浅谈燃气增程器的原理及应用

湛勇刚

摘 要：随着燃油车逐步被淘汰，新能源电动汽车的兴起，越来越多的电动汽车被大家所接受，但电动汽车因为行驶里程短、充电不方便也成为其快速发展的一个瓶颈，而增程式电动车因为清洁环保、可增加续航里程，解决“里程焦虑”等诸多优点也正在被越来越多的人所接受。燃气增程器是燃气增程式电动车的核心部分，本文将从燃气增程器的关键组成、系统原理和应用等多方面进行介绍，分析燃气增程器的优势及未来的发展方向和前景。

关键词：燃气增程器;增程式电动车;里程焦虑

中圖分类号：U469.72  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-29-03

On the Principle and Application of Gas Range Extende

Zhan Yonggang

（ Ningbo Green REEV Automotive Technology Co. Ltd.， Zhejiang Ningbo 315500 ）

Abstract： With the phasing out of fuel vehicles and the rise of new energy electric vehicles， more and more electric vehicles are accepted by public， however， electric vehicles have become a bottleneck for the rapid development because of their short mileage and inconvenient charging. Extended range electric vehicles are being accepted by more and more people because they are clean and environmentally friendly， they can increase cruising range， and solve the "mileage anxiety". The gas range extender is the core part of the gas range-extended electric vehicle. This article will introduce the key components， system principles and applications of the gas range extender， analyze the advantages of gas extender and its future development direction and prospect.Keywords： Gas Range Extender; Extended range electric vehicle; Range anxietyCLC NO.： U469.72  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-29-03

前言

增程器的出现正好解决了当前纯电动汽车行驶里程短、充电难、充电时间长、不能跑远程的问题，为电动汽车的快速发展开辟了一个新的方向。增程器作为增程式电动车的核心部分目前已经被国内很多知名汽车厂商所关注，有的公司已经投入专项资金和人员进行正式开发研究，如吉利的多款增程式电动物流车去年就已经开始上市销售了。燃气增程器做为增程式电动车的一种，目前也被用于中大型商用车上，因其功率大、能效高、行驶里程长、接近零污染等优点被越来越多的汽车生产厂家所选择。做为电动汽车长里程行驶的“充电宝”，燃气增程器的研究、应用和未来的发展，对商用车的燃油替代将产生划时代的变革和重要的意义。

1 燃气增程器总成的组成特点及原理

增程器目前主要以燃气增程器和汽油增程器为主。汽油增程器因成本低、结构简单等特点主要用于乘用车等小型车;燃气增程器因其体积大、组成比较复杂、经济效益高所以主要用在中大型商用车上。功率也不相同，目前30～80KW的增程器较多。

燃气增程器是燃气增程式电动车的核心组成部分，一般由燃气发动机、发动机控制器、电机、电机控制器、增程器控制器及相关系统等组成（如下图）。其结构组成比较复杂，一般还包括水路冷却系统、高低压线束系统、气路系统及各种传感器等。

水路冷却系统由散热器、水泵、水壶、水管、DCDC等组成，与发动机、电机等连接形成一个回路，通过控制系统来控制水的循环对发动机和电机进行冷却，使整个增程器能正常运转。而水温传感器又把发动机及散热器中水温的数值反馈给控制系统，这样往复循环。

高低压线束系统是连接增程器总成中所有控制器和发动机、电机等控制线路。主要有发动机线束、RECU线束及高低压输入、输出线束等。高低压线束系统是连接增程器所有零件的纽带和桥梁，通过它传送所有的信息和指令，如同人体的“神经”。

气路系统是燃气增程器的动力源，主要为整个系统的工作提供原料——天然气。包括气瓶、减压器、过滤器、喷轨、混合器及高压气管组成，由气路系统与气瓶或气瓶组连接，给整个增程器供气。而气瓶容量也决定着增程器单次的发电量即车辆行驶的里程。这也是增程器电动车比纯电动车行驶里程要长很多的原理所在。

燃气增程器与整车进行通信是由增程器控制器来实现的，在电池电量充足时，动力电池驱动电机，提供整车驱动功率需求，此时发动机不参与工作。当电池电量消耗到一定程度时，发动机启动，发动机为电池提供能量对动力电池进行充电。当电池电量充足时，发动机又停止工作，由电池驱动电机，提供整车驱动。

