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当前，插电式混动和增程式电动汽车已进入电驱为主的 2.0 时代，以其低能耗、低使用成本和纯电驾乘体验成为核心优势。市场数据显示，插电混动和增程式车型的渗透率已突破 40%，且预测到 2025 年将进一步升量放大。同时，政策上鼓励发展插电式及增程式电动汽车，以满足不同消费者需求并带动传统动力系统升级。2024 年 11 月 28 日，在第五届汽车电驱动及关键技术大会上，岚图汽车科技有限公司动力集成开发专家范鹏介绍了岚图动力增程系统的设计理念和解决方案。岚图动力以电动化平台、全场景动力模式、高效集成化和 NVH 静谧性为设计理念，通过集成化、小型化的增程器设计，以及高效化的 DHE 发动机和 DHG 发电机耦合，实现了峰值油电转化率 3.56 千瓦时每升的优秀水平。此外，岚图还通过优化 NVH 性能和增程器无感化技术，提升了客户的驾乘体验。范鹏认为，增程 AI 智能化是未来的核心趋势，它能够使整车更聪明、更智慧，通过优化能量控制，以及整车的智能驾驶模块深度融合，能够与人、车、云互动，摆脱馈电以及 SOC 动力不足的状态。范鹏 | 岚图汽车科技有限公司动力集成开发专家以下为演讲内容整理：增程式电动汽车市场现状及需求当前，插电式混合动力汽车与增程式电动汽车已迈入以电驱动为主导的 2.0 时代，其发展步伐显著加快，并已逐步摆脱了对政策扶持的依赖。凭借低能耗、低廉的使用成本以及纯电驱动带来的驾乘体验，增程式电动汽车展现出了其核心竞争优势。图源：演讲嘉宾素材在乘用车市场中，尽管纯电动汽车的普及趋势趋于平稳，但插电式混合动力与增程式电动汽车的市场占比却持续显著增长，特别是增程式电动汽车的增长速度尤为突出。根据今年 10 月份的市场渗透率数据，插电式混合动力与增程式电动汽车的渗透率已突破 40%。此外，今年下半年，增程式电动汽车摆脱了低技术含量的标签。众多 OEM 已转向增程式电动汽车领域，并发布了多项增程技术。基于此，我们预测到 2025 年，增程式电动汽车的产量将进一步大幅增长。SAE 预测，到 2030 年，XEV 的市场渗透率将达到 65% 的水平，而到 2040 年，其市场渗透率峰值预计可维持在 85% 左右。其中，增程式混合动力汽车的市场峰值占有率预计将保持在 30%-37% 的区间内。总体而言，我们对增程式混合动力技术的未来发展持乐观态度。从整体的法规及政策导向来看，随着新能源汽车补贴政策的逐步退坡，混动车型与纯电车型在积分贡献度方面的差距正逐渐缩小。市场驱动机制正由原先的政策主导逐步转变为以消费者需求为主导。在去年的百人论坛上，万刚主席指出，通过技术优化，增程式电动汽车在城区行驶时亦能实现零排放，且插电式增程式电动汽车还可利用低碳燃料实现更深层次的技术优化。此外，在今年的 SAE 汽车工程学会年会上，郭司长也强调，当前阶段，我们应同步大力发展新能源技术，并不断推进内燃机技术的进步，以实现汽车产业的全面转型升级及合金技术的提升。我们认为当前的动力技术呈现出多元化的态势，各种技术百花齐放，彼此之间并非替代关系，而是各有其独特的市场定位与发展空间，且均展现出扩张的趋势。基于此，国家鼓励发展插电式及增程式电动汽车，旨在根据不同消费者的需求提供个性化的产品选择，并带动传统动力系统向更高层次升级。就市场端的需求而言，插电式混合动力及增程式车型的开发已经由原先的法规驱动型转变为用户需求型。这些车型通过实现电动化、纯电驱动以及综合双成续航、低油耗等特性，旨在消除用户在旅程中及充电时的焦虑。