作者：Ella
近年来，我国电动汽车已经占到世界市场份额的 50％以上。但是，电动车的里程焦虑一直困扰着消费者。增程式系统的开发大大缓解了消费者的里程焦虑，但是又带来新的困扰，即其效率的问题。
在传统的印象中，由于增程式系统需要先经过油转电，电再转换为动能，其转换链路相比燃油车更长，功率损耗理应大于传统的燃油车。但是实际情况真的是如此吗？
增程式混动系统为何省油
天际推出的 iMES 增程式混动系统，采用全球首款量产飞轮转子一体式增程器，其核心部分搭载有东安动力 M15KE 增程系列产品。该产品曾获第二届中国源动力潜力先锋、2020 年黑龙江省科学技术成果等业界奖项。而最最重要的是，这款屡获大奖的增程式系统产品，使其整车能耗表现极佳，NEDC 油耗只有 4.9L/100km。
对比奥迪 Q7，其 NEDC 油耗在 8.5L/100km，宝马 X5 的 NEDC 油耗为 7.9L/100km。而以节能省油著称的日系车雷克萨斯 RX 混动车型 NEDC 油耗为 6.7L。
那究竟是什么原因让天际 iMES 增程式混动系统可以将油耗控制到这么低？比传统的燃油车混动车都有更显著的优势呢？
这首先和中国的道路交通状况，也就是我国汽车的行驶工况有关。根据《中国汽车行驶工况》国家标准意见稿，中国的车辆主要运行在低速和中速区间，低于 70km/h 速度的占总里程比例大于 85%，超过 80 km/h 的比例非常低。
实际工况中，汽车在 70km/h 匀速行驶时，其需要克服的阻力功率只有在 7kw 左右。汽车在 120km/h 匀速行驶时，需要克服的阻力功率大约在 26kw。
因此大部分时间运行在低速和中速区间的中国车辆，其需要的功率都相对较低。
这是一张汽车的万有特性图，这张图非常重要，它可以反映发动机的综合性能，可以看出不同转速不同扭矩下发动机的燃油消耗等各类性能情况。
图中多条灰色的圈圈线代表着燃油消耗率的等值线，单位是 g/kWh，代表发动机对外做功 1kWh，即 1 度电时，需要消耗的燃油量。数值越低表示消耗的燃油越少，也就越是节能。可以看到这个燃油消耗线是一圈一圈的，中间低，越往四周数值越高。也就是中间的油耗低，外周油耗高。
而对于中低速模式下，功率往往较低，车辆大部分时间的需求功率在 10kw 以下，对应着图中的左下角黄色区域，对应着外周的高燃油消耗率区。在该区域发动机采用奥托循环，运行热效率低，油耗高。而城市车辆运行的大部分情况都落在这个区域，这也是为什么我们会看到 1.8 吨的传统车的油耗基本上都在 8-10L/100km。
当只有运行在高速模式下，在车速超过 100km/h 以后，整车需求功率大于 20kw 了，传统的燃油车的能耗才会从黄色区域移动到中心的红色区域，也就是汽车低能耗区。
显然，根据 “中国工况” 的研究，中国道路汽车大部分时候的需求功率都在 10kw 以下。所以运行在红色低能耗区少，而处于黄色的高燃油消耗区域的情况多。
在上面的万有特性图中，还有一条红色的虚线代表着发动机的最经济运行线，它是由发动机在不同功率下面的最低能耗点连接汇聚而成。当汽车运行在该线上时，汽油可以得到充分燃烧，以其最高的利用率提供动力，是汽车运行最经济最节能的线。但是对于传统燃油车而言，由于负荷无法随意调节，因此一般车辆无法运行在该最经济运行线上。
而对于增程式电动车来说，由于发动机转速与车速解耦，发动机可以自由工作在任意转速，因此可以始终保持在最经济线上运行。即使增程式虽然经过了从油转电再转动力的转换损失，但在 10kw 以下的工作区域，增程式的效率仍然大大高于直驱的效率。这也就是为什么增程式电动车可以做到比燃油车更低能耗的原因。
另一方面，对于插电式混合动力车型，虽然可以使用并联让发动机直驱车辆，但是 70km/h 以下，整车需求功率非常小，通常在 7kw 以下，此时直驱时发动机仍然在非常低的效率区工作，也就是上图中的黄色区域。
在这种状态下，如果想要移动到红色的高效区，则需要使用发动机先发电，然后再电驱动整车行驶。但是，混联或并联式的结构，发动机驱动发电机发电，都要经过齿轮传动，这里又增加了效率损失，增加了能耗。
将汽车的常用区域和高效区进行对比，也可以看到，在能耗方面，燃油车 > 插混 > 增程。
另一方面，电动车往往配置有动力回收装置，而在走走停停的市区，这部分节省的能耗也不容小觑。两者综合，让增程式更符合节能减排的目标，能量利用效率高，耗油量低。
对比几家主流的增程式电动车的综合续航里程：
