都是加油充电,插混为啥看不上增程?

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增程到底是不是落后技术?

上周,华为余承东在接受媒体采访表示“说增程车不够先进的都是胡扯,增程模式是目前最适合的新能源车模式。”

此话一出,再次引发行业和消费者对于增程式混动技术(以下简称增程)的激烈讨论。并且像是理想CEO李想、威马CEO沈晖、魏牌CEO李瑞峰等一众车企大佬都发表了自己的观点。

而魏牌CEO李瑞峰在微博上更是直接跟余承东隔空对话,表示“打铁还需自身硬,增程式混动技术落后是行业共识。”并且,魏牌CEO随即自购了一辆问界M5准备开始测试,给这场讨论再添了一股火药味。

其实在这波有关“增程是否落后”的讨论之前,理想和大众的高管也曾就这个问题展开过“激烈讨论”,大众中国CEO冯思翰更是直言“增程式是最糟糕的方案。”

纵观近几年国内车市可以发现,新造车们普遍都选择了增程或纯电两种动力形式,鲜有涉足插电式混合动力,而传统车企反之,其新能源产品要不就是纯电,要不就是插混,根本不“care”增程。

但随着市面上采用增程系统的新车越来越多,更有像是理想ONE、问界M5等爆款车的出现,让增程逐渐被消费者熟知,成为当今市面上主流的一种混动形式。

而增程的快速崛起,势必会对传统车企的燃油、混动车型销量造成影响,上述传统车企与新造车之间争执的根源也就在此。

那么,增程到底是不是落后技术?跟插混又有什么区别?新造车为什么都选增程?带着这些问题,车东西在深入研究了两种技术路线后,找到了一些答案。

一、增程、插混本是同根生 增程结构更简单

在讨论增程和插混之前,先介绍一下这两种动力形式。

根据国家级标准文件《电动汽车术语》(GB/T 19596—2017),电动汽车被分为纯电动汽车(以下简称纯电)和混合动力电动汽车(以下简称混动)。

而混动汽车又可以按照动力结构分成串联式、并联式、混联式。其中,串联式是指车辆的驱动力只源于电机;并联式是指车辆的驱动力由电机及发动机同时或单独供给;混联式是指同时具有串/并联式两种驱动方式。

增程就是串联式混动,由发动机和发电机组成的增程器为电池充电,电池驱动车轮,或者增程器直接为电机供电驱动车辆。

但插混的概念就相对复杂。在《电动汽车术语》中,混动还可以按照外接充电能力分成可外接充电式混合动力、不可外接充电式混合动力两种。

顾名思义,只要有充电口、能外接充电的就是可外接充电式混合动力,也可以称之为“插电式混合动力”。如果按照这个分类标准,增程就是插混的一种。


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同样,不可外接充电式混合动力就没有充电口,无法外接充电,只能通过发动机、动能回收等方式为电池充电。

但是,现在市面上多以动力结构区分混动类型,这时所说的插混就是并联或混联式混动系统。相较于增程(串联式),插混(混联式)的发动机不仅可以为电池、电机提供电能,还可以通过混合动力变速箱(ECVT、DHT等)直驱车辆,以及与电机形成合力共同驱动车辆。

像是长城柠檬混动系统、吉利雷神混动系统、比亚迪DM-i等插混系统都属于混联式混动。

而增程器中的发动机不能直接驱动车辆,必须通过发电机发电,将电量储存在电池或直接供给电机,电机作为整车驱动力的唯一出口,为车辆提供动力。

所以,增程系统的三大件——增程器、电池、电机之间就不涉及机械连接,全部由电气连接,整体结构也就相对简单;而插混系统的结构就更为复杂,需要通过变速箱等机械部件将对不同动力域之间进行耦合。

