插混和增程谁更高级？

　　从技术角度论，谁效率高，谁就更高级。

　　虽然坊间时有争论，但业界早有定论：插混效率比增程高。

　　这个定论适用于现阶段。随着技术演进，插混极有可能会减去直驱，最终归于增程——不过，需要搞明白的是，彼增程非此增程，我们现在看到的理想、问界等品牌使用的增程技术，仍比插混低一等级。

插混多了个“直驱”

　　现在插混的概念有点乱，实际上，增程式也是插混的一种。

　　什么是增程式？

　　增程，就是增加电动汽车的续航里程。电动汽车跑不远，那就加一套发动机和发电机，在电量快撑不住时，能发电给车子续命。这种发动机又名“增程器”。

　　最简单的增程式，就是当年宝马i3上用的那种。电动车宝马i3有个增程版本，装了一台摩托车用的650cc双缸发动机，在电池耗到一定程度时启动发电。

▲宝马i3曾推出增程版本REx（右前翼子板上有加油口）

　　这类增程式属于“弱增程”，发动机、发电机功率都小，车子一旦进入增程模式，性能明显下降。弱增程的功能是避免电动车亏电趴窝，支撑车子开到充电点。

　　发动机带着发电机发电，再供给电机去驱动车子，这不就是“串联式混动”吗？

　　没错，发动机→发电机→电机，这一串操作就是“串联式混动”。

▲串联式混动示意（图据日产汽车）

　　如果用上“大发动机+大发电机”，发电量足够大的话（通常以发电功率超过驱动电机功率一半为佳），增程模式下的性能也不弱，这就是理想和问界车型上用的“强增程”。

　　如果发动机不但可以发电，在必要时候还能直接驱动车子，这就多了两个模式：“发动机直驱模式”和“发动机驱动+电机驱动”的并联模式，这种混动又叫“串并联混动”。

▲串联、并联混动示意图

　　简单来看：

　　增程=电动+串联混动；

　　插混=增程+并联+发动机直驱。

插混比增程效率高多少？

　　和增程式（串联）相比，插混（串并联）的发动机不但要发电，还要直接参与驱动，这会不会是画蛇添足？

　　先看两个权威评价。

　　中科院院士欧阳明高在去年的“中国电动汽车百人会论坛”上，专门就这个问题有如下发言：

　　“串并联的插电混动，包含了增程式的功能，比增程式功能更丰富，油耗更低”。

▲中科院院士欧阳明高认为插混在技术上优于增程

　　北京航空航天大学徐向阳教授团队对各类混动技术做了专项研究，其中一个结论是：

　　“串并联混动系统的燃油经济性，明显优于串联混动系统”。

　　换句话说，插混的油耗明显比增程低。

　　油耗能低多少？大约是7%。

　　具体来看，车型越大、车速越高，插混的优势越大。在高速工况下插混优势最明显，油耗能低10%左右。

▲北航徐向阳团队研究认为串并联比串联混动优势明显

　　不论油耗差出7%还是10%，从汽车技术角度看，是一个相当大的差距，或者说，存在明显技术代差。可见插混比增程多个直驱，并非多此一举。

“强增程”为什么省油？

　　“强增程”是个很神奇的技术，既有电动汽车的凌厉加速，还比燃油车省油。如果和同等性能的燃油车比，省三分之一油也不在话下。

　　很多人想不透一个问题：发动机带着发电机发电，再供给电机来驱动汽车，中间明明绕了个弯儿，凭什么比直接驱动汽车更省油？

　　这先要明白什么是发动机热效率。

　　所谓发动机热效率，是说汽油燃烧产生的热能，有多少转化成了动力。汽油发动机的最高热效率通常是百分之三十几，也就是说有最多有三成多的热能变成动力。

　　注意，这是“最高热效率”。发动机运转时热效率的高低，与转速和负载都有关系，燃油车实际运行时的平均热效率，大概在25%左右。

▲在不同转速和扭矩输出下，发动机的热效率差异很大（图来自网络）

　　燃油车的发动机很辛苦，要应付起步、加速、低速、高速、轻载、重载等各种工况，大量时间是在低热效区间工作。

　　“强增程”的发动机只管发电，和驱动轮没有机械连接，系统可以自由控制发动机的运转。这种发动机不需要应付复杂工况，一是热效率可以设计得更高，最高热效率轻松达到40%以上；二是大部分时间能在高热效率区间工作；三是工作强度低，发电之余有大量休息时间（有电池当蓄能池）。

　　同时，发电机和电机的效率也很高，大部分时间效率都在90%以上。

▲电机效率能轻松维持在90%以上

　　增程式的能量看上去是走了弯路，机械能转电能再转回机械能，但发动机能长时间在高效区间工作，并且机械能和电能之间的转化效率很高。而燃油车就很悲催，发动机动不动就偏离高效区间，加上变速箱又损耗一部分动力，算总账的话，反倒比增程式费油。