2 燃气增程器的技术优势及市场应用

燃气增程器是通过燃气发动机工作带动电机给纯电驱动车辆电池发电的装置，就像我们手机用的充电宝一样，如果安装在电动车上就可以补充电池电量的不足，增加车辆的行驶里程。一般电动商用车的电池容量为15～60kwh，纯电动行驶里程約为200～500kw，如果是冬天就会大打折扣，只能行驶100～300kw，而且电池容量越大其自身重量也越重。而增程式电动车的出现就减少了车上所带电池的数量，电池充电功率小，减少了车身自重，也为电池随身携带了一个“移动充电宝”，当电池电量达到一定的值时，增程器会自动开启，给电池充电，让车辆继续前行，大大增加了车辆的行驶里程。燃气增程式电动车因为自身带有一个或多个天然气气瓶，气瓶容量一般为50～500升，行驶距离更远，可增加100～1000kw的行驶里程，让电动商用车跨省远行不再是梦。

“里程焦虑”和更换电池费用太高等问题已经影响了纯电动车的市场发展和未来前景，而燃气增程器的应用可以很好地解决这些问题;可纯电动模式运行，所需电池容量小，造价低且不会发生缺电抛锚现象，不仅大大地增加了车辆的行驶里程，还减少了车辆电池的数量，降低了更换电池的成本，可谓一举多得。

燃气增程式电动车在行驶中优先使用的是电池提供的电能，增程器一般会选用热效率比较高的燃气发动机，热效率可达40%以上，效率高、损耗低、排放低，其燃气发动机设定在一个最优工况运行区间工作，以最小的油气消耗产生最大的能量，为汽车提供更多的电能，实现油（气）——电能的转化。中国工程院院士杨裕生认为，增程式汽车有八大优势，不会过充过放，寿命长，磷酸电池比能使用合理，安全性进一步提高，电池少，更容易推销，除此之外还节能。

当前，燃气增程器因体积比汽油增程器要大，还需要装载气瓶，占用车辆的空间也较多，所以现阶段主要还是用在一些中大型商用车辆上，如增程式房车、增程式环卫车、移动充电车、增程式客车等等。

3 燃气增程器的发展方向

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，而燃气增程器就是比较好的选择。在国家《中国制造2025》中，明确提出要重点开发“高性能插电式混合动力总成和增程式发动机”。

全球增程器市场规模已从2010年的0.07亿美元增长至2016年的1.41亿美元。按照提出的2020年需要销售760万辆电动汽车的目标来看，全球增程器行业增长空间巨大，预计到2022年，行业市场规模将超过27亿美元，年均复合增长率在62%左右。杨裕生院士曾表示“增程式不是像纯电动汽车的过渡，而是未来的主力”。他还建议以微小型车作为纯

电动汽车的突破口，既能节能减排，安全性也相对较高;而大中型车则应发展纯电驱动的增程式汽车。燃气增程器具有较高的经济效益和社会效益，而且还节能减排，对于中大型商用车来说燃气增程式电动车是一个十分明智的选择。

燃气增程器在中大型商用车领域具有明显的技术优势和广阔的市场前景，目前也被很多主机厂所青睐，在国内乘用车领域，长城、奇瑞、广汽和北汽等汽车企业相继投入到了增程式电动汽车的研发当中。在乘用车电动车增程器开发方面，国内领域也开始逐步增加投入，如奇瑞、柳州五菱柳机动力有限公司、ALT等公司。在客车领域，湖南中车时代电动汽车股份有限公司表现较为优异。

4 总结

QC/T 1086-2017《电动汽车用增程器技术条件》规定了电动汽车用增程器的术语和定义、要求、试验方法和检验规则等要求。这是国家层面首次对增程器所做的规定要求，也在汽车行业引起了高度的关注，众多车企也开始踏足增程器。吉利、东风柳汽、福田等汽车厂家都已经投入增程式电动汽车的生产和研发，在商用车领域，国内如重汽、沈阳华龙新能源等企业目前也开始布局，市场前景被十分看好，未来一定会得到大力推广和使用。

参考文献

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