普遍来说,混动系统中的大部分机械传动部件都拥有技术壁垒高、应用周期长以及专利池的特点,“求快”的新造车们显然没时间去从一颗颗齿轮做起。

但对于传统燃油车企来说,机械传动正是他们的强项之一,并拥有较深的技术积累和量产经验。在电动化大潮来临之际,让传统车企完全放弃几十年甚至百年的技术积累,重新起跑,显然也不可能。

毕竟,船大掉头难。

所以,结构更简单的增程也就成为新造车的不二之选,而既可以让机械传动发挥余热且降低能耗的插电混动,就成为传统车企转型的第一选择。

二、增程始于百年前 电机电池曾是拖油瓶

在讲清楚插混和增程的区别,以及为什么新造车普遍选增程,传统车企都选插混之后。

那么对于增程来说,结构简单是否意味着落后呢?

首先,从时间上说,增程确实是一种落后技术。

增程的历史最早可以追溯至19世纪末,当时保时捷的创始人——费迪南德·保时捷造出了全球第一辆串联式混动汽车——Lohner-Porsche。

Lohner-Porsche是一辆电动汽车,前轴上有两个轮毂电机用于驱动车辆,但由于续航里程太短,费迪南德·保时捷为了给车辆提升续航里程,便装上了两个发电机,也就形成了一套串联式混动系统,成为增程的鼻祖。

既然增程这项技术已经存在了超过120年之久,那么为什么没有快速发展起来呢?

首先,在增程系统中,电机是轮上动力唯一的来源,而增程器也就可以理解成一个太阳能充电的大号充电宝,前者输入化石燃料,输出电能,后者输入太阳能,输出电能。

所以,增程器的本质作用就是转化能量类型,先将化石燃料中的化学能转化为电能,再将电能通过电机转化为动能。

根据基础物理知识,在能量转化过程中势必产生一定的消耗,而在整个增程系统中,至少涉及两次能量转换(化学能-电能-动能),所以增程的能量效率相对更低。

在燃油车蓬勃发展的年代,传统车企一心扑在开发燃油效率更高的发动机和传动效率更高的变速箱之上。当时哪家能将发动机热效率提升1%,甚至都能接近诺贝尔奖。

所以,增程这种不仅不能提升,反而降低能量效率的动力结构,也就被一众车企们抛在脑后,置之不理。

其次,除了能量效率低之外,电机和电池也是限制增程发展的两大原因。

在增程系统中,电机是车辆动力的唯一来源,但在20~30年前,车用驱动电机技术并不成熟,且成本较高,体积也相对较大,动力也无法单独驱动车辆。

而电池当时的处境与电机类似,无论是能量密度还是单体容量,都无法与现在的电池技术相提并论,想要容量大就需要更大的体积,也就带来更贵的成本和更重的车重。

试想一下,如果在30年前,按照理想ONE的三电指标来组装一辆增程车,成本直接原地起飞。

但增程是完全由电机驱动,而电机又拥有无扭矩迟滞、安静等优点。所以,增程在乘用车领域普及之前,更多是应用在像坦克、巨型矿车、潜艇等对于成本和体积并不敏感,对于动力、安静、瞬时扭矩等有较高要求的车船之上。

总结来看,魏牌和大众的CEO说增程是一种落后技术并非没有道理。在燃油车蓬勃发展的时代,成本更贵、效率更低的增程确实是一种落后技术。而大众和长城(魏牌)也正是两个在燃油时代成长起来的传统品牌。

