1.3 国内外增程式电动汽车发展现状和趋势
1.3.1 国外增程式电动汽车发展现状
目前，国外开展增程式纯电动汽车开发的公司较多，包括美国三大汽车公司，日本的丰田、本田，以及德国的大众汽车公司等国际汽车巨头，都在进行增程式电动汽车的开发。1990年，UC Davis的Andy Frank教授开始研制增程式电动汽车原型车，2001年，Department of Energy（DOE）在UC Davis成立了增程式电动汽车国家工程中心。2004年9月，CalCars和Energy CS开始改装丰田Prius，研制增程式电动汽车原型车。目前，国际上开发增程式纯电动汽车的主要厂家是通用汽车公司和FEV等。通用最初开发的电动汽车Volt，可以通过家用电源插座充电，也可用一种车载的小型汽油、乙醇或柴油发电机发电，仅需16kW·h锂离子电池所存储的电能，Volt就可以行驶长达64km的路程，足以达到美国人日常驾驶里程的80%。超过64km的长途驾驶，当电池电能耗尽时，车载发电机发动，并对电池组进行充电[6]。FEV已先后完成过4个轮次增程式纯电动汽车的开发，目前在菲亚特500车型基础上开发完成了锂离子可外插充电增程式纯电动样车，该车装备12kW·h锂离子电池（40A·h模块）、峰值功率70kW的永磁电机，0—100km/h加速时间小于10s，最高车速为120km/h，纯电动模式市区工况下可以行驶100km，另外配备了20kW的小型发动机，可以提供总共300km的续驶里程[7]。对比国内外增程式或双模汽车整车的关键技术，FEV等国外公司开发的产品在整车动力系统匹配、标定、电磁兼容设计等方面，技术水平远远高于国内公司。除此之外，AVL在欧洲进行行星齿轮两档位的增程电动汽车的研发设计，其中增程器和电驱动系统为一体化设计，结构较紧凑，发动机采用两缸发动机和转子发动机的匹配。而英国的Lotus公司在增程器研发上处于领先地位，其增程器即将量产[8-10]。
通用汽车公司雪佛兰Volt增程式电动汽车于2010年底上市，并不断升级，最新一代2016款雪佛兰Volt所搭载的动力系统由1.5L发动机和电机组成，并匹配18.4kW·h的电池组。2016款雪佛兰Volt在纯电动模式下的续驶里程为80km左右，综合最大续驶里程约为676km。同时，2016款Volt也具备制动能量回收等新能源汽车常见的功能，进一步节省了能量。
宝马i32016款包括电动版和增程式混合动力版两款车型，这两款车型在电力驱动系统上的配备是完全相同的，都装备有一台最大功率125kW、最大转矩250N·m的电机，其中，增程版车型比纯电动车型额外多了一个排量为0.65L的双缸汽油发动机，在电量不足时能够用于给电池充电，但不直接参与车辆的驱动。根据厂家公布的0—100km/h加速成绩，纯电动版i3为7.3s，增程式车型为8.1s，两车的极速均为150km/h，官方给出的增程式续驶里程为355km，而纯电动车型为245km。
AVL公司提出两种用于纯电动汽车的增程器方案。一种为使用转子发动机的增程发动机“AVL Pure Range Extender”。该发动机配备于奥迪电动概念车A1e-tron上，电机输出功率高达75kW，充满电时可行驶50km以上。转子发动机配置在行李箱下面，当动力电池电量不足时，转子发动机起动为电池充电。使用增程器与仅使用电池行驶相比，续驶距离可延长200km，燃油消耗率为52km/L，CO2排放量为45g/km。AVL针对增程式电动汽车的使用特点，特别设计了第二种增程器方案，其发动机为直列两缸四冲程汽油机，整体系统大为简化。
Lotus公司也非常重视增程式电动汽车的发展，推出配备1.2L三缸汽油发动机的概念车Evora 414E Hybrid。该概念车的发电机转子和发动机曲轴直接相连，并且发电机具有输出功率在15kW和35kW两档切换功能。2010年巴黎车展上，捷豹公司展出了C-X75增程式超级跑车，其电机功率为70kW，且配备两台，续驶里程可达900km，其中，纯电动行驶距离110km，增程行驶距离可达790km。
