增程电动汽车往事|特约评论
作者简介:
张抗抗,清华大学2004级汽车工程系本科、博士,期间在清华大学经管学院拿到本科第二学位。博士毕业后就职上汽乘用车功能安全工程师,2015年选择自主创业,目前为北京紫晶立方科技有限公司联合创始人。
研究方向:电动汽车、锂电池、功能安全、3D打印。
编者按:上周,我们推送了姚博关于增程式电动汽车的特约评论,点击回顾:明辨「增程式电动汽车」。今天张博从另一个角度来谈对于增程电动汽车的理解,也许会给到我们不同的启示。
随着新能源汽车的关注度提高,相信大家对“纯电动”与“插电混动”汽车已经耳熟能详了。今年10月10日,前汽车之家创始人李想,发布了“增程式电动汽车”理想智造ONE。
增程电动? 这是什么鬼?
- 是电动汽车吗? 那为什么还有一个发动机。
- 是混合动力吗? 那为什么官宣说是“智能电动车”呢。
对普通消费者来说,增程电动是一个新名词;
对汽车工程师来说,增程电动是一个模糊的概念;
而对汽车产业来说,增程电动已有百年历史了!
今天,我们就来聊一聊,增程电动汽车的往事。
天才打造的第一辆增程电动汽车
费迪南德·保时捷出生于一个铁匠世家,却对电驱动产生了深厚的兴趣,通过自学成为了一名天才设计师。
在创立保时捷汽车公司之前,他于1896年获得了轮毂电机专利,随后设计了四轮轮毂电机驱动的纯电动汽车Lohner-Porsche,时速可达56km/h,打破了多项奥地利速度纪录,震惊了1900年的巴黎万国博览会。
受限于当时的电池技术,笨重的铅酸电池只能提供有限的续航里程。为了解决这一难题,费迪南德·保时捷又加上了一台内燃机,从而打造了世界上第一辆串联式汽油机混合动力汽车Lohner-Porsche Mixte Hybrid。
Lohner-Porsche一开始是一辆纯电动汽车,为了延长续航里程才加上内燃机。因此,称之为“增程式电动汽车”(Range Extender Electric Vehicle),可以说是合情合理。
同时,Lohner-Porsche有电机与内燃机两个驱动源、有铅酸电池与油箱两个能量源,发动机只能用来发电、不能直接驱动车轮。因此,它又是一辆货真价实的“串联式混合动力汽车”(Series Hybrid Electric Vehicle)。
那么,Lohner-Porsche到底是增程电动还是串联混动,抑或两者都是呢? 它的发明者费迪南德·保时捷似乎毫不在意:管它怎么定义呢?反正两种定义都没有绿牌,也都没有补贴。
费迪南德·保时捷并不孤单,加拿大高尔特汽车公司(Galt Motors)于1914年也打造了一辆增程式电动汽车,搭载一台双缸二冲程汽油机和一台西屋电气(Westinghaus)的电机。
早期的增程电动汽车还有很多,咱们有时间再一一梳理。它们有两个共同点:
- 受限于当时的技术条件,都没有取得商业上的成功。
- 设计初衷并不是为了节能减排,也没有产业政策支持,因而并不在意别人称之为“增程电动”还是“串联混动”。
新时代的增程电动 —— 美国
从上个世纪90年代开始,汽车的节能减排趋势逐渐转变为电动化趋势。紧盯美国政策的日本,在技术路线上却不想太激进。于是本田专注于清洁发动机,而丰田做了点出格的事情——做出了一款经典的混合动力汽车普锐斯(Prius)。
前3代丰田普锐斯都不能外接插电,直到第4代才推出插电版本,从混动(Hybrid)变成了插电混动(Plug-in Hybrid)。
我们可以隐约感觉到:普锐斯的进化路线,与费迪南德·保时捷Lohner-Porsche是不太一样的。
普锐斯首先是混合动力车型,初衷是让发动机效率更高、排放更少,是与其他内燃机汽车直接竞争的。进化路线是混动→插电混动。
Lohner-Porsche首先是电动汽车,为了增加里程才增加内燃机。进化路线是:电动→增程电动。
直到这里,增程电动与插电混动还是相安无事。非官方媒体与群众认为二者的区别还是相当明显的,不会有混水摸鱼的情况:
车型进化路线:增程电动由电动汽车进化而来,而插电混动由混动进化而来。
发动机驱动车轮:增程电动的发动机不能驱动车轮,所以本质还是电动;而插电混动则不然。
这两个非官方鉴别标准,可靠吗?
引起一场大争论的,是美国通用汽车的沃蓝达(Volt)车型。
通用雪佛兰Volt的出生,是带着政治任务的——它要展示出破产危机之后的通用,在电动化路线上的决心。所以,在刚刚面世的时候,通用将Volt称之为“增程式电动”汽车。
美国媒体那可都是火眼金睛,立刻拿出前面提到的非官方鉴别标准来拷问Volt了——
- 进化路线: 通用Volt从面世起就既有内燃机,也能充电。它既不像普锐斯那样从混动进化来而,也不像Lohner-Porsche一样从电动进化而来 —— 这条非官方标准失效了!
- 发动机直接驱动车轮:媒体很快发现,通用Volt在某些工况下发动机是可以直接驱动车轮的;所使用的行星齿轮结构,可以说是与普锐斯极为相似啊! —— 所以通用Volt根本不是增程电动,而是插电混动!