时间来到现在,虽然从原理上说,现在的增程技术和一百多年前的增程技术并没有发生质的变化,依然还是增程器发电,电机驱动汽车,依然可以叫它“落后技术”。

但是,在一个世纪之后,增程技术终于等来了电机、电池技术的飞速发展,原来的两个拖油瓶,已经成为其最重要的竞争力,抹平增程在燃油时代的劣势,开始反噬燃油市场。

三、城区工况选增程 高速工况选插混

对于消费者来说,他们其实并不在乎增程是不是落后技术,而是在乎增程和插混哪个更省油,哪个开起来更舒服。

上文提到,增程是一种串联结构,增程器不能直驱车辆,所有动力均来源于电机。

所以,这也就让采用增程系统的车辆拥有跟纯电车类似的驾驶感受和行驶特点。而在电耗方面,增程也与纯电类似——城市工况电耗低、高速工况电耗高。

具体来说,由于增程器只为电池充电或为电机供电,所以增程器多数时间都可以维持在一个比较经济的转速区间,甚至在纯电优先模式(率先消耗电池的电量)下,增程器甚至可以不启动,也就不产生油耗。而燃油车的发动机无法一直固定在一个转速区间运转,需要超车加速就要提高转速,堵车就会长时间怠速。


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所以在正常驾驶的情况下,增程在城市低速路况的能耗(油耗)普遍要低于搭载同排量发动机的燃油车。

但是,增程跟纯电一样,高速工况下的能耗高于低速工况;而燃油车却恰恰相反,高速工况的能耗要低于城市工况。

这也就代表在高速工况下,电机的能耗更高,电池电量也就会更快地被消耗,增程器就需要长时间“满负荷”工作。并且,由于电池包的存在,同等尺寸的增程车的车重普遍大于燃油车。

而燃油车得益于变速箱的存在,在高速工况下,车辆可以升至较高档位,让发动机处于经济转速,能耗也就相对更低。

所以普遍来说,增程在高速工况下的能耗与同排量发动机的燃油车型几乎相同,甚至更高。

在讲完增程和燃油的能耗特点后,那么有没有一种混动技术可以将增程车低速能耗低、燃油车高速能耗低的优点相结合,在更广的速度范围都可以拥有更经济的能耗呢?

答案是有,也就是插混。

简单来说,插混系统比较讨巧,相较于增程,前者可以在高速工况下用发动机直驱车辆;相较于燃油,插混也可以像增程一样,发动机为电机供电,驱动车辆。

此外,插混系统中还拥有混动变速箱(ECVT、DHT),这也就让电机、发动机各自的动力实现“融合”,以应对急加速或高动力需求。

但俗话说,有舍才有得。

插混由于存在机械传动机构,结构更为复杂,体积也相对更大。所以在相同级别的插混和增程车型之间,增程车型上的电池容量都要大于插混车型,也就能带来更长的纯电续航里程。如果用车场景仅在城区通勤的话,增程甚至可以做到不加油只充电。

举个例子,2021款理想ONE的电池容量为40.5kWh,NEDC纯电续航里程为188km,与其尺寸接近的奔驰GLE 350 e(插混版)、宝马X5 xDrive45e(插混版)的电池容量只有31.2kWh和24kWh,NEDC纯电续航里程只有103km和85km。

而比亚迪的DM-i车型之所以当下备受追捧,有很大一部分原因就是因为相较老款DM车型,前者车型上的电池容量更大,甚至超过同级别增程车型。在城市通勤可以做到,只用电不用油,用车成本也就随之降低。

综上所述,对于新造车来说,结构更复杂的插混(混联)不仅需要更长的预研和开发周期,还需要对整个插混系统进行大量可靠性测试,显然从时间上快不了。

而随着电池、电机技术的飞速发展,结构更简单的增程就成为新造车的一个“捷径”,直接迈过了造车最难的动力部分。

但对于传统车企的新能源转型来说,他们显然不想放弃投入多年精力(人力、财力)研发的动力、传动等系统,然后另起炉灶,从头再来。

而像插混等既可以发挥发动机、变速箱等燃油车组件余热,又可以大幅降低油耗的混动技术,就成为国内外传统车企的共同选择。

所以,无论是插混还是增程,其实都是目前电池技术瓶颈期的周转方案。而当未来彻底解决电池续航里程和补能效率的问题,油耗也就彻底清零。增程、插混等混动技术或成为少数特种设备的动力方式。