增程式是一种混动模式，利用电池、电机、电控技术辅助发动机，让发动机工作在高效区。传统混动机械直连时传动效率高，增程式先发电后电驱效率下降。在高速工况能耗更高，若电池进入充放损耗则更严重。增程式取消发动机和驱动轴直接链接，使用更大电驱。在中国增程式一般带大电池，设计简单。BMWi3s增程版充电后发动机工作稳定，噪音情况改进。实际测试结果表明增程器启动时机对车辆性能影响较大。总体而言，增程式的优点在于电池大、发动机无需考虑车速，但在高速工况下能耗较高。增程式系统未来发展空间广阔，多家厂家在研发推出新型增程式车型。
增程式是混动模式的一种，其本质都是利用电池、电机、电控技术辅助发动机，让发动机尽可能工作在高效区。
上面这种图是本田IMMD的原理图，背景的这张不同颜色的图是发动机的万有特性图，横轴是发动机转速，纵轴是扭矩，这里用颜色表明了发动机运行在不同转速和扭矩时候发出每kwh功率的燃油耗值，通过颜色来表示。红的很厉害的位置的发动机热效率大约在35%以上，而蓝色部分可能会调到20%以下。
如果是一个纯发动机，那么它在车辆行驶的过程中的发动机转速和功率完全和车辆的车速和扭矩需求相关。那么就会大量出现途中黄色的点，严重偏离了发动机高热效率的区域。
而混动系统可以通过电池与电机的平衡来让发动机回归到高热效率区域。具体做法是：
当当前转速下整车的扭矩需求低时，电机变为发电机，给发动机增加一部分发电负荷，从而让发动机的扭矩提升到经济区。
当当前转速下整机的扭矩需求高时，电机就是电机，补充扭矩输出，减少发动机的扭矩需求，从而让发动机的扭矩回到经济区。
增程式和混动最大的不同是增程式取消了发动机和驱动轴的直接链接，完全依靠更大的电驱来驱动。在能耗方面最大的区别是传统混动的机械直连时候的发动机-驱动轴传动效率很高，可以以98%的传动效率等效，而增程式虽然电机效率可以达到90%，但是因为先发电后电驱，那么效率就到了81%以下了。如果发的电还进入了电池，然后再电池发电出来，充放损耗则更大。
尤其是在高速工况，因为传统混动的电机比较小，无法支撑长时间大功率输出，所以高速巡航是依靠发动机输出的。而增程式在高速时候的能耗就会变得很高。包括日产的E-power，在考核速度很低的JC08下，基于E-power的NissonNote轿车的百公里油耗只有2.7L。不过用户在高速公路实测高速油耗反而会高于普通的混动车。
当然增程式的好处是发动机完全不必再考虑整车的车速了，可以专注于发电。而且中国的增程式一般会带一个比较大的电池，这样系统的设计难度会下降，也可以使用比较便宜的电池。此外，使用比较大的电池一般来说会选择一个比较小的发动机。
上图：红色线代表机械传输，蓝色线代表电力传输。
BMWi3s增程版从2014年就开始上市销售，主要是在美国地区销售为主，部分在欧洲销售(2018年欧洲已经停售)。车型在2017年有过改款，电池容量从22.4kwh上升到了33.2kwh。BMWi3s是典型意义上的“增程式”混合动力，处在发动机后车轴附近的0.647L的2缸发动机在33.2kwh电池耗尽的时候(可用容量为27.2kwh)开始启动为电池充电。BMWi3s的0.647L2缸发动机在2018年世界十佳发动机评选中被评选为1.0L及以下排量组合的第3名。
在实际的使用中，电池需要消耗到显示电量(非总电量)的6%左右的时候，增程器才会工作。当增程器开始工作后，增程器稳定的在一个相对稳定的最佳油耗工况点工作，稳定的发电为电池充电。这个阶段应对客户驾驶工况变化需求，电机的电力输入依靠的是电池。
2016年我曾通过特殊途径试驾过这款没有在中国销售的车型。当时当发动机介入的时候，明显感觉到了整车的噪音和抖动提升了一个数量级不止。因为配置在后车轴位置的发动机是一个基于摩托车发动机结构的2缸发动机，一个典型的例子就是，内部的曲轴偏转结构为90度夹角的结构。这种结构基本就告别动平衡优化了。
但是2017年之后改款的i3s增程版在电池增加续航里程增加的同时，0.647L2缸发动机的噪音情况有了一定的改进，很大一部分也来自于整车的隔音隔震。改款后的车型我并没有试驾过，但是youtube的测试视频的观察以及新的结构布置可以明显看出其改进。
BMWi3匹配的是一个9L的超小油箱，其中早期在美国销售的版本由于电池的容量太小(22.4kwh)，以至于不得不通过软件将油箱进一步限制在6.7L。此外BMWi3最大的缺点，是当其电池耗尽进入增程模式后，整车的动力性有所下降，车辆的极限速度从160km/h下降到120km/h，在爬坡工况等大功率需求条件下，车辆动力性下降导致无法维持较高的车速。这种可能在高速山地驾驶过程中突发性的动力衰减给客户带来了安全风险。为此，在美国，BMW还遭到了车主的集体诉讼，认为BMW没有提前告知这些风险。