NEDC 是欧洲的标准，CLTC 是中国的标准。CLTC 实际测试的里程值都会高于 NEDC，可以简单打 9 折换算到 NEDC。
天际 iMES 增程式的功率跟随系统
作为增程式系统里面的佼佼者，天际 iMES 系统尤其值得研究。
在天际 iMES 智慧增程系统中，提到能量管理采用功率跟随，即发即用。
所谓功率跟随就是通过控制发动机转速和扭矩，调整发动机功率可以始终保持在最经济运行线附近。根据天际在 2020 年申请的专利可以看到，该专利的发明目的在于，以燃油量最小为优化目标，使发动机工作在最优燃油区域，同时兼顾共振噪音性能及排放，保证增程器工作在最优点。
其实际执行包括 6 个步骤：
1）确定整车需求功率；
2）根据整车需求功率及增程器的当前功率，结合工况表，获取发动机最优油耗区域与发电机转化效率最优区域的交集，剔除掉固有共振频率点，获得增程器的目标功率；
3）将增程器的工况由当前功率调整至目标功率；
4）根据目标功率和实际功率计算功率修正值；
5）根据修正值进行修正，得到实际执行功率；
6）根据实际执行功率，确定转速和扭矩，并控制电机根据该转速和扭矩进行工作。
根据天际汽车专利中的万有特性图，黑色圈部分为万有特性图中最佳经济线附近的范围。在结合了发电机转化效率曲线，并剔除掉固有共振频率以后，最终确定 5 个点为增程器工况功率点，即 P1,P2,P3,P4,P5。
增程器将围绕这 5 个点进行功率跟随和调节，从而保证始终运行在最优油耗区域。
可以看到这 5 个工况点涵盖了发动机转速从 1400 到 4000 的范围，功率包括 6km/h 到 40km/h。前面提到，低速模式基本功率需求在 7km 及以下，100km/h 以上的高速模式，整车需求功率大约在 20kw 以上。所以该工况表可以覆盖从低速到高速运行的各类模式状态。
天际 ME5
ME5 是天际汽车第二款量产车型，定位于 A + 级新能源 SUV。车身长宽高尺寸为 4580 X 1915 X 1635mm，轴距 2750mm，配备有 2㎡+ 全景天幕和 21 寸大轮毂。在智能化方面，天际 ME5 配备了 L2 + 级自动辅助驾驶搭配全自动泊车系统，以及人脸识别、智能迎宾、全双工智能语音助手。当然，其最大的特色和优势，还是在 IMES 智慧增程式系统。号称是 A + 级 SUV 增程式电动车内同级无对手。
在整车造型上，天际 ME5 整车造型由前保时捷的主设计师设计，外形上偏运动造型，logo 灯和尾灯都采用贯穿式设计，也是当前车企比较喜欢采用的设计语言。底盘方面，ME5 由全球最大独立赛车和技术服务厂商英国 prodrive 操刀，驾驶感受一流。
天际目前拥有湖南长沙工厂和浙江绍兴工厂两大工厂。ME5 的产线位于长沙匠心智造工厂，具备有年产 6 万辆新能源乘用车的生产能力。此外，天际和京东开展深度合作，融合京东产品生态，在数字化营销、智能产品深度定制、智能出行生活开展合作。目前 ME5 在售的有三款车型，京选好车天际 ME5 1012，市场指导价在 15.99 万元，京选好车天际 ME5 1012 PRO，市场指导价在 16.99 万元，以及新推的 ME5 周年限量版，市场指导价 13.88 万元。
电动势有话说
虽然增程式电动车在中低速模式下表现优异，但是其在高速域下表现不佳。特别是在高速跨城行驶时，当车速超过 100km/h 以后，整车需求功率大于 20kw。这个时候就进入了发动机的高效区，传统的直驱效率在这个情况下就显现了它的优势。这是增程式电动车无法比拟的。
但是另一方面，结合我们国家的实际使用工况和环境，目前中低车速占了 85% 以上。根据 CLTC 制定过程中采集到的全国具有代表性的 41 个城市的将近 3278 万公里实车速度信息的统计，低于 70kph 速度的占总里程比例大于 85%。这就意味着在这些里程下，采用增程式，以油发电，才是最高效的动力模式。
换句话说，增程式汽车体现了一种取舍之道，是牺牲了在高速下的油耗性能下，换取中低速的综合动力优势。这种取舍，是一种平衡。
很多人不清楚，不少增程电动车车主日常都是纯电行驶，很少用油，只有临时出远门才会用油，所以现在的增程电动车实质上扮演着 “电动车” 的角色，尽管它的纯电续航在 200 公里以内，但作为日常使用是绰绰有余的，月销几万辆的五菱 MINI 也就这个续航，当然了，续航肯定是多多益善，这也是为什么一些新上市的增程式电动车会进一步提升纯电续航里程，甚至直接拉到 300 公里（哪吒 S）。
