增程式电动车一定要用传统的汽油发动机驱动发电机来发电吗？

增程式本身就是为了弥补电池的储能与充电能力不足，而通过使用高能量密度燃料和驱动方式的其他动力来源都可以作为增城器。对比常用锂电池中能量密度最高的三元锂电池，汽油的能量密度是它的58倍。即便考虑汽油发动机的热效率损失，也是一个量级的差距。而且汽油是一种可以在常温常压下以液态存储的完美燃料。这是汽油发动机能够作为电动汽车增程器的基础。这背后的化学基础，请参考我之前的回答，避免对这个答案的主线带来干扰：究竟是什么限制了电池的容量？首先，我们从大的形式来说，来谈什么还可以作为增程器：从能量转换效率的角度来说，效率最高的增程器是氢燃料电池所有的氢燃料电池汽车，都是增程式。氢燃料电池的发出功率对比车辆的电驱输出功率越小，带电池量越大，那么就越接近充电宝式的增城器。也就是说增程器发出的电更多的先冲到电池里面，然后电池再输出到电机中。中国过去很多氢燃料电池大巴就是这样的，很大的一辆车，就带一个30kw - 60kw的燃料电池就够了。这样的增程器控制比较简单，燃料电池基本上启动了就是稳定输出峰值功率就好了。优点是简单，缺点是电力多次进出电池，转换损耗大。氢燃料电池的发出功率对比电驱的输出功率比值越大，带电池量越少，那么车辆就越接近直驱式增程。这种增程办法，燃料电池发出的电更多的直接到电驱，电池作为一个补充。这样的系统要求对燃料电池的控制非常灵活，电堆的输出响应也很快，难度比较大。这样的优点主要是转换效率更高。比较典型的代表丰田的Mirai。2.燃气轮机也可以做到最高转换效率超越汽油发动机，但是局限性很大燃气轮机在车辆上的应用最早可以追溯到1940年代，英国的罗孚公司在1949年基于他们在1945年制成的罗孚燃气轮机上，打造了世界上第一台真正意义上的燃气轮机汽车：罗孚 P4 Rover 75。罗孚公司曾经把这种动力称为“未来动力”，但是这项技术并没有发展下去。第一代燃气轮机汽车的点火转速达到3万转，在当时的工艺条件下，批量民用车辆的转速达到这个水平是很危险的。首台车辆的工程师驾驶员都在提心吊胆如果燃气轮机失效，高速飞出的金属碎片就会像子弹一样直接打穿他的身体。真正现代意义上的微型燃气轮机的研究是从1970s年开始兴起的，最早是为了分布式能源的需求。我在上大学的时候，有一个课题就是做微型燃气轮机的调研，那时候研究的方向是跟踪国外在小的军事单位甚至单兵领域应用的情况，谁能想到快20年后我在网站上回答这个问题。微型燃气轮机的成熟型号最早被应用在军事领域，例如在1981年，美国的微型燃气轮机轮机公司就开始为爱国者导弹的战斗系统提供供电系统，当年就交付了超过2000台。通过80年代的逐渐完善后，微型燃气轮机在90年代越来越成熟而且在民用领域广泛商业化，并引起了汽车公司的高度关注，克莱斯勒、菲亚特、福特、通用、梅赛德斯-奔驰、沃尔沃都进行了基于微型燃气轮机的混动系统的开发。上图是福特公司在2009年发布的一款微型燃气轮机PHEV混动车型，其实就是增程式。因为高达70000转的燃气轮机不可能直接机械连接到车轮上。燃气轮机作为汽车增程器的技术没有能够继续成熟发展的原因其实还是很直白的。汽油机的发展已经非常成熟了，燃气轮机如果要实现高能量转换，那么必须要实现更高的燃烧温度和超高的转速，一般70000-90000之间（是9万转，你没输错0的数量）。噪音、震动、零部件的安全性（任何机械结构，当转速超过1.5万转，对于轴承的设计和制造要求都是指数性的上升）、密封的要求等都超过了一般民用品能接受的程度。前几年有一些汽车初创公司将新一代的微信燃气轮机再次作为增程器的方案拿来炒作，很多网站也把微型燃气轮机增程器写成了汽车工业的未来。这其实并不是汽车公司的发展成果，而是微型燃气轮机自身的发展。不过我个人认为微型燃气轮机无论是目前的效率（肯定不如大型燃气轮机），还是如此高速的机械结构在车用上带来的风险与运行困难，将燃气轮机放在工作条件复杂的移动端都不是一个好主意。然后我们来谈谈燃料类型，其实这个比较简单。同样是内燃机的压燃式柴油机当然可以作为增程器，而且有很多类似产品。柴油机的主要问题一方面是噪音和震动的问题，另一方面是燃料获取的问题，特别是在中国。中国当年错过了欧洲车用高效柴油机应用的浪潮，一个很大的原因是城市很难拿到高品质和稳定供应的柴油。柴油优先供给军事领域，然后民用的柴油品质比较差，用在农用机械和低速重载的货车上。事实上过去中国的柴油是如此至少，以至于中国的中小型运输车辆很大的比例以及很长的时间是使用汽油的。除了常见的柴油和汽油，使用天然气、甲醇、氢气和氨气也是未来的发展趋势。这些燃料的共同特点是燃料本身属于低碳替代燃料，而且都可以通过电解水后进行电子合成，或者通过生物合成的方式来制取，主要是为了未来的碳排放控制的角度。如果没有碳排放控制的需求，汽油依然是人类历史上发现的民用交通工具最完美的燃料，没有之一，而且刨除地缘政治因素，绝对储量本身在200年尺度其实完全可以说是取之不尽用之不竭，基础设施广泛，燃烧适应性好。这也是为什么汽油发动机成为传统民用乘用车的动力王者的原因。来源：知乎 www.zhihu.com 作者：JackyQ 【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载此问题还有 16 个回答，查看全部。延伸阅读：增程式新能源汽车，更适合用哪种发动机？增程式发动机与传统发动机有什么区别？

