導讀：為了解決純電動車的這些問題，增程式電動車正在成為一種可能的方案。目前市場上采用的增程器主要是由內燃機、發電機及其控制器的簡單組合，存在體積大、重量重的特點，勢必影響整車的經濟性能。而增程器系統的集成化開發則能較好地解決相關問題。
1、增程式電動車動力系統結構特點
本文所指增程式電動車配有車外充電功能，由內燃機帶動發電機發電，電能通過控制單元傳到儲能元件，再傳輸給驅動電機驅動車輪。其與插電式混合動力主要區別在于，前者為小功率內燃機帶發電機加適當電量的電池;而后者的內燃機功率一般比較大，電池電量較少。
增程式電動車的核心部件就是增程器輔助動力單元系統(APU)，其主要由內燃機、發電機及發電機控制器組成，如下圖所示。
2. 增程器系統集成化方案
目前，市場上大部分增程器還是將內燃機和發電機通過安裝法蘭聯軸器或扭轉減振器等中間連接器的方式簡單組合裝配，電機控制器也獨立在系統之外。造成增程器的重量和體積也是簡單相加，而且增加了中間連接器的重量。本文介紹兩種集成化方案。
2.1 內燃機－發電機的集成
內燃機和發電機之間的傳統連接方式如下圖(a)所示，主要有聯軸器或扭轉減振器等部件。增程器系統雖然實用、可靠，但不符合車輛輕量化、集成化的要求。
而取消聯軸器或扭轉減振器等中間連接器，通過合理設計使內燃機曲軸和發電機轉子一體化集成的方案則能夠實現系統的輕量化、集成化，如上圖(b)所示。
以玉柴、斯太爾等內燃機廠家為代表的企業，因其有完善的內燃機動力總成設計以及試驗等能力，從而在增程器內燃機和發電機一體化設計的集成開發方面已經推出了相關產品。該類產品的技術特點如下:
1)采用集成飛輪式電機設計，電機轉子代替原內燃機飛輪直接與內燃機曲軸連接。
2)發電機外殼和內燃機飛輪殼一體化設計，電機定子裝在其中。
3)內燃機由于取消了傳統飛輪、齒圈、飛輪殼、扭轉減振器以及啟動電機，與傳統方案相比，內燃機和發電機總成軸向尺寸可以縮短超過100mm。
4)此種集成化方案使增程器系統減重約10%，燃油發電效率相比獨立發電機高19%以上。
2.2 發電機及電機控制器的集成
目前市場上大部分電機與其控制器均為獨立部件，如圖3(a)所示。但在電動車輛主驅動系統設計上也出現了電機與電控或減速器的集成產品 。因此在增程器系統的集成化開發上也可以借鑒相關思路，實現發電機及其控制器的集成設計。如蘇州達思靈公司就開發出了這樣的增程器，如圖3(b)所示。其技術特點如下:
1)發電機和控制器一體化設計，減少中間的電路和水路連接接口，取消高壓電纜，有效改善EMC性能。
2)控制器和電機散熱水路合并，以及兩者殼體的一體化設計，減少水路連接接口，可以簡化外型結構，有效縮減總成體積。
3)此種集成化方案使整個增程器系統減重約4%。
2.3 三合一集成方案
結合上述兩種集成方案的結構特點，本文提出一種內燃機、發電機及其控制器三合一的集成方案。該方案極大縮減增程器的長度、減小增程器總成體積和重量，節約油耗及電耗，同時能有效改善增程器的EMC性能。但該方案需要內燃機和電機一體化設計、同期標定開發，而目前國內內燃機和發電機研發制造企業分別獨立，因此要將內燃機和發電機作為一個整體開發，需要內燃機和電機專業廠家進行聯合研發。
3、 小結
基于車輛輕量化設計以及經濟性的目標，開發集成度高、體積小、重量輕的增程器是發展方向。增程器的集成開發方案由于內燃機和發電機技術專業的不同，其集成方式和程度也有所不同，需要大家發揮各自的專長精誠合作、共同開發。
來源：發動機技術
