从56km到续航1000km！增程式竟有如此百年血泪史

汽车经过一百多年的发展，可以说已经逐步从化石燃料时代进入新能源时代了，未来电动化会是大势所趋。

目前来看，纯电动车并不会在短时间内取代燃油车，因为充电慢、充电难的问题依旧存在，所以混动车、插电混动、增程电动、纯电动、燃料电池都将会长时间并存。

但是在这么多类型的新能源车中，增程式电动车的发展是最为坎坷的，这条路线令不少厂商折戟也有前赴后继再次挑战的厂商，会否出现“三起三落”这还得从它的发展历史来看。

增程式电动车的发展最早可以追溯到汽车发展的初期，它比我们现在常见的内燃机驱动的汽车还要早，还是得先从汽车的发展史梳理起。

在第一次工业革命中，木匠出身的瓦特发明了真正意义的蒸汽机，随后蒸汽机也就广泛的应用在了生产和交通工具上，汽车的出现正是在这样的大背景下。

之后的1769年，法国炮兵工程师居纽制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮汽车用于牵引大炮。这辆车车架上放置着一个大锅炉，每前进12～15分钟就需停车加热15分钟，运行速度在3.5～ 3.9km/h 。

但是车头挺着个大大的锅炉，开起来一点也不稳，转起弯来更是费劲，所以它行驶起来不是撞墙就是翻了车。事实证明蒸汽机还是适合装在大型交通工具上，像是轮船和火车这类。

不过蒸汽机在当时算是唯一的动力源，所以大家也并不死心，经过几十年的发展后，第一辆实用的蒸汽原型车是理查·特里维西克在1800年左右发明的，还算是具有一定的实用性。不过尽管蒸汽类汽车不断涌现，但都未能摆脱外燃机带来的沉重和不便，为汽车寻找替代动力成为大家思考的方向。

与此同时，进入19世纪人类在电池/电学领域的几大重要发现一度成为汽车的替代动力之一，同时也进入了第二次工业革命（电气化时代）。

法拉第在1831年发现了电磁感应现象、1835年沃特金斯在伦敦展出了一个小的马达、丹尼尔则在1836年发明了铜锌电池，到这里电池、电机都有了，不过当时的电池还是一次性电池，不能充电。   

时间来到1859年，普兰特发明了铅酸电池，是的就是大家现在汽车里用的启动电瓶，最常见的那种。铅酸电池的出现起到了至关重要的作用，因为它是二次电池，既可充电也可以放电，因此电能的使用有了质的突破。  

不过最先将电池、电机运用到车上的却是来自爱丁堡的戴维森，他使用的是一次性的铁锌电池，这种电池并不能充电，所以实用性就大打折扣了。

之后到了1881年，法国的特鲁夫就用普兰特发明的铅酸电池发明了第一辆可充电的电动汽车，用了两个西门子的直流电机驱动三轮车，车重是160kg，时速可以达到12km/h（嗯，也就比人类慢跑速度快一点）。

而在1882年，英国的艾尔顿发明了性能更优的铅酸电池驱动的电动汽车，大概是装了1.5度电的电池，可以有最大40km的续航里程。伴随着铅酸电池的使用，可以充电的电动汽车就诞生了。

试想一下，如果没有后来内燃机的发明，电动车从电机、电池被发明开始一直发展到今天，那该是到了一种什么样的水平，还是回到现实吧。

在电动汽车发明不久后，德国人卡尔·本茨于1885年研制出了第一台以内燃机为动力的汽车，虽然可靠性差但是也一举奠定了现代汽车设计基调。

在这个时候，可以说基本上形成了以蒸汽、电动和内燃机三分天下的汽车市场。

铺垫了那么久，增程式电动车是时候出场了，它和保时捷的传奇人物费迪南德·保时捷有着密切的关系。

手工艺铁匠工人阶层出身的费迪南德·保时捷对机械和电子非常热衷，年仅22岁的他就发明了轮毂电机并获得了专利，之后在Lohner公司升任实验部门经理。

在接触汽车后，把轮毂电机应用在汽车上成为他的目标。诸多尝试之后，他将两个轮毂电机安装在了前轮上，第一台纯电动汽车Lohner-Porsche就此诞生。它的能源全部来源于超大号的铅酸电池，电池组的总重超过了 1.8 吨。