经过市场政策的筛选、客户需求的考量以及产品优势的评估等多方面的层层筛选，可以清晰地看出，插电式混合动力及增程式车型的发展是政策与市场共同作用的结果，且能够全面满足客户的各项需求。从整个技术路径的视角来看，新能源汽车的技术路线呈现出多元化的趋势。在未来较长的一段时间内，纯电动、插电式混合动力以及增程式等技术路线将长期处于并存的状态。特别是对于 PHEV 与 REEV 技术，我们认为它们各有千秋，各家主机厂也在进行相关的应用与预研。通过对比 PHEV 与 REEV，从客户的核心使用场景、构型设计、工作原理、结构布置、成本经济性、动力性能以及 NVH 等方面来看，REEV 增程式构型因其采用了相对简化的串联构型，实现了动力的完全解耦，从而拥有了最佳的策略适应性。这为客户带来了更加优质的纯电驾乘体验，并有效消除了续航及补能方面的焦虑。当然，PHEV 同样具有其显著优势，它能够充分兼顾客户在城市及高速工况下的使用需求，不仅满足长途续航的要求，而且在油耗表现上更具优势。就整个技术演变过程而言，随着混动模块、DHE 混动发动机以及动力技术的快速进步，增程混动技术正由传统的以电为辅的弱混系统，向以电为主的强混系统进行深入的跃迁与拓展。这一过程不仅推动了整车新能源架构的优化，还进一步降低了整车能耗、使用成本，并提升了驾乘体验。增程器的技术现状呈现出与电驱技术相似的发展趋势，主要致力于向集成化、轻量化、高效化、低成本以及无感静谧化方向进行进一步的拓展与优化。就当前的技术构型而言，主要存在以下两种类型。第一种构型是通过发动机与 P1 发电机的直接连接来形成。这种构型的特点在于其结构简洁紧凑，空间布置灵活优越。它主要通过前置增程器和后置 P4 电机的布局来实现后轮驱动的方案。另一种构型则是发动机与发电机通过单极速比进行耦合，同时结合 P1 电机和 P3 电机的集成来实现动力输出。在此基础上加上 P4 电机，即可形成四轮驱动的方案。此外，通过增加离合器的设计，还可以实现并联直驱的功能，使得该构型的拓展性更为广泛。岚海动力增程系统设计理念及方案回归问题的本质，增程器车型旨在解决客户在使用乘用车时的核心需求与痛点。对于长途驾驶而言，客户最为关注的是续航与充电两大问题。围绕这两个痛点进行深入分析，我们可以洞察到客户在不同使用场景下的需求特点。例如，传统燃油车在高速行驶时的油耗相较于城市驾驶更低，而电动车则相反，其在高速行驶时的电耗相对较高，且续航里程在实际行驶过程中会迅速下降。这导致驾驶者在行驶过程中会频繁关注车辆的剩余电量，一旦电量降至 50% 左右，便可能产生焦虑情绪。尤其是在冬季开启空调时，电量消耗速度明显加快，对驾驶者的心理影响尤为显著。另外，节假日期间高速服务区充电难的问题依然显著，排队等候充电的时间较长，这一焦虑在短期内仍未得到有效解决。此外，对于居住在农村或县城的客户而言，由于充电桩设施不足，他们可能需要前往距离较远的县城进行充电，这带来了诸多不便。因此，在充电桩资源相对匮乏的农村地区，增程技术成为了一个较为理想的解决方案。增程系统的优势在于，不仅能够有效缓解上述的续航与充电焦虑，还能通过动力解耦为客户提供更加优质的纯电驾乘体验。对于客户而言，增程车本质上等同于电动车；而对于主机厂来说，增程系统则具有更好的策略适应性和成本优势。然而，增程系统也存在一些劣势，如馈电状态下的能耗较高，油电转化率相对较低。此外，集成度的优化、无感化设计、NVH 性能的考量以及控制器的研发也是增程车型开发中的重要方面。当前，客户对于增程车型的纯电驾乘体验极为重视，其中 NVH 无感化状态成为除动力性、油耗之外，客户最为介意且关注的要点。对于 OEM 而言，开发一款具备高功率、高效率、高集成度、小型化、无感化以及成本优化的增程器系统，已成为当务之急。