增程器就像充电宝 助力新能源车续航

2018年12月7日-8日，以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨，旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台，通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系，助力实现向汽车强国的转变。

大家好！每年我都很珍惜这个机会，刚才前面几位老师已经讲的非常仔细、非常具体了，我讲的会稍微轻松一点。

首先是引言，今年新能源汽车达到120万辆以上、2019年达到200万辆大家没什么意见，但是问题在哪呢？昨天有几个专家讲到了，整个乘用车销量的负增长问题，讲到未来还有可能会涨回来，但是从深层次想，我觉得未必，现在我们面临着前有虎后有狼的境地。

一方面是前有虎，事实上共享汽车的发展大大降低了乘用车可能发展的期望，有人做过计算，说在纽约市中心曼哈顿岛上，有六千辆优步就够了。另外，如果将来开发出了一种所谓简单的L3级别的自动驾驶车代替滴滴，那么我们只要有APP就可以把车招来了，人上去人可以自己开，到地方把门一关，自动驾驶车会自己找地方停车或者接下一单。这个事一旦成真，不需要出租车司机，用车成本大大降低，会对汽车销量造成很大影响。

后有狼是什么？在广大的农村地区，低速电动车火得不得了。有人讲到路权，路权在很多情况下可以有变通。农村、甚至三四线城市，低速电动车会有很大的销量。

总结起来就是刚才那句话，目前看来，以前乘用车每年百分之十几的增长速度恐怕不会再有了。现在很多地方在盲目扩产能，特别很多地方在盲目扩张燃油车的产能，这都是有问题的。

第二个问题，从新能源汽车的销量结构来看，纯电动汽车还是占大部分，混合动力汽车的概念其实是两套系统，这个成本会比较高。纯电动汽车成本主要在电池上。有两件事需要厘清，我们生活的样本是什么样？上海这个地方平均通勤里程一天来回大概三十公里，50%以上的人是50公里以下，80%以上是80公里以下，少数到了100公里或者200公里，所以在这样的情况下纯电动汽车用于通勤其实是一个挺好的东西。但是它的问题在哪里？纯电动车最大的问题是万一没电了怎么办？这就涉及到充电的问题，对电池来说压力也挺大，每次都是从零开始充到满，为什么要充到满？因为不知道我要到哪里去，我很担心。换个思路想这个问题，其实你需要的是一个充电宝，有了充电宝之后你并不需要天天充满，我们可以在充电这件事情上有更大的容忍性。其实增程器就是个充电宝，这个在电动车的推广上有非常大的空间。

接下来我讲电池，我觉得电池系统能源密度和充电短期内看不到彻底解决办法。还有说500公里要用50度电，5千瓦充电机要充10个钟头，一个钟头充满要50千瓦充电机，燃油车加油是什么概念？我们开车到加油站去，如果前面有三辆车，我就换个加油站。我希望三分钟加满。如果这样，充50度电，充电桩要一千千瓦，一千千瓦的充电桩多少钱呢？搞个充电站，十个充电桩，有一万千瓦，上海能布多少个？快充是一个看起来很美的概念，但是大家都快充，电力系统怎么办？同时快充本身对电池本身的损害很大。长远看来，城市物流车辆的电动化趋势不可逆转，肯定替代燃料车。物流车辆是生产工具，如果续航里程不够，肯定要使用快充，充的结果就是这个电池坏的很快，如果是家用车也许没那么大的要求。

解决这个问题有两个方向，一个方向就是，在电池没有解决之前，我们有十年、二十年机会去做，从P0电机到P1电机、P2电机、P3电机等等。但是不管是哪个系统，其硬件、控制方面看起来都比较复杂，这个复杂一方面带来成本，另一方面就是整个制造技术要跟得上。串联混合性动力系统是将来的发展趋势，我相信有一天电池的问题是可以解决的，在解决之前我们可能需要接受整车的重量、体积以及电机的成本。

从长远来看，燃料电池也是增程器，其实并没有所谓的燃料电池车，燃料电池是电池的一部分，就是使用燃料电池的电动车。燃料电池很贵的，一般的车在高速开的是二十五千瓦，我们买的车峰值功率大概是一百多千瓦，一百多千瓦的燃料电池和二十五千瓦的燃料电池显然不是一个价钱，现在也没有可能性实现大规模应用。

所以要解决增程器的问题有三个措施：第一就是电动车有了增程器，油耗怎么算？理论是很简单的，三百公里的电车，加满油可以开六百公里，哪怕增程器的油耗是百公里10L，平均算起来也是增程电动车的油耗是5升；第二个，既然有三百公里的行驶里程，那么在使用期间内，有多大的可能去点燃增程器呢？可能10%或者更少；这样平均使用油耗岂不是0.5L/百公里？多好！第三，使用增程器一定会费油？不会，为什么呢？不管是国外还是国内的某些企业，装了增程器的感觉都不好，当其实根本原因在于，我们拿了一台现有的、可变工况的发动机装在电动机上面，然后就说它是增程器发动机，这样效率不可能做高，成本也不可能做下来。