BMWi3s如果要解决这个问题其实只要将增程器的启动时间提前就可以了。然而BMWi3s的主要市场美国加州的法规阻止了它这么干。
加州法规《2012AMENDMENTSTOTHEZEROEMISSIONVEHICLEREGULATIONS》对于可以获得其最大2500美元州补贴的BEVx类做出了如下的限制：
对于电池电力耗尽方能启动以及增程器提供续航里程低于纯电里程的要求，考虑到2014-2017年彼时的电池技术状态，i3s的增程器在一开始就被作为了电池耗尽时候的类似”跛行回家“的功能，意在让用户能够找到下一个充电桩，而非作为一种标准续航手段。
在实际的操作中，当电池的显示电量低于6.5%的时候，增程器开始启动工作。增程器并不会把电池充满，而是令电池电量始终维持在5%以上。BMW曾经表示，如果将触发增程器的电池soc提升到30%以上，则车辆的性能响应会有较大幅度的改进。美国法律禁止BMW提供可以让客户自行选择增程器启动优先电池电量耗尽的功能，因为这将涉及补贴和税收优惠的欺诈。
在实际的运行中，BMWi3的美国版只能在表显电量6%附近启动，而欧洲版客户可以在75%电量以下选择手动启动，(因为欧洲策略的变化不涉及补贴)。
尽管BMW没有就增程器的策略进行过深入的介绍，但是经过大量的测试和逆向，目前我们大致知道实际的soc大概在16-18%附近(BMW公布数据为20%)，根据整车工况的不同，增程器存在2400/3600/4400rpm3个稳定工况的充电模式。大部分的测试表明，2400/3600的充电工况噪音状况尚可，4400rpm工况则噪音干扰较为明显。(上述转速与实际可能存在200rpm左右的误差)。换言之，如果在更高的电量位置打开增程器，或者打开增程器后车辆在较为平稳的工况下运行，增程器在较低负荷打开的噪音影响就能较小。
然而，这些并不阻碍BMWi3s增程版成为一种优雅的增程式方案。充电宝式增程式方案可以在各类尺寸的车型上实现以廉价的低能量密度电池满足日常城市驾驶要求，同时以结构简化的高集成化低成本小发动机来满足续航要求。
总结一下：
充电宝式增程模式在bmwi3s增程式应用中的关于电池耗尽后启动增程器后的噪音等问题并非由于模式本身导致，而是由于加州法规和历史的局限性。此外，由于i3s基础版的价格已经相当昂贵，增程版面临的成本压力使得增程器尽可能的借用了很多现有的零部件和空间，这对于其燃油经济性和NVH的控制都带来很多值得优化的空间。但是BMW也做出了自己的很多灵活的变化，例如当增程器启动为电池充电的同时，电池还可以向电机提供动态的电力，(而不是通过逆变器分配电能，另电池包只处在1个状态)，这就意味着i3s具备一个灵活的电池控制系统。
目前在不考虑加州法律补贴影响的更加强大的充电宝式增程器，各大主机厂都有灵活的技术储备，从传统往复式，到free-piston、转子式、活塞对置式等等。由于单工况运转可以极大的简化发动机的结构，还可以压缩发动机额尺寸，那么整车布置也将会更加灵活。(见下图多种充电宝式增程器及整车布置方案案例)
充电宝式增程模式本身是一种优雅的解决方案，我明确反对国内某院士强行解读将所谓充电宝式增程列为第二代，而将直驱式列为第三代，试图解释直驱式更加先进的做法。这种理解是极端错误的以及又在以个人的看法左右行业技术选择。我们已经被上一个院士坑的够惨了，这次我们应该更加聪明一些。
Nissan的NoteE-power是以标榜“电动车”的名义上市的，在其官网上对其原理的解释，看起来似乎它和宝马i3的构架原理是一致的。
然而，这种描述显然是日产在碰瓷电动车以减少对于其依然使用内燃机作为主要续航驱动模式的争议。NOTE的电池仅有1.5kwh，仅在低速低负荷工况下可以纯电池输出，而大部分驾驶工况条件下，80kw峰值功率的电机的主要电力来源是最大功率为58kw的1.2L三缸发动机。
Note的工作模式大体如下：
考虑到电池仅有1.5kwh，其实只有在日本这种日常驾驶习惯中车速较慢，加速较慢的情况下工况1可能会出现的概率比较大。而在速度限制相对宽松区域的实际驾驶工况中，预计车辆实际上将长期处在工况3/4。工况1实际上在低速爬行工况可能才会长时间稳定出现。根据测试的结果发现，当车辆的车速超过55kph的大部分工况(无论电池电量多少)或识别出用户进行急加速的时候，发动机就会被触发，而且部分电力分配直接驱动车轮。