美国媒体拿“发动机直接驱动车轮”说事,将通用汽车再次推上风口浪尖。在这里,我要为通用Volt鸣不平。
通用Volt的发动机与车轮之间有离合器,如果为了争取美国媒体的支持,完全可以设计一种控制策略,使发动机永远不驱动车轮。这种控制策略,可以使通用Volt成为美国媒体眼中的“增程电动”,但驱动效率却要下降很多。
这就引发了一个疑问:难道增程电动注定要比插电混动的效率低?这种非官方定义是不是有问题?
答案也很显然,第二条非官方鉴别标准也是盲人摸象的结论,并不牢靠。这更像是串联与并联、混联的鉴别标准,而非插电混动与增程电动的鉴别标准。
增程电动与增程纯电动?
那么,通用Volt到底算增程电动,还是插电混动呢? 本来嘛,名号上的事情,也没那么重要。但如果牵扯到产业政策问题,增程电动可以享受纯电动一样的待遇,而插电混动不能呢?那可就要较真喽。
面对民间质疑,通用Volt要争取一个“官方审判”,于是他们向加州空气资源委员会(CARB:California Air Resource Board)会发起申请:青天大老爷,请来评评理,我到底是增程电动,还是插电混动呢?
加州空气资源委员会表示:既然你诚心诚意地求我评理,那我就大发慈悲地给你一个痛快吧!
CARB首先说,媒体整天嚷嚷插电混动(PHEV, Plug-in Hybrid Vehicle)、串联混动(HEV, Series Hybrid Vehicle)与增程电动(REEV, Range Extender Electric Vehicle)这些概念,婆说婆有理,公说公有理,嚷得我脑袋都疼了!
你们别吵了,以上这些混动汽车,都不能享受纯电动汽车的待遇。除非它是一辆Range Extender Battery-Electric Vehicle,简称BEVx.
BEVx翻译成中文是什么呢? 暂且称为“增程式纯电动汽车”吧。
同时,CARB还界定了BEVx的条件:
- BEVx的纯电续航里程必须大于75英里。
- BEVx的纯电续航里程必须大于燃油的续航里程。
The auxiliary power unit(APU) must provide range less than, or at most equal to, that battery range
- 在电池电量大于30%时,发动机禁止启动。
The APU must not be capable of switching on until the battery charge has been depleted
- 发动机本身必须也是足够清洁的。
The vehicle must meet super ultra low emission vehicle (SULEV) requirements;
The APU and all associated fuel systems must comply with zero evaporative emissions requirements.
在长达122页的“答记者问”中,通用汽车表示不服,提出了不少异议。但都被加州空气资源委员会怼了回去:
- 纯电续航里程应降低为50英里,这样才能降低电池成本,让消费者接受。加州回复:不同意。
- 产品应同时考虑消费者的需求,我既然都加了发动机与发电机,您又限制油箱大小,这样太不合理了。加州回复:不同意,你说的那玩意儿是插电混动。
- 电动车在爬长坡的时候,如果不提前启动发动机,有可能因为发电机补电不足而趴窝,因此请求放松上述第3条限制。加州回复:先按我说的执行,你的意见我有空雇几个专家再研究研究。
通用汽车表示,你这游戏我没法玩,增程电动还是插电混动,爱怎么叫就怎么叫吧。
新时代的增程电动 —— 德国
而德国小伙伴的宝马i3则愿意配合一下加州的政策。本来油箱能装10来升油的,通过软件强行将油箱限制为7.2L。
如此一来,燃油续航120km,则纯电续航116km差不多,荣升“增程式电动汽车”阵营。
就想问你一下,宝马i3的这波操作,骚不骚?
新时代的增程电动 —— 日本
日产新推出一款拳头产品,百公里油耗仅为2.67升的Note e-Power,采用的串联混动构型。
日产表示,“这基本上是一辆纯电动车”。在媒体口径与维基百科中,也被归类为“增程电动”——不管怎么说,反正不是混动。
而实际上,Note e-Power是电池仅为1.5kWh(Volt为18.4kWh),而且还不能外接充电。如果这都算增程电动,那通用Volt真成了冤大头了。
丰田、本田、日产的产品路线,反映了日本汽车产业的一贯理念:面向市场需求远大于政策指引。毕竟,日本很清楚自己的状况,政策这事儿说变就变,是位列五常的美国、中国才有资格玩的事情。
中国怎么定义增程电动?
我们可以看到,无论是美国的通用Volt、德国的宝马i3增程版,还是日本的日产e-Power Note,在增程电动这个名号上,总是会闹一些尴尬的事情 —— 通用Volt被踢出队伍、宝马i3增程版卖得不好、日产e-Power Note自说自话。
德美日都搞不明白的事情,当理想智造ONE称自己为增程电动的时候,面临一些争议,这也就不足为奇了。
美国加州空气资源委员会CARB,给出了一个明确的界定:
- 增程式纯电动汽车(BEVx)与增程式电动(REEV)是两种不同的增程电动,政策地位不同。
- BEVx可以拥有与纯电动汽车(EV)相似的待遇。
- REEV经常被认为是串联混动(Series HEV)的另外一个名字。
(Wiki的Hybrid vehicle词条中表示: Series-hybrids have also been referred to as extended range electric vehicle, range-extended electric vehicle, or electric vehicle-extended range (EREV/REEV/EVER).)
中国还没有严格区分BEVx与REEV。照搬CARB肯定是不合适的,但应该会深入参考。在这种情况下,理想智造ONE模棱两可地自称为增程电动,似乎也没有错。悬念在于,在政策尘埃落定之后,它最终会被归为BEVx还是REEV呢?
关于政策制定的思路,可参考下面这篇文章:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/49840432
文|张抗抗
图|张抗抗 网络及相关截图