随后费迪南德尝试了安装四只轮毂电机的四驱车型，而它也成了世界上第一辆四驱车。它当时的时速达到56km/h，打破了多项速度纪录，震惊了1900年的巴黎万国博览会。

性能虽好，但电动车续航短这个通病从诞生起就存在，为了解决里程焦虑，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，是最早的增程式电动汽车。

这台增程版的Lohner-Porsche有电机和内燃机两个驱动源、有铅酸电池和油箱两个能量源，发动机只能用来发电、不直接驱动车轮。它的工作原理很简单，将发动机与轮毂电机联系起来，这样一来就可以丢掉大部分沉重的电池组，电池数量也大幅减少。

另外这辆车非常有特点，它没有变速箱、没有传动轴、没有传动皮带，内燃机只负责供电，工作过程中不存在传动机构带来的动力损耗，控制车速快慢则通过直接调整电流大小来实现。

在今天看来汽车必须配备的刹车踏板它也不需要，想要减速或者停下来的话只需要通过减弱轮毂电机的实时功率即可。

减速时通过操纵杆子控制三套不同电流大小电路的19个铜质刀辊导轮相联通，通过切换来实现类似变速箱的功效，这辆车能跑到时速 40 公里以上。

当然它还是有缺点的，因为前轮上安装了两只沉重的轮毂电机，它的转向不太灵活，除了转向时速度不能太快之外，它的转弯半径也有点大。

轮毂电机、增程式电动这一切放在现在来说都是不错的技术，但是在当时石油开发和内燃机技术提高的情况下，电动车在1920年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步被内燃机驱动的汽车所取代。只有在少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及有限的电瓶车，电动车的发展从此停滞了大半个世纪。

电动车在停滞了半个世纪后，从70年代的石油危机开始，以化石燃料为主的汽车就频频遭遇各种冲击，空气污染、油价上涨等等，节能减排成为了共识。

面对节能减排要求，各个厂商也都提前选择了技术储备和尝试，日韩主要挑战混动车、纯电动车以及燃料电池车；欧美厂商则把精力集中在增程电动以及纯电动方向上。

增程式电动车重新进入我们的视线是在2007年的北美车展上，雪佛兰沃蓝达概念车亮相。沃蓝达（Volt）通过独创的Voltec 电力驱动技术，在标准的220V普通家用电源上为其T型16kWh的锂离子电池充电，可以纯电驱动行驶80km，满足日常行驶需求。

在电量不足情况下1.4L发动机将启动，发动机驱动发电机产生电能供给电动机，这样35L的油箱容积可以把Volt再增加约490km的里程，在城市路况下的百公里油耗为1.2升。原理和百年前费迪南德时代的增程电动车原理大致相同。

在雪佛兰率先试水后，不少厂商也闻声而动，2011年法兰克福国际车展上宝马推出了i3纯电车型和增程车型，配备了19kWh的锂离子电池组，电动机采用了带有集成电子装置的混合动力同步机、充电器和发电机，最大输出功率达到125kW，最大扭矩达到250Nm。

增程版还配备了一个0.647L的直列双缸汽油发动机，最大输出功率达到了28kW/5000rpm、峰值扭矩达到了56Nm/4500rpm；变速箱类型为自动变速箱，拥有单级固定传动比。i3增程版0-100km/h的加速为7.9s，综合续航里程285km。

奥迪也几乎同时推出奥迪A1 e-tron增程版，它在纯电动模式下，车辆可连续行驶50km，如果行程超过50km，则可通过安装在行李舱下方的小型发动机对蓄电池进行充电，增加车辆行程。该发动机排量为254ml，峰值转速达到5000r /min，带动可以产生15kW功率的发电机，二者总重仅70kg。