岚海动力在开发初期便构建了三个核心平台：PHEV 混动平台、BEV 纯电平台以及以电动化为基础、覆盖全场景动力模式的增程平台。岚海动力以高效集成化、系统 NVH 静谧性为设计理念，旨在满足客户对于电动化超长续航、低油耗以及高性能的需求，并持续进行产品的开发与升级。集成化与小型化是增程器设计中的关键考量因素。早期，增程器部件成本较高，且布置相对零散，这对热管理、碰撞安全性以及控制器和电机的损耗等方面均产生了不利影响。针对集成化问题，我们采用了两种解决方案。首先，针对控制器和发电机，我们从原先的分体式方案转变为取消高压线的设计，实现控制器与发电机的集成。进一步地，我们将控制器的功率模块与发电机壳体进行一体化设计。第二种方案是采用发电机与发动机高度耦合的设计方案，这也是当前多数 OEM 的主流选择。早期，为了兼顾 NVH 性能、启动性能及可靠性，多采用飞轮与减振器进行转速连接的方式。然而，这种布置方式对机舱空间的要求极高。因此，从成本和布置角度出发，我们采用了飞轮与减振器的一体化设计。但这仍不足以满足我们的需求，于是我们进一步实现了曲轴与转子轴的质量优化。此外，轴向磁通电机方案为增程器的进一步优化提供了可能。增程式系统的高效化是当前研发工作的核心要点之一，各主机厂在此方面的思路基本一致，关键在于实现 DHE 发动机与 DHG 发电机两个 MAP 的高度耦合。从当前的研发进展来看，岚图所搭载的增程器在实测中已达到了 3.56 千瓦时每升的峰值油电转化率。通过整车的工况模拟与优化，以及各层面的精细调校，在 WTC 工况下的油电转化率亦能达到 3.3 千瓦时每升，即一升油可发电 3.3 度。为进一步提升系统效率，我们从以下三个方面进行了优化：首先，发动机方面，我们致力于提升热效率，当前马赫动力已达到 45.18% 的水平。通过优化发动机的高效区覆盖，使其在 1500 转至 4000 转的转速范围内，基本实现了 90% 的高效区覆盖，同时 BSFC 保持在 209g/kW.h 左右的较低水平。其次，针对增程式发电机的特性，我们采用了主流的扁线技术和高效冷却技术。从当前数据来看，电机与电控系统的综合效率已达到了 96.32% 的高水平。通过上述两方面的优化措施，加之对增程式系统电机速比的精心匹配与多次迭代优化，我们成功实现了发动机与发电机工作点的百分之百重叠于最佳效率点，从而达到了最优油耗状态。在增程式系统于整车层面的高效化策略上，基于不同的工作模式，我们主要依赖于增程器，确保其大部分工作点均位于最佳油耗线附近，尽可能满足最优的 BSFC 以及最低的转速要求，从而在确保油耗经济性的同时，兼顾 NVH 性能。我们通过适当增加高转速大负荷点的方式，将工况点选定在 MAP 的中心区域，这一策略主要应用于高速高负荷工况。在此策略下，我们尽量避免在低速时启动增程器，而是在车速较高时启动，以进一步优化能耗。基于整车 WTC 工况，我们对各个工作点进行了更为细致的考核，并致力于将油耗再降低两到三个百分点，以期整体实现 WTC 工况下 3.3 千瓦时每升的油电转化率水平。在提升效率之后，我们不得不再次强调 NVH 性能的重要性。客户对于增程车型的油耗并不十分敏感，但对于 NVH 静谧性的感受却极为突出。因此，我们对发电机进行了多次 NVH 性能的优化。电机啸叫通常源于电磁噪声，与电磁扭矩、磁滞伸缩率以及电机壳体、模态、主阶次等因素密切相关。针对这些问题，我们采用了当前常规的优化方案，如在增程器怠速行车、峰值发电等工况下，通过优化转子设计、增加辅助槽以及改进绕组结构等方式，来优化电机的励磁特性。