2023年3月22日,“重庆市汽车产业商会成立大会暨重庆汽车行业第34届年会(成渝汽车科技与供应链博览会)”在重庆市召开,与会嘉宾围绕汽车产业数字化变革、智能和新能源技术创新等进行分享和交流。盖斯特管理咨询公司总裁何伟受邀发表了“增程式电动汽车的发展趋势”的主题演讲。他在分析中国新能源汽车市场及技术路线发展趋势的基础上,重点讲述了增程式汽车(REV)总体设计纲领、增程式汽车特色、增程式汽车关键部件的设计与开发思路。
一、中国新能源汽车市场技术路线趋势预测
何伟认为,未来中国汽车市场仍将保持稳健增长态势,汽车销量预计在2025年、2030年分别达到3000万辆、3500万辆规模。总体上看,市场将呈现K型增长,一方面总销量在逐渐上升,另一方面燃油车份额在快速萎缩。新能源汽车份额不断扩大,新能源加速取代燃油汽车。未来10-15年内新能源汽车技术路线将呈现多元化趋势,各种技术路线均有一定的发展空间。
中国新能源汽车市场持续引领全球。新能源乘用车市场结构将由哑铃形逐渐变为纺锤形,市场份额逐步向中间价位主流市场集中。对于车企来说,布局不同的新能源细分市场,应慎重选择合适的技术路线。
“基于对用户需求、技术路线特点、电池技术进步趋势的研究,我们预测未来REV技术路线在20万元以上的中高端汽车市场(尤其是高端汽车市场)上有较大的增长空间。预计2030年REV在高端市场的份额将达到25%。在10万-20万元的中端市场,REV将面临BEV(纯电动汽车)、PHEV(插电式混合动力汽车)的双重竞争挑战,而其在中低端市场竞争力有限。总之,REV未来仍有一定的发展空间,但是车企需要围绕核心应用场景在细分市场布局。”何伟说。
二、增程式汽车技术趋势及开发策略
整车企业应重点关注增程式汽车产品开发。需要注意的是,REV总体设计不仅仅是增程器的问题,还涉及到动力架构设计、关键零部件支撑和控制策略优化等,因此REV总体设计纲领中必须包括增程架构、技术方案和控制策略。
具体来说,增程架构中应具备直驱电机功能,同时必须开发专用增程式发动机,因为这是影响效率和成本的关键要素;在技术方案上,电机决定整车性能上限,应依据产品定位进行选配。而发动机和电池组合决定产品的动力性、经济性和空间布局;在控制策略上,应充分借助电池,控制发动机高效运行,尽可能减少增程器启动,避免电池亏电,以便最大化发挥增程器的作用。
也就是说,硬件组合是“肉体”,决定产品的成本和性能极限,而控制优化是“灵魂”,决定产品能否发挥出最高效率和最佳性能。只有做好总体设计纲领,才能在REV研发上提高总体效率、降低系统成本及保证整车性能。
对比REV与燃油车(ICV)、PHEV、BEV四种不同的动力方案,可以看到:REV在使用成本、效率和性能等方面优于燃油车;与BEV相比,REV弥补了续驶里程不足的问题,可满足多数场景需求,且成本更低;与PHEV相比,REV纯电工况更广、体验更好,但在燃油经济性和高速路况动力性上仍有一定差距。综合来看,虽然REV并非所有动力型式中效率最高、性能最好、成本最低的技术方案,但是它是能够让企业参与差异化竞争的、有特色的一种技术路线。
在REV关键部件设计与开发思路上,技术成功的关键要素在于优异的纯电体验感和较好的燃油经济性,这意味着产品开发必须兼顾整车高低功率下的燃油经济性和高功率下的动力性。因此必须把握住两个要点:
一是增程式专用发动机是核心。专用发动机设计应以减少可变机构为导向、以提高局部高效工况(甚至最高热效率)为目标,从传统可变全域工作的发动机转变为定点高效工作的专用发动机;
二是控制策略优化是关键。控制策略应避免亏电影响动力性能,因此需要选择合适的发动机启动时间,根据整车工况进行调整,保证动力性指标。同时要尽可能保证动力系统处于高效运行的状态,在高速行驶时通过电池补电使发动机在更高效率工况下工作,以改善高速油耗状况;同时低速行驶时的多余电量用于给电池充电,来提高低速效率。总之,有竞争力的增程式技术必须依靠高效增程式发动机和不断优化的能量控制策略。
综上所述,在中国汽车市场K型分化的大背景下,新能源汽车技术路线将呈现多元化发展趋势,各种路线均有一定发展空间。REV以纯电体验更好、没有里程焦虑、成本较低的特点,未来在中高端汽车市场具有较大的增长空间,因此成为整车企业打造差异化产品、参与市场竞争的一种技术路线。需要强调的是,车企在REV总体设计应从整车体验出发设计动力架构,以打造增程器高效专有发动机为基础,以核心体验为目标持续优化控制策略,并努力将其做到极致。只有实现更好的纯电体验和更佳的燃油经济性,才能使REV产品具有强劲的市场竞争力。