Jul 7, 2022 - 20:00

增程式本身就是为了弥补电池的储能与充电能力不足，而通过使用高能量密度燃料和驱动方式的其他动力来源都可以作为增城器。

对比常用锂电池中能量密度最高的三元锂电池，汽油的能量密度是它的58倍。即便考虑汽油发动机的热效率损失，也是一个量级的差距。而且汽油是一种可以在常温常压下以液态存储的完美燃料。这是汽油发动机能够作为电动汽车增程器的基础。这背后的化学基础，请参考我之前的回答，避免对这个答案的主线带来干扰：

究竟是什么限制了电池的容量？

首先，我们从大的形式来说，来谈什么还可以作为增程器：

从能量转换效率的角度来说，效率最高的增程器是氢燃料电池

所有的氢燃料电池汽车，都是增程式。

氢燃料电池的发出功率对比车辆的电驱输出功率越小，带电池量越大，那么就越接近充电宝式的增城器。也就是说增程器发出的电更多的先冲到电池里面，然后电池再输出到电机中。中国过去很多氢燃料电池大巴就是这样的，很大的一辆车，就带一个30kw - 60kw的燃料电池就够了。这样的增程器控制比较简单，燃料电池基本上启动了就是稳定输出峰值功率就好了。优点是简单，缺点是电力多次进出电池，转换损耗大。

氢燃料电池的发出功率对比电驱的输出功率比值越大，带电池量越少，那么车辆就越接近直驱式增程。这种增程办法，燃料电池发出的电更多的直接到电驱，电池作为一个补充。这样的系统要求对燃料电池的控制非常灵活，电堆的输出响应也很快，难度比较大。这样的优点主要是转换效率更高。比较典型的代表丰田的Mirai。