经过台架优化后，电机噪声大约降低了 12dB，而在整车主驾驶位右耳处实测的噪声水平则达到了 22dB。针对 2000 转以下的转速区间，传统电机优化方法已难以实现显著突破，因此我们更多地采用了电流斜坡柱的优化方案。这一方案在当前各主机厂中较为常规应用，其核心在于消除激波影响，通过斜坡变化结合低通滤波进行信号提取。实车检测结果显示，该方案在 2000 转以下的转速区间内，噪声水平有了 5 至 10 分贝的改善。此外，我们还对增程器系统的控制策略进行了优化。我们采用了增程器无感化技术。在电池 SOC 低时，增程器会启动，此时其启停状态对客户感受较为明显。为解决这一问题，我们采用了转速及扭矩分段控制的策略，通过两段控制方式，确保发动机与发电机在启停过程中转速无交叉，实现平滑过渡，从而避免了超低噪音的产生，并防止了在多次启停过程中花键轴的损坏。经过实测验证，我们的启停测试已达到无感化状态。主动防抖策略方面，我们采用了基于车速请求与扭矩标定的不同参数，以计算出防抖补偿扭矩，进而消除电机的转速抖动。岚图所搭载的是马赫动力核心的 DHE 发动机总成，采用当前主流的技术方案，通过高效化、电动化及集成化的设计理念，实现了当前 45.18% 的高效率。当前，多家 OEM 也在积极投入研发，力求进一步提升发动机的热效率，未来有望达到 47% 甚至 48% 的水平。针对岚海动力增程系统的其他核心总成，我们采用了双电机混动模块，采用的是扁线油冷电机。通过 MCU、GCU 及相关优化措施，我们实现了六合一的高度集成，峰值功率可达 150 千瓦，效率高达 97%，而在实际工况下的效率也稳定在 89% 左右。此外，针对 P1 发电机增程模块，我们配备了 65 至 90 千瓦功率范围的发电机，该系统的最高效率在 3500 转以内即可达到 96.32% 的优异水平。关于后驱电机，在最新的知音车型上，我们采用了 800 伏电气架构，其峰值功率覆盖了 160 千瓦至 200 千瓦的区间。岚海动力基于 ESSA 原生高端智能电气架构，倾力打造了全新一代电动平台。该平台致力于为客户提供超级动力体验、高效节能性能、电池安全保障以及静谧舒适的零焦虑用车感受。搭载岚海动力超级增程系统以及多模混动系统的岚图 FREE 与岚图梦想家，在行业内两次荣获了世界十佳混合动力系统的殊荣，这充分证明了岚海动力技术的先进性和市场竞争力。未来插混（增程）技术发展趋势及思考今年下半年，随着宁德时代发布骁遥电池，我们可以预见，基于 BEV 纯电续航能力和快充技术的提升，将有力推动混动和增程技术的进一步发展。特别是 800V 高压快充技术和超长纯电续航能力的应用，将使得增程式车型更加趋向于纯电驱动的属性。未来增程式混动车型很可能会配备 60 千瓦时以上的大容量电池，其纯电续航里程有望突破 400 公里大关。如果达到这一水平，400 公里的纯电续航里程将足以满足日常一周的通勤需求以及短途跨省旅行，从而为用户带来更加便捷、无忧的出行体验。此外，大油箱的加持将进一步增强综合续航里程，有望轻松突破 2000 公里的目标。对于消费者而言，他们仍然高度关注纯电续航里程以及快充体验。将纯电相关技术应用于混动和增程系统，能够全方位满足客户的多样化需求，包括采用 3C、4C 等高倍率充电技术。同时，混动增程系统的使用场景将更为聚焦且具体，旨在进一步缓解甚至消除客户在补能与续航方面的焦虑，确保便捷高效的能量补给。值得一提的是，即便电池容量再大，消费者仍可能存在一定的续航焦虑，SOC 降至 50% 甚至 40% 时，消费者可能频繁查看电量表。而增程混动系统的存在，则能够有效打消这一顾虑。