那么本篇重点就来看一看内燃机增程系统吧,这是一种“古老的技术”。

而使用电机驱动则需要消耗电,车辆装备的电池组容量毕竟是有限的,想要实现长距离续航则需要在行驶中发电,于是被淘汰的内燃机则用来与发电电机组合,利用消耗燃油发电为电池组充电,再用电机驱动的方式使车辆只要可以节油就能有无限续航。这就是早期的增程式内燃机车,部分特殊的舰艇甚至核潜艇也是这一系统;包括今天的高铁动车也是这种结构,区别是不用内燃机发电,而是通过电网即时取电。

因为低速电动车价格较便宜,车企也很少会在噪声这块在车子上做更多投入,所以,安装增程器后,因为引入了发动机,低速电动车的噪音表现,特别是行车发电时的噪声会很大。

2:增程技术应用小微型客车的原因-转化效率高。如果说重车是因为需要跳过变速箱直驱采用电动机驱动,内燃机发电增程;理论上整备质量很小的家用代步车(小微客)是没有必要使用的,因为即使用变速箱也能保证稳定可靠耐用。不过如果考虑到节能的话则还是增程式会更加合理,原因在于转化效率。

  • 图2:电机简单结构

    增程器的作用顾名思义:增加车辆续航里程,适用于电动汽车,增程器有两大类,分别如下。

    • 首先我们来了解下什么是增程器,其实增程器就是一台低压发电机,分别有48V、60V、72V这几种,因电动汽车起步时,电流过大,电瓶会辅助放电,那么车速提升后处于续航状态时,实际功率就会小很多,增程器完全可以满足需求。

      内燃式发动机热效率普遍为30%~40%

    • 而对于高速电动车来说,增加了增程器,也就是混合动力汽车,油电和低速电动车几乎一样,但是价位一般要比其他配置相同的同平台燃油车型,要贵2~3万块钱,贵出来的钱大部分用在电池上,也会有一部分会用在噪声的的优化措施上。

      电动汽车加装增程器-解决里程焦虑

      符合标准的增程式电动汽车是没有噪音等问题的。唯一的缺点是若节省的电池成本低于发电机组成本时,整车成本会高些,并且目前专门用于增程的高效发动机可供选用的很少,很多只是用原燃油发动机改装的,厂家只是抄作概念而己,实际不节能或节能很少。

      安装增程器是可以避免半路电瓶没有电的尴尬事发生。只要有燃油来供应行驶,里程是没有限制的,可以有效提高电动汽车的续航能力。增程器智能检测电瓶电量,电池在30%-40%的电量时会自动启动发电,电池满时会自动停止发电,从而避免了电池因过度充放电而导致电池的损耗。

      不过它有好处也必有坏处,增程器工作时会产生一定的噪音,大约在60-80dB。增程器需要勤更换机油,勤保养,大城市加油不是很方便。增程器在电动汽车行驶过程中才会发电给电瓶充电,在电动汽车停车状态增程器是不发电给电瓶充电的,也就说增程器需要在有负载的情况下才会发电,其转化率在80%-90%之间。所以安装增程器的好处坏处都有,是否安装还是看你是否有需要,不过如果经常使用电动汽车的话,且活动范围相对较大,加装一台智能变频增程器还是比较省心,毕竟必要时省事还经济。

      总之还是很有用的。

      编辑:天和Auto

      对于低速电动车来说,安装增程器可以避免半路电瓶没有电而车开不了的尴尬。只要有燃油来供应发电,车辆的里程是没有限制的,可以极大提高续航能力。

      在汽车行驶过程中,可以根据整车状态、工况及电池电量,自动启动发电,充电完毕后自动停机,也可以由驾驶员在需要时刻手动启动和手动停机。

      增程器的低压发电机,分别有48V、60V、72V这几种,因电动汽车起步时,扭矩需求最大,此时驱动电机的电流需求也很高,电瓶就会辅助放电。等到车速提升后处于巡航状态时,扭矩需求就会小很多,增程器基本可以满足需求。