电控系统负责采集目的地、路线概况等行驶数据，以便在需要时自动启动增程发动机，驾驶者还可以根据需要选择打开和关闭增程发动机。增程发动机搭配的油箱容量为12L，设计增程距离为200km。

2014年，广汽传祺也推出国GA5增程版，系统中发动机同样只用来发电而不参与动力输出，但这款车在2016年后就停产了，目前也很难看到它的身影。

上面几款量产的增程式电动车并没有获得市场的认可，都因为销量低迷而逐渐走向停产。某种程度上可以说它们出现的时机不对，在没有限牌限行政策、普罗大众对新能源车还没有认同的情况下，增程式电动车在燃油车面前除了油耗低之外并没有任何优势。发动机的噪音、动力系统切换的平顺性，以及受之影响的性能、能耗以及复杂的散热系统等等，都是它需要面临的问题。

特斯拉的出现，让大家看到了电动车在保证性能的同时还能有不错的续航和充电速度，同时在国家政策补贴下导致了众多厂商集中开发纯电动车。

但是特斯拉基本是处于鹤立鸡群的地位，国内还没有厂家能追上甚至超过特斯拉，也就是说续航和充电依旧是痛点。

那么解决续航和充电时间，增程是不错的方法，但是全球研发氛围一般，雪佛兰沃蓝达、宝马i3等等就是在“先驱”和“先烈”的身份中徘徊着。确实增程车型“失败”的例子非常惨痛，但是在经过纯电动车多年的科普教育之后，大家对增程方案也有了一定的认识。

对于增程式电动车，很多人对它都有一个认识误区，发动机先发电然后让电动机驱动，这不是多此一举吗？

不是多此一举，效率还真是会更高，燃油车在市区走走停停的路况下，内燃机的效率会非常低，这就是燃油车日常开起来很费油的原因。

而增程式电动车的内燃机不直接驱动车轮，跟路况没有太大关系，它只是负责发电。发出来的电直接给到电机驱动车轮，有富裕的话还能充进电池保存起来，整体来看在多数工况下效率都更高，更省油。

目前国内又有两家造车新势力瞄准了增程式电动车，理想ONE和金康SERES汽车是目前为数不多的勇士，其中理想ONE年底也即将交付，实际表现如何我们到时候实测一番。

给电池增配上一个“充电宝”，既能消除续航焦虑又能满足电动车驾驶的优点，在目前国内使用环境下是比较科学的。那么这时候推出增程式电动车会是最好的时机吗，我认为时机已到。

目前国内又有两家造车新势力瞄准了增程式电动车，理想ONE和SERES（赛力斯）汽车是目前为数不多的勇士，其中理想ONE年底也即将交付，实际表现如何我们到时候实测一番。不过对于它们为何选择增程我们也整理了一些采访内容，其中蔚来汽车则主要摘录网络上已有的采访内容。

1. 前面像别克VELITE5、宝马i3等等推出增程式电动车都没有获得规模的市场认可，为什么要选择增程电动车这种技术路线呢？

SERES（赛力斯）：之所以选择增程电动的技术路线，SERES(赛力斯)主要有以下几方面的考虑：从用户诉求端讲，SERES(赛力斯)要用更环保的方式解决里程焦虑的痛点，免除用户里程焦虑是SERES研发增程式技术的初衷，也是SF5车型的卖点之一，能够实现150km（纯电续航）+R（里程无忧）的无限续航。

从能源端来讲，增程电动本质上是靠驱动电机来驱动车辆，增程器只是能量的补给方式之一。在目前来看，增程电动技术是更好的选择，不仅可以做到150km纯电续航行驶的零排放，还可以增程器工作来提升发动机效率提高能源利用率。

从国家战略及汽车行业发展来看，SERES(赛力斯)选择增程电动技术路线，是在国家战略和政策支持下的顺势而为。发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，智能电动汽车是中国汽车产业变道超车的机会点，而在产业政策方面，国家已经明确将增程电动车划归到纯电动领域，PHEV仍属于燃油车范畴，这对增程电动汽车的发展也带来的新的机遇。