这是另外一个研究方向，这个工况就是小工况区域、极小体积、极高效率、极低成本的。举个例子来讲，丰田现在最高做到42%，有柴油机做到50%了，从发动机出来经过发电机、电动机到轮子，这部分损失10%，其实50%乘以0.9等于45%，还是比丰田最高的工作点42%高。就算点了增程器，总的损耗也不见得比燃油车高，为什么？因为电动车在城里开时，电动车的整个油耗和电耗比燃油车好多了。但是问题在哪里呢？前两天某品牌车上高速后相关的问题就爆出来了，这么大的车、这么大的阻力，所有的电耗直线上升，续驶里程大大缩水，怎么办？平均25千瓦的功率，搞一个24千瓦的增程器，上高速就点着，保证整个油耗比燃油车还低。因为用的是专门针对24千瓦开发的增程器发动机，相比把100、200千瓦的发动机，运行在24千瓦的工况，效率显然不可同日而语。同时还要平均耗电1度，50度电可以开50个小时，还有什么续驶里程问题？

另一个是发电机的问题，发电机效率现在可以做到97%，下一步可以到98%，能不能做到99%？没有把握，但可能存在。再一个是微型燃气轮机，速度可以转到5万转、6万转。微型燃气轮机技术并不是汽车搞的，但现在国内有些公司汽车涡轮增压器搞得很好，所以就推动了这个可能性。现在又搞电动的，这是一个电动的涡轮增压器。反过来也就是微型燃气轮机发电机，这个技术是成熟的，而且成本也不见得很高，电动增压器成本不太高，增程器就比较好解决，解决了增程器才可以解决能源问题，解决了增程器问题才能说车的动力系统将来会有各种各样的发展。

扁线电机方面其实带来几个可能性，一个是提高效率，现在扁线电机确实是降低了电阻，但在这个上面，国外企业和中国企业做事不一样。国外企业一开始就说好合作，供应商把生产线设备铺下来，我肯定就卖给你，我不会找别人。中国企业则不同，中国企业找一个企业合作时，就问有没有现成的扁线电机？拿过来我看看。供应商试投了几千万的设备后，搞出扁线电机了，对方说这个电机太长了，回去要改全部的模具。然后说别家的性能好一点，就不跟你玩了，你的设备就白投了，所以没有办法做。

另外，我们讲理想美好的，现实很骨感，投下去之后，订单不足，怎么办？所以自动化是好事，但不是万能的。目前的扁线电机基本上每个槽是半封闭的口，把线圈插进去，像左下角一样，然后焊起来，在焊接的过程当中需要很多设备。退一步半自动化，我可以开一个槽，这个绕组不是插进去，而是放进去，这样绕组就可以做成波绕组，波绕组是连续的就不需要焊了。这也是扁线电机方面可能的发展。

现在回到分布式系统，为什么要提出分布？如果就是要按集中驱动的东西，肯定是最快的。分布式不一样，有各种各样的路况要考虑，现在我们知道车多重和轮子上的摩擦极限在哪里，能够产生最大的转矩是多少，这就是分布的问题。如果分布了，适应性比较。机器人也是这个分布概念。刚才谈到小车1000牛米、1500就够了，大型车辆转矩要求就增加了，不同车辆和不同的加速系统，以及不同的控制系统，对于轴转矩要求是不一样的。这个大车要把一个机械系统动力分配在八个轮子上是很困难的事情，但电机分别控制就可能性更高了。另外小型车，小型车的空间非常紧凑，如果发动机放在轮子上整个驾乘感受好、驾驶空间会很大，这也是分布系统的好处。

去年也有专家谈过，轮毂电机用到乘用车上面估计十年都没有希望，但用到大型专用车辆和小型车辆上是可以。现在有人说轮毂电机贵，但在电动两轮车领域，轮毂电机和中置电机就有各自的优势。大家都很清楚，轮毂电机最大的可能性、最大的好处，一个是改善车辆的运动控制系统，使它能够提升加速性，提升路面安全性。另外一方面，对主机厂来讲，轮毂电机系统材料成本也会增加，但整车装配成本会减少，这是一个标准问题。

其实国内对轮毂电机给予了很大的兴趣，我大致找了一下公开发表的信息。近几年来，大家对轮毂电机都很重视，觉得这是一个方向。在乘用车方面很快应用，还没有看到很明确的可能性。但在专用车辆上很快，比如邮局的车辆、还有低地板公交。轮毂电机应用更大的是两端，一个是专用大型车辆，一个是极小型的车辆。轮毂电机也许颠簸很厉害，需要有高性能的悬挂解决方案。

比较一下Elaphe轮毂电机技术，这些指标其实并不是很细，中间有一个23kg、700Nm转矩，国内2014年的时候已经做到，这个是大家都知道的。Protean是业界的领头羊，实际上在我个人看来，Protean完成了所有测试，已经达到了标准，但现在问题是没有人敢吃螃蟹，没有哪一个主机厂敢用，都等着别人先用，实际上他的系统已经很好了。

各种样机的特点都有，从电机的角度来讲有两个方案：一个方案是直接驱动，这种成本比较高，电机比较大；第二个是电机转速很高，电机体积比较小，需要减速，成本比较低。左边这个是一个电机和减速器，相当于把一个电机和变速箱整个放到轮子里面去，它的可靠性可能是问题。

对于轮毂电机，事实上我们应该跳出传统的桶式电机结构。最近研究表明，有一些盘式电机的结构，这不是新的结构，盘式电机不是一个新的东西，只不过刚出来的时候，其他的技术比如说支撑技术、轴承技术，不够支撑它们的应用，所以觉得可靠性会有问题，这几年我们发现很多支撑技术和轴承，其实也可以做的很可靠，这样的话盘式电机这些电机结构有前途，第一，它的转矩很大。所以盘式电机可以比桶式电机转矩高一些，这是一点。另外一点是损耗，电机面临最大的问题是轻载高速，但是盘式电机可以做到铁损耗非常小，甚至有的可以做到没有铁损耗，这是电机发展可能要看的方向。