增程汽車是很先進的技術嗎？其實火車早就使用過了

汽車科學島

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基礎知識：

相信高鐵動車有很多人都乘坐過，地鐵輕軌與雲軌在很多城市都已經普及；這些列車都是電力驅動，早期的火車頭同樣是電驅，但因架空接觸網不夠完善，所以采用了“柴電增程系統”。

提到火車也許更多人會聯想到一些老電影，在黑色火車頭裏總有人一鍬鍬地往爐子裏鏟煤，之後拉動把手“嗚嗚”的就能讓火車加速。然而這是最原始的蒸汽輪機的火車，是最古老的火車驅動技術；煤炭燃燒加熱水，通過水蒸氣推動活塞運轉而驅動列車，這種機器的發明者（完善者）是瓦特。

而本篇討論的火車最低標准也是柴油動力，不過這些車頭只有極少數采用柴油機直接驅動哦。

01

火車驅動系統

1：內燃機車（火車）早期嘗試過用柴油機驅動，匹配特殊的液力變矩的變速箱，結構特點就像是汽車的放大版，不過變速的結構與原理並不同。在六十年代試制過這種驅動技術，然而因使用的柴油機排量動輒200.00L＋，普通的皮卡用的大多是2.0T的柴油機，輸出扭矩的差值有多大是可以想象的。

結果則是運行中問題不斷，甚至出現過傳動軸崩斷而擊穿外殼的故障；同時耗油量也是極其誇張，這種技術相當的不理想，所以只有極少數特殊用途的火車頭還在用這種技術，但更多相對差的車頭用的是柴電系統。

2：電動機的特點是可以直驅車輪，因為結構非常特殊，機器內部的定子轉子不接觸，轉子懸浮固定無需考慮磨損問題；於是運行的轉速就可以非常高，驅動過程中可以通過轉速調整馬力，這是最理想的無級變速的狀態了。

同時電機還有恒扭矩的特點，也就是只要起步瞬間的輸入電流最大，那麼起步第一轉就能輸出最大扭矩；柴油機即使通過渦輪增壓加機械增壓的技術，哪怕配合電渦輪也很難在起步時爆發最大扭矩，所以在牽引力方面電機完勝內燃機。

於是柴油發動機就只作為帶動發電機運轉的「增程器」，只要發電量能滿足驅動列車的需求即可；最終形成了內燃機發電、電動機驅動車輛的模式，標准為交流發電機運轉後經過整流器變為直流電，輸入到牽引電機後使其運轉，後期的大功率機型以“交流·直流·交流”的標准轉化。

而城市軌道交通與高鐵不再使用增程系統，而是在牽引列車上安裝充電弓，行駛中充電弓與頂部的架空接觸電網連接；通過電網直接取電而驅動電機，這樣的效率要比柴電系統更高，且背後發電的方式包括清潔電能，高鐵也是一種很環保的列車。

02

汽車為何要增程

新能源公交車中的「混動車型」，也就是懸掛綠色號牌但能夠聽到內燃機轟鳴的車輛，這些車基本都用柴電增程系統；無軌電車是類似於高鐵的駕控接觸電網模式，公路上已經有70%的客車采用純電或增程電驅。

而之所以要用這種模式是因為能夠有效降低等效能耗！因為電機的結構非常簡單，將電流轉化為機械能的過程不受溫度和空氣的影響，也就是不會像內燃機一樣會因低溫冷卻、運動磨損、進排氣等因素損耗掉50%~70%的熱能（動力）。

永磁同步電機轉化過程中的動力損耗可以低至5%以內，異步電機也能控制在15%左右；使用電機驅動等於減少的耗油量，這就是為什麼客車會率先作為公路交通工具使用增程技術的原因，尤其是這些每天都在奔跑的公交車更適合升級。

簡單計算：燃油與電能的換算標准為“1L＝3kwh”，電動汽車的平均電耗按照15kwh/100km參考，折算為油耗則低至5L/100km，很多B/C尺寸的汽車也就是這個標准了，而使用內燃機驅動則可以達到15L/100km左右，所以使用電機驅動是肯定節能的。

普通家用汽車適應的增程器在發電時可以以中低轉速穩定運轉，狀態就像是“定速巡航”；然而中低轉速的輸出功率即使在發電流程中存在損耗，發電量也可以滿足高效率的電動機驅動車輛正常行駛。這就是增程技術的優勢，2021年預計會有更多的增程汽車出現，因為這種車輛可以不安裝傳統變速箱，相比插電式混動汽車的制造成本更低。

編輯：天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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