此外，增程式电动车除了解决里程焦虑之外，还解决了充电难问题。充电桩是固定充电形式，增程式电动车则是车载移动充电。从企业端考虑，要想保证电动车主用车体验，建充电桩是必要途径，但充电桩是一个烧钱的模式，特斯拉依靠资本市场建设超级充电站，但对中国市场的企业来说，很难复制该模式；其次从用户端考虑，公共充电桩和快充桩是外出时的基础设施需求，但现状却是充电桩数量少且排队充电时间长，甚至在寻找充电桩的半路“趴窝”，导致用户用车体验不佳。而增程式电动车则可以免除用户的充电焦虑，车主不必为找桩和充电浪费时间和精力。

最后是增程式技术渐趋成熟。由于增程式技术的能量传输是发动机到发电机再到驱动电机，那么发动机作为能量源头，其热效率越高，驱动电机接收到的能量提升越明显。五年前发动机最高热效率才30%左右，现在发动机效率则可以达到35%-40%，未来发动机热效率规划达到45%，这将促使增程式技术的普及应用。此外，随着技术发展，SERES(赛力斯)未来发动机还可以被氢燃料反应堆等多种清洁能源替换，真正实现车辆的零排放零污染。

在新形势下应运而生的新能源汽车市场，对于无里程焦虑的需求愈发强烈，市场正在由EV纯电动一枝独秀向REV增程电动、PHEV插电式混合动力、FCV氢燃料电动等多花齐放的态势发展。

出于解决用户痛点，以及自身具备的技术能力，SERES(赛力斯)致力于做增程式电动汽车，增程电动方案全面兼顾了使用场景、车辆性能、纯电特性与成本。

蔚来汽车：理想智造 ONE 要做无续航焦虑的智能电动车，普通的插电式混动技术也能实现，为什么车和家不选择呢？这个问题有两个方面的原因，第一是产品的原因，第二方面是政策的原因。先来说说政策方面的原因，目前国内政策对增程式的归类其实还是有争议的，如何定位纯电动车和插电式混动车？目前有一个很大趋势就是以车辆的驱动源来分类，即车辆全工况下是由电机驱动，则归为纯电动车；如果车辆既能被电机驱动，也能被发动机驱动，则归类插电式混动车。所以按照这个趋势，接下来的增程式电动车有可能被归为纯电动车范畴。目前增程式电动和是属于插电式混动车的范畴，享受跟插电式混动车一样的补贴政策。

而未来有可能会取消对插电式混动车的补贴（目前已经有小道消息出来了），但对纯电动车的补贴政策还会继续持续下去，所以车和家可以说是选择增程电动车第一个赌的是国家补贴转变。

第二个，产品的原因又该怎么理解呢？目前的部分插电式混动车在亏电状态下的驾乘体验跟纯电状态下的驾乘体验下相差相对比较大，而车和家想要做到的是无论车辆在亏电状态下依然能保持接近与纯电动状态下的驾乘体验。当然车和家也承认理想智造 ONE 高速亏电状态的油耗相比普通的插电式混动车有劣势，但考虑到大部分用户的用车场景还是以市区驾驶为主，所以最终还是选择了增程这以技术路线。

此外还是有部分车型例如别克 VELITE 5 做得还是很好的，无论是市区还是高速油耗都非常优秀，并且驾乘体验也很好。不过从上面说到的政策角度来看，还是增程更合适一些。因此基于种种的考虑，车和家最终选择了增程技术。车和家也承认，增程电动车也有高速工况能耗较高的缺陷，但综合考虑之下仍然觉得增程式电动车是最佳的选择。

2. 增程式电动车能解决什么痛点？增程电动车方案是什么？

SERES（赛力斯）：增程电动方案全面兼顾了使用场景、车辆性能与成本，由于车辆行驶过程中全程仍由电机驱动车辆，增程器本身并不直接驱动，带给用户的是媲美纯电的出色性能体验；同时，增程器在电池电量不足的时候可以为电池、电机带来能量供给，从而大大拓展了用户的生活半径，有效解决了用户充电难、里程焦虑和性能衰减的问题。