2.燃气轮机也可以做到最高转换效率超越汽油发动机，但是局限性很大

燃气轮机在车辆上的应用最早可以追溯到1940年代，英国的罗孚公司在1949年基于他们在1945年制成的罗孚燃气轮机上，打造了世界上第一台真正意义上的燃气轮机汽车：罗孚 P4 Rover 75。

罗孚公司曾经把这种动力称为“未来动力”，但是这项技术并没有发展下去。第一代燃气轮机汽车的点火转速达到3万转，在当时的工艺条件下，批量民用车辆的转速达到这个水平是很危险的。首台车辆的工程师驾驶员都在提心吊胆如果燃气轮机失效，高速飞出的金属碎片就会像子弹一样直接打穿他的身体。

真正现代意义上的微型燃气轮机的研究是从1970s年开始兴起的，最早是为了分布式能源的需求。我在上大学的时候，有一个课题就是做微型燃气轮机的调研，那时候研究的方向是跟踪国外在小的军事单位甚至单兵领域应用的情况，谁能想到快20年后我在网站上回答这个问题。

微型燃气轮机的成熟型号最早被应用在军事领域，例如在1981年，美国的微型燃气轮机轮机公司就开始为爱国者导弹的战斗系统提供供电系统，当年就交付了超过2000台。通过80年代的逐渐完善后，微型燃气轮机在90年代越来越成熟而且在民用领域广泛商业化，并引起了汽车公司的高度关注，克莱斯勒、菲亚特、福特、通用、梅赛德斯-奔驰、沃尔沃都进行了基于微型燃气轮机的混动系统的开发。

上图是福特公司在2009年发布的一款微型燃气轮机PHEV混动车型，其实就是增程式。因为高达70000转的燃气轮机不可能直接机械连接到车轮上。

燃气轮机作为汽车增程器的技术没有能够继续成熟发展的原因其实还是很直白的。汽油机的发展已经非常成熟了，燃气轮机如果要实现高能量转换，那么必须要实现更高的燃烧温度和超高的转速，一般70000-90000之间（是9万转，你没输错0的数量）。噪音、震动、零部件的安全性（任何机械结构，当转速超过1.5万转，对于轴承的设计和制造要求都是指数性的上升）、密封的要求等都超过了一般民用品能接受的程度。

前几年有一些汽车初创公司将新一代的微信燃气轮机再次作为增程器的方案拿来炒作，很多网站也把微型燃气轮机增程器写成了汽车工业的未来。这其实并不是汽车公司的发展成果，而是微型燃气轮机自身的发展。

不过我个人认为微型燃气轮机无论是目前的效率（肯定不如大型燃气轮机），还是如此高速的机械结构在车用上带来的风险与运行困难，将燃气轮机放在工作条件复杂的移动端都不是一个好主意。

然后我们来谈谈燃料类型，其实这个比较简单。

同样是内燃机的压燃式柴油机当然可以作为增程器，而且有很多类似产品。柴油机的主要问题一方面是噪音和震动的问题，另一方面是燃料获取的问题，特别是在中国。中国当年错过了欧洲车用高效柴油机应用的浪潮，一个很大的原因是城市很难拿到高品质和稳定供应的柴油。柴油优先供给军事领域，然后民用的柴油品质比较差，用在农用机械和低速重载的货车上。事实上过去中国的柴油是如此至少，以至于中国的中小型运输车辆很大的比例以及很长的时间是使用汽油的。

除了常见的柴油和汽油，使用天然气、甲醇、氢气和氨气也是未来的发展趋势。

这些燃料的共同特点是燃料本身属于低碳替代燃料，而且都可以通过电解水后进行电子合成，或者通过生物合成的方式来制取，主要是为了未来的碳排放控制的角度。

如果没有碳排放控制的需求，汽油依然是人类历史上发现的民用交通工具最完美的燃料，没有之一，而且刨除地缘政治因素，绝对储量本身在200年尺度其实完全可以说是取之不尽用之不竭，基础设施广泛，燃烧适应性好。这也是为什么汽油发动机成为传统民用乘用车的动力王者的原因。

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：JackyQ

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