      总结:增程式电动汽车可以实现比同级燃油车低很多的油耗,所以大多数一线技术的PHEV汽车都有REEV增程驾驶模式。不过量产的电动汽车大多数不能加装增程器,因为这类车的尺寸很小没有加装位;提供选装增程器的车辆大多数是重载客货车,其中有部分豪华巴士会提供增程器加装作为A型房车使用,普通的家用代步车长途驾驶只需要规划好时间与充电站即可。


      内燃机与发电机组合的增程器

    • 增程式电动汽车比纯电动汽车比,优点是没有里程焦虑,因为发电机组一直在稳定的给电池充电,并且电池容量可以选得小一点,节省电池成本。但缺点是从机械能转为电能、再从电能转为机械能,中间多了一个转换环节,所以不如纯电动汽车节能。

      目前低速车上的增程器基本上是骗骗老百姓的。最多只能算低端的混动(或低端的燃油车),匹配很差,起不到节能环保目的。

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      低速电动汽车可以加增程器,这里的增程器,其实是一套小型的发电机组,包括内燃机、低压发电机、变频器和控制器组成。

      低速电动汽车可以加装増程器。高速电动汽车基本上没有办法加装増程器的。低速电动汽车也就是所说的老年代步车,这类电动汽车整备质量低、电池容量小、电机功率小、行车速度低,耗电量也相对对一些。大多数电机功率在1500w左右,电池容量在80AH左右,续航里程100km左右。低速电动车仓内空间充裕,完全可以放下一台増程器。
      而所说的増程器,其实就是一台低压发电机。有48V、60V、72V之分,功率2-4kw,电动汽车起步时电流大,电瓶会辅助放电、车速提升后处于续航状态时,实际功率会小很多,増程器完全可以满足电机用电需求。増程器构造要比家用的220V发电机更简单,成本也更低一些。发出电压为交流电压,经过整流桥整流后输出直流电。这种发电机是永磁发电机,输出电压与转速负载电流大小有直接原因,没有调压系统,只能通过转速来控制输出电压。
      安装増程器的好处之一就是可以避免半路电瓶没电达的尴尬。只要有燃油供应行驶里程就没有了限制,可以有效提高电动车续航里程。弊端就是这种増程器工作时噪音与震动特别大,比摩托车发动机声音还要大。而且油箱内的汽油也是一个潜在的危险,増程器的油箱盖设计与摩托车、汽车还不同、输油管路也不一样,因此安全系数要比汽车摩托车低一些,而油电转换效率也不高,去掉发电过程中的损耗、加上电机工作的损耗能量经过了两次转后效率肯定低,燃油发电机,发电机驱动电动机,油耗高于发动机直驱的车辆。
      而且输出电压控制精度低,充电电流不稳定,使用不当时输出电压过高、会对铅酸电池寿命造成一定的影响,过充电导致电瓶提前报废。如果只是不经使用,远远不如增加一组备用电池省心、省事、安静,充电费用低。

      简而言之,如消耗一公斤汽油产生的44000千焦热能,这些热能中只有三成或四成能转化为动能,其他大部分是被冷却系统和运动磨损损耗掉,也就是浪费了。使用这种发动机驱动汽车行驶存在很大的损耗,而电动汽车消耗1kwh的电有九成能转化为有效功,使用电机驱动则能减少浪费。

      好处就是车没电时,能随时停车充电,不用到处找充电桩,对还程旅行是很有帮助的。

      氢燃料电池堆化学电源增程器

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    那么利用电机驱动则能以高效的动力转化实现恒扭矩和大扭矩,并且是在低转速区间完成。发动机的扭矩只要足够大则能以低转速实现大马力,马力计算公式为[(N·m×rpm÷9549)×1.36],扭矩N·m和转速RPM是提升马力的基础。但是转速越高发动机油耗和电耗都会升高,所以最理想的状态是低转速大扭矩实现需要的大马力。

    坏处当然也是有的,主要就是噪音大,要加油,充电时间长,开车时不能随开随充,因充电的电流比用电流小太多,只能停车充电。

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    高速电动车,也可以装增程器,但一般不是像低速电动车这样,增程器与驱动电机是两个相对独立的系统。而是像丰田e-CVT、本田i-mmd,广汽G-MC或者上汽EDU那样,发电机、驱动电机与减速器各种组合集成为一体的混合动力变速箱,与发动机、蓄电池一并,称之为油电混合动力系统。

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