此外，由于采用增程器作为驱动电机的能量源补充，全车无需搭载大容量电池包即可轻松缓解里程焦虑，同时通过增程器智能的控制电池包电量，可以有效的解决电池包寿命和安全，因此用户对电池安全焦虑等等也能得以解决。

SERES(赛力斯)基于纯电的增程电动方案：SERES(赛力斯)的增程电动产品是基于自主研发的纯电平台进行开发的，采用了和纯电车型同款的三合一高效驱动电机，能够实现峰值功率510kW，峰值扭矩高达1040N•m，可实现百公里加速小于4.8秒，能够为用户带来媲美纯电的性能体验，同时这套SERES（赛力斯）硅谷团队自主研发的三合一高效电驱动系统，极大地提升了车辆的运动性能和操纵性能，有着良好的稳定性。

在增程系统方面，SERES(赛力斯)搭载了一体式车载增程器，采用1.5T涡轮四缸发动机和最大功率90kW永磁同步发电机直连式一体化设计，以直驱供电形式有效避免了能量链条过长带来的能量损耗。这也是目前在增程电动汽车领域里最大排量的内燃机，具有超50万台汽车搭载验证的高度成熟技术和可靠表现。

SERES(赛力斯)的一体式车载增程器基于不同工况的智能增程逻辑，可进行2大模式5种智能工作状态。第一种是纯电驱动模式，电量充足情况下，由电池输出能量驱动电机；第二种是增程模式，包括：1、联合供电状态，在急加速工况下，电池和增程器共同向驱动电机输入能量，保证驱动电机功率需求；2、驱动+充电状态，增程器发电机在直接作用于驱动电机满足动力需求的同时，增程器发电机的剩余电力还可以对电池组进行充电；3、发电直驱状态，当电池电量低于SOC时，增程器介入后直接向驱动电机进行供电；4、供电状态，增程器不仅可以对电池包进行充电，还可以通过V2V和V2L对其他车辆进行充电救援或为生活电器提供电量支持。

相比第一代、第二代增程电动汽车，SERES(赛力斯)增程器由1.5T涡轮四缸发动机和最大功率90kW永磁同步发电机组成，通过发动机带动发电机发电，增程器可以同时供给前后驱动电机和电池包。相比前两代增程技术要么采用小排量发动机要么采用小容量电池，SERES(赛力斯)通过同时采用大排量发动机、高功率驱动电机和大容量电池，完美优化了前两代存在的技术缺陷，在保持电动驾驶性能的同时对NVH做了很大改善。

蔚来汽车：“没有里程焦虑的智能电动车”这句话从一开始就出现在车和家的官网上，而里程焦虑也是目前纯电车的一个最大痛点，而增程式电动车则可以解决这个用车痛点。理想智造 ONE 增程器采用的是一台 1.2T 涡轮增压发动机，由理想智造和东安动力合作研发，并交由东安动力负责生产。增程器的最大输出功率为 100kW，但会日常工作会限制在 60kW 以内的范围。

理想智造 ONE 搭载的是一台 1.2T 的内燃机，但官方将它称为“增程式”，因为它的作用仅仅是用来发电，不参与驱动。在电量不足时，增程式驱动发电机产生的电会优先供给电机驱动车轮，多余的电量再根据实际行驶情况储存到电池上。这里需要注意的一点是，增程式的首要任务是发电给电机供电，而不是发电给电池充电。因为增程式仅仅是负责发电，所以它几乎可以全程工作在高效转速区间，从而保证较低的油耗。

3. 由于车辆全程是由电机驱动行驶，因此纯电动车的一系列驾乘体验，包括动力响应快、平顺性好、性能强等等优点也都同步存在。不过也存在一个问题就是当电量不足时增程器会一直工作，增程器的NVH如何改善和提高？