1.3.2 国内增程式电动汽车发展现状
国内增程式纯电动汽车技术刚刚起步，首届“2006年增程式纯电动汽车技术研讨会”把增程式电动汽车的概念引入中国，探讨增程式电动汽车的技术路线和技术特点，分析增程式电动汽车在中国的可行性和应用前景。目前国内一些研究机构和企业都处于预研阶段或试制开发阶段，没有成熟的技术或产品面世。
在国内，早在2010年广东深圳举行的第二十五届世界电动车大会上，国内第一款增程式电动汽车奇瑞S18D首度亮相。奇瑞在A21（奇瑞A5）和S18（即瑞麒M1）平台上开发了两款增程式纯电动汽车，这两款车可单独依靠动力电池驱动，当电池下降到一定限值时，增程器起动，为整车提供持续驱动能力，其一次充电加油可行驶350km。S18D搭载了目前奇瑞公司研发的转子发动机增程型发电机动力源驱动系统，该发动机组具有振动小、油耗低等特点，当行驶里程在100km以内时，S18D可完全依靠车载电池所储备的电能来驱动。在车载电池电量消耗到最低临界限值时，增程汽油发电机组可自动起动并为其继续提供电能或直接驱动电机，从而为车辆电驱系统提供持续的电能。吉利帝豪GPECs-EC7是以帝豪EC系列车型为基础研发的增程式纯电动汽
车，采用输出功率为50kW的1.0L排量直列3缸发动机，搭配使用最高输出功率为70kW的电机，以及336V电压、40A·h容量的磷酸铁锂电池，纯电动模式续驶里程为60km。长城汽车也有自己的增程动力系统，该系统匹配的电池容量为17.5kW·h，以60km/h的速度等速行驶时的纯电动续驶里程为85km。一汽集团、上汽集团等国内汽车企业都在投入大量的人力和物力进行增程式纯电动汽车的研发，目前还没有较成熟的样车面世。
广汽传祺推出中国首款B级增程式电动汽车——GA5增程式电动汽车，其动力系统由一台永磁同步电机、1.0L发动机和31kW发电机组成。其中，永磁同步电机的额定功率为45kW，峰值功率为94kW，最大转矩225N·m。GA5采用三元锂电池，电池容量为13kW·h。官方数据显示，GA5 PHEV纯电续驶里程为80km，油电综合最大续驶里程可超过600km，实际测试0-100km/h加速用时10.9s。作为一款增程插电式混动车型，GA5的1.0L发动机不直接驱动车辆，仅在电池电量消耗到一定程度时起动，给电池充电。GA5 PHEV设定了两种工作模式：在普通模式下，当电池电量低于50%时，发动机就会介入；在ECO节能模式下，发动机只有在电池电量低于25%时才会介入。
总之，国内现阶段还没有较为成熟的增程式纯电动汽车产品推向市场，有关产品的研究和开发工作也刚刚起步，但各主要汽车生产企业、科研机构纷纷将增程式纯电动汽车作为新能源汽车发展的重要方向和近期开发计划的重要产品予以关注。
1.3.3 国内外增程式电动汽车研究及发展趋势
从国内外研究路线及研究现状可以看出，增程式纯电动汽车主要发展趋势可分为如下几个方面：
（1）驱动动力传动系统一体化设计：主要集中在发动机、变速器的结构一体化，可以实现体积减小、重量减轻的目标。
（2）增程器的模块化设计、标准化设计：根据不同的用户，可以设计出不同输出功率等级的增程器，并且该模块结构、连接达到标准化。
（3）控制器集成化设计：目前整车控制器较多，较分散，需要把控制器结构及硬件电路集成化设计，进一步提高可靠性，降低成本。
（4）系统高效安全化设计：整车系统的安全设计，主要集中在高压、碰撞等安全保护。
（5）智能化及轻量化设计：新兴技术应用到新能源汽车上，节能减排的较好途径是整车轻量化设计。
（6）低成本开发：主要是指开发流程，匹配的优化设计。
（7）快速智能充电、适应性设计：基础设施的配套工作、高效智能充电设备的应用，对推广电动汽车有一定的支撑作用。