加直驱有什么用？

　　混动技术省油的诀窍，藏在一张图中。

　　看明白这张发动机热效率图，一切豁然开朗。

　　再说一遍：发动机的热效率，不但和转速有关，还和负载有关。所有的混动技术，无非是想方设法去控制发动机转速和负载，尽量让发动机在高效区间工作。

　　一般来说，发动机在2000到3000转，负载也较高的时候，效率最高。

▲混动技术通过控制发动机转速和扭矩，尽量让发动机维持在高效区运转

　　增程式（串联混动）的发动机只管发电，跟车轮之间没有机械连接，转速和负载都能在一定范围内灵活控制。

　　如果车子功率需求大，发动机高转速、大负载发电才能满足电机驱动的时候，电池就放电补充，把转速和负载压一压；

　　如果车子功率需求小，低转速、小负载发电就能满足的时候，就把转速和负载提一提，发的电用不完就存到电池里。

　　有电池帮忙“削峰填谷”，发动机就能维持在高效区间工作。

　　但也有一些特殊情况。

　　比如车子在中高速巡航时，如果让发动机直接去驱动车轮（通过合适的齿比），也能恰好落在高效区间。这种时候，再走一遍发电、电驱、电池充放电的流程，就多了几次能量转换过程，考虑到中间的电气损失，反倒不如直驱效率高。

▲发动机发电、电机驱动的串联模式示意（图据本田汽车）

▲发动机直接驱动模式（图据本田汽车）

　　插混在增程基础上加个直驱模式，照顾到的工况更全面，账算得更细，系统效率更高。

什么时候直驱会消失？

　　燃油车的发动机，疲于应付各种工况，需要在各种转速和负载下提供动力，在高热效区的逗留时间少，自然费油。

　　各路混动技术，不管属于什么流派，努力方向都一样：尽量把发动机转速和负载的范围收缩在高效区。这个范围越小，效率就越高。

　　最差的是“面工况”，也就是发动机在运转时，转速和负载的组合比较随意，像冲锋枪搂一梭子扫一大片，浪费子弹是必然的。

▲在低转速、低负载等工况下，燃油车的发动机严重偏离高燃效区（图据日产汽车）

　　中等水平的是“线工况”，发动机在运转时，转速和负载的组合能控制在高效区的一条线上，这就像点射，命中率明显提高。

▲混动技术可以把发动机工作点控制在高燃效区（图据日产汽车）

　　最理想的是“点工况”，发动机的转速和负载控制在燃效最高的一点上，这就好比是狙击，一枪解决问题。

▲混动技术的理想境界是让发动机“定点运转”（图据日产汽车）

　　目前的增程和插混都在努力实现更好的“线工况”，随着技术进步，“线工况”缩小、缩小、再缩小，发动机的“定点运转”就呼之欲出了。

　　发动机“定点运转”是混动最高境界，真到这个境界时，直驱就该退出江湖了。道理很简单，直驱时，发动机和车轮机械连接，同步转动，根本没办法“定点运转”。

目前的增程水平如何？

　　在理想、问界等品牌推动下，增程近几年成为一种热门混动技术。

▲理想汽车带火增程技术

　　“新势力”偏爱增程技术的原因正如欧阳明高所说：

　　“你要说技术门槛，肯定是插电混动（比增程）要高，所以一般新造车势力不会选择插电混动”。

　　增程式的优势，是结构和控制都相对简单，成本也低。劣势是在中高速巡航等工况下效率差一些，在超高速、爬坡等工况下电机负担大容易过热。有人觉得效率低点、油耗高点也不算什么，但对于汽车技术演化来讲，这百分之几的油耗差，意味着技术上的明显代差。

▲问界等新晋品牌也偏爱增程技术

　　这正如发动机的热效率，每提高1%都极艰难，但谁能说这1%的进步无关紧要？
插混到底会不会演变为增程（当然，不是现在意义上的增程）？最终还是要看发动机热效率。

　　发动机的热效率和性能在某种程度上是矛盾的，推高热效率，会影响到动力。混动车的发动机逐步从驱动负担中解脱出来，甚至完全不参与驱动，可以放弃一些性能去追求更高热效率。当热效率推高到一定程度（比如50%），发动机就只适合“定点运转”，再想直驱也力不从心了。

　　高热效发动机+定点运转，未来的增程技术很值得期待。北航徐向阳团队的研究表明，发动机热效率提高5%，混动系统的能耗能降低11%——终极版的增程技术，油耗表现一定很惊艳。

　　转载自傅雪峰微信公众号