对于增程混动系统而言，其未来的深度集成与小型化设计将更好地适应客户的核心使用场景，同时也将满足整车对于前悬空间优化、造型设计及驾乘大空间的需求。对此，我们认为高端混动增程的 3.0 时代已经到来，且其发展速度超乎我们的预期。在面向纯电化、低能耗及智能化的新一轮进化中，以 D 级 MPV 为例，我们预见纯电续航里程将达到 400 公里这一基础标准，同时用电比例有望从原有的 8:2 大幅提升至 9:1。加速性能方面，D 级 MPV 将迈入 5 秒级加速的新纪元，而百公里油耗则将降低至 4 升左右，电耗则控制在 16 千瓦时每百公里以内。关于增程混动的未来趋势，我们观察到除了高压化的发展外，其功率也将进一步提升至 200 千瓦。同时，发动机的热效率也有望达到 48% 的新高度，油电转化率则可能提升至 3.6 千瓦时每升。此外，低拖曳设计、集成化以及智能化的深度融合，将构成未来增程及插电式混合动力系统的核心发展趋势。当前，增程及混动系统领域确实竞争激烈，我们必须寻求差异化发展。我认为，这种差异化可以从多个方面进行技术上的多维度拓扑与探索，涵盖三电系统、内燃机以及智能驾驶技术的进一步深度融合。以电池为例，宁德时代推出的骁遥超级增混电池，通过创新技术实现了高充电倍率，如 3C 和 4C，同时在功率衰减和环境适应性方面进行了进一步优化。这主要得益于其打破了传统磷酸铁锂和三元电池材料的界限，采用了全新的尝试，如混搭结构和掺杂锰元素等。对于发动机 DHE 而言，我认为其发展趋势将呈现两个极端。一方面，是向高端化发展，如 2.0T DHE 发动机；另一方面，则是向极致小型化方向发展，如单缸和两缸发动机。此外，48% 的热效率也是未来发动机技术的重要突破方向。为了实现技术的差异化，通过均质化、稀薄燃烧，高能点火进一步拓宽发动机的极限性能，并致力于增程器的小型化。针对电机技术，我们重点关注两个方面：一是 P1 电机，二是双电机 DHT 的构型。由于整车机舱布置更趋向于纯电车型，因此我们希望进一步压缩机舱空间，特别是 X 相前悬的布置空间。在此背景下，小型化成为了我们明确的发展方向，旨在提高电机的高功率密度和可拓展性。为了实现这一目标，我们探索了多种解决方案，包括轴向磁通方案和直连一体化方案。当前，许多 OEM 开始从 BEV 向 REEV 转型。然而，受限于之前的整车架构，空间问题变得尤为突出，特别是 Y 向空间非常敏感。对此，我们提出了针对 330mm 甚至更小 Y 向空间的 DHT 方案，以满足未来市场的需求。电控系统方面，800V 高压化技术对增程及插电式混合动力车型带来了技术加持。此外，差异化拓扑结构和小型化封装方案也是未来电控系统发展的主流趋势。硅基与碳化硅混合模块的组合应用，以及小型化封装方案，比如 HPD mini、TPAK，还有博世的 PM6 封装方案，均旨在进一步缩小电控系统的体积，提高机舱空间的利用率。增程系统应与智能驾驶、智能座舱等技术进一步融合，因此，增程系统的 AI 智能化将是我们未来的核心发展趋势。通过优化能量控制策略，以及将增程系统与整车的智能驾驶模块深度融合，实现人、车、云的互动，可以有效摆脱馈电状态及 SOC 动力不足的问题。（以上内容来自岚图汽车科技有限公司动力集成开发专家范鹏于 2024 年 11 月 27 日 -28 日在第五届汽车电驱动及关键技术大会发表的《岚海动力 - 超级增程系统开发及应用》主题演讲。）

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编辑:王海

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