SERES（赛力斯）：动力结构方面，SERES SF5增程器不驱动车轮，所以没有传动轴、变速器，可以大大减少传到车内的振动。

运行模式方面，在低速状态下，SF5驱动电机主要是由电池供电，具备完全纯电动汽车的加速性、静谧性等NVH表现，并且在低速下，增程器不会启动。

发动机选型方面，SERES SF5选择了国内最成熟且规模量产化的1.5T四缸发动机，在高速状态的增程器工作时，其工作区间主要处于1800-2500最佳工作区间，其产生的振动和噪音也要比普通的燃油车要低，急加速需要的功率由电池补充，不会产生额外的噪音。

车身设计方面，在高速时（一般在100KM以上）主要的噪音来自于胎噪和风噪，得益于SF5车身的流线型设计和外观，风噪也处于同级别车型领先水平。

物理隔音方面，SERES（赛力斯）运用双层隔音玻璃、高吸声降噪材料等处理车舱音噪。

增程适配方面，在增程器工作功率响应、发动机噪声、车速、行驶风噪建立了独有模型算法，有效抑制车内噪声，获得很好的驾乘感受。

整车优化方面，在多元化工作模式下，SERES（赛力斯）还对增程电动系统振动噪音、热管理和系统效率进行优化，通过精准的逻辑控制和整车匹配技术，让增程器始终保持在高效的运转区间，实现了优秀的效能和NVH 水平，将增程器声音控制在适度的水平。

蔚来汽车：坦白来讲振动基本跟电动机没有什么区别，因为没有变速箱来放大，所以振动非常容易控制。剩下最主要是噪音，噪音是两个层面，一方面是优化，增程器本体结构；另外是做隔音，我们自己还是非常有信心。噪音方面，我们明显要小，但没有他们好听，所以我们还在优化噪音的声音的品质，还会有比较长的周期。

我们初步目标是让振动和噪音好于雷克萨斯的 6 缸的 RX450h，长远目标是希望做到让用户无感。

4. 增程车看起来优点很多，但是补贴少，养车成本也相对纯电动车高，如何提升竞争力？

SERES（赛力斯）：在SERES（赛力斯）看来，当下由于充电设备不完善、充电时间过长、纯电续航里程受限等诸多因素，增程电动汽车能够兼顾国家新能源发展战略和现实实施要素之间的不平衡，对现有设施、工厂、加油站的继承性好，对用户需求和用户痛点的把握比较精准。

SERES（赛力斯）的产品具有高质价比。我们最先推出的新电动汽车SF5搭载了国际领先的技术，同时集卓越性能、智慧体验、优良品质于一体，在“中国领先，世界一流”的智能工厂生产，同时具有较强的市场竞争力。在相同配置、相同等级和相同品质的水平下，SERES SF5相比外资品牌传统燃油车价位相当、但电动优势能为用户带来更优异的驾乘体验，相比外资品牌电动车也在保持同等驾乘体验的基础上有着明显的价格吸引力。

同时，在用户使用方面，我们的增程电动相比PHEV和燃油车有着更低的养车成本和能耗费用，同时还拥有堪比纯电的驾驶乐趣，这也是我们增程电动汽车的竞争力所在。

蔚来汽车：我们都知道纯电动车还有一个大的痛点，那就是在冬季开暖气的情况下，车辆续航里程会大幅衰减。例如在 -10℃ 的环境下，特斯拉 Model X 的衰减达到了 30%，而增程式电动车由于增程器的存在，可以很好的改善这个问题，在相同的 -10℃ 的环境下，可以把里程衰减控制在 5%。

为了解决冬季续航衰减的痛点，工程师在理想制造 ONE 内部设计了一套非常复杂的热管理系统，包括有三套夜冷机构。一套贯穿整个动力系统、一套是空调夜冷机构、还有一套是电池的热管理系统。这三套系统可以两两甚至全部打通进行热交换，从而保证各个零部件都能工作在最佳的温度区域。

作者 | 皆电 周师兄