NissanNoteE-power在日本的JC08工况下的燃油耗仅为2.7L/100km，由于NOTEe-Power仅在日本出售，没有公布过NEDC/WLTC工况数据，我预计在NEDC的燃油耗在3.5L左右(有可能会更高)。由于其继承了燃油车的大油箱，计算下来的理论续航里程高达1000+公里。
总结一下：
E-power的优势是：保留了电驱的体验又以极具性价比的方式解决了里程焦虑。1.2L发动机的58KW功率基本可以满足整车动力需求，续航里程高达1000+公里彻底消除了里程焦虑。，一方面发动机的燃油耗效果很好，另一方面，取消了变速箱、驱动轴的情况下，仅相当于聆风1/20的电池需求可以极大的节省空间、价格和对电池能量密度的要求，而且大量的原来整车平台的零件可以被共用。NoteE-power的日本指导价为177万日元起，约合人民币10.7万(含税+补贴前)，这确实是一款性价比极高的电驱动小车。
E-power的限制是：1.发动机的介入相当频繁，小电池的纯电工况只会在低速走走停停工况短时间存在(也就是说在中国它不满足补贴要求)；2.发动机的功率需要足够大，应接近或大于电机的额定功率(电机的额定功率为40kw)。3.控制逻辑是关键，根据报道，发动机主要在2300-2500转速范围内运行。此外，发动机也没有设置平衡轴，是通过动平衡导向设计与整车mount优化来解决NVH问题。在这样的条件下，如何平衡整车驱动需求、动力响应(考虑控制延迟)与燃油耗(在综合驾驶工况中，发动机的动态输出范围是多少，是否会进入油耗不良区域)。目前在第3点由于这个车辆只在日本销售，信息很少，但是很多测试数据显示，这辆车的实际驾驶油耗可能高达5.2L/100km，这似乎已经超过了电动汽车的单纯的电耗误差值，因此发动机的实际介入策略可能和BMWi3s一样，并没有那么简单。
Velite5其实就是GM的Volt沃蓝多第二代系统的车型。我不打算介绍再深入介绍这套“历史悠久”的系统。大家可以非常轻松的通过百度、谷歌等找到这套系统的原理介绍。(其实现在的问题是我已经写了1万多，但是还没有完成开头)。我直接调到对其的评价：
Velite5的优势：
Velite5是我开过的最好的插电/增程式混合动力的轿车，没有之一。我自己驾驶Velite5超过1500公里。相比某些插电式“有电像条龙，没电不如虫”，Velite5在整个768公里工况下的动力输出表现很一致。最让我感到惊喜的是在激烈驾驶工况下，当纯电里程耗尽发动机介入时，车内几乎感觉不到发动机介入带来的变化。这得益于其双电机和两套行星齿轮以及4种动力组合模式的设定。发动机既可以以HEV式的直接机械传输动力给车轮，又可以以充电宝式的纯给电池充电，还可以以直驱式的与电池共同输出电力给车轮。这就给了模型算法很大的空间来进行优化，Velite5的驾驶平顺性是我开过的车子中最好的，没有之一，包括今年在车展上上市的大部分车型。
Velite5的局限性：
过于复杂的双系统。为了得到其想要达到的优势，Velite5的发动机是一款接近于全工况的发动机，发动机的转速和功率输出范围远大于增程式混合动力车，这就要求发动机的技术要求非常高。他所使用的1.5L自然吸气发动机具备了中置直喷、可变气门正时甚至还有EGR等和燃油版相差无几的配置。保留机械输出部分就意味着变速箱和驱动轴等结构都要保留。这些都意味着空间和成本。
生不逢时。volt的构架可以一直追溯到2000s初GM的概念车。在那个时候混合动力与纯电动汽车基本上还处在基于燃油车构架进行优化改进。T型电池的构架就是从一开始就传递下来的。它导致了后排地板高高隆起的中间区域，导致velite5成为了“四座车”，同时还挤占了后备箱50%的空间。这些都对购买volt/velite5的车主群体带来的严重的筛选排斥作用。
其最终的结果是，在美国，Volt高昂的售价以及无法被列入BEVx补贴使得其销量一直处在不温不火的状态，而在中国，由于种种原因，Velite5没有享受到任何优惠政策，其中仅仅在上海市被列入的免费牌照，而且牌照的数量是受限的。
我国目前的增程式系统在国内被叫做第三代发电直驱式增城，可以理解为是NissanE-power模式的大电池版。由于电池容量冗余更大，所以系统构建难度更小一些，入门也更简单，而且也没有专利门槛。由于目前纯电动技术还有很多局限无法克服，增程式的空间未来还是相当广阔的。目前除了理想，还有多家传统和初创汽车主机厂在投入研发和推出新的增程式车型。
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