汽車行業正進入轉型的關鍵階段。混合動力電動汽車(HEV)曾被視為實現完全電氣化的過渡方案，如今已發展成為高性能的獨立平臺，在全球范圍內具有獨特的市場意義。預計2024年到2032年，HEV類別的復合年增長率將達到20.70%。

HEV的誕生，源于順應消費者偏好和日益嚴格的排放法規，但如今已形成獨特的產品定位。面對這一趨勢，汽車制造商正在對混動電動車架構進行全維度重構。

制勝新賽道的關鍵，在于動力系統的深度整合。動力總成性能不再僅僅牽涉發動機輸出；它更加考量通過高壓互連、配電網絡及可擴展模塊化組件實現的全系統（電力與燃油）協同性能。

了解混合動力電動汽車架構

混合動力電動汽車架構集成了內燃機(ICE)和電動動力系統，可提高燃油效率并減少排放。這種集成方案依托三大核心：先進的電力電子器件、控制模塊和高壓能源系統來管理機械能與電能的高效轉化。

早期混合動力系統主要基于12V電氣架構，僅支持基本的車載電子設備，如照明、信息娛樂系統、電動車窗和發動機控制模塊。雖然12V平臺對于傳統燃油車已經足夠，但其功率密度無法滿足推進系統和輔助系統實現有效電氣化的需求。

在高效與多功能需求增長的雙重驅動下，HEV開始采用高壓架構，從48V輕度混合系統，到全混動及電動汽車采用的400V，乃至更高電壓系統。這些電壓更高的平臺可提供更先進的功能，包括再生制動、電動渦輪增壓和電動配件，同時通過更細線徑的導體降低了布線的復雜性并減少了銅的使用量。

48V輕度混合動力系統已從全面電氣化的墊腳石發展為了長期解決方案。與12V系統相比，這些系統可節省約15-20%的燃油，提供了具有成本效益的電氣化路徑，同時避免了純電動汽車(BEV)的續航限制問題。

高壓平臺具備跨車型適配能力，無論是緊湊型轎車、SUV還是輕型商用車，均可實現輕度混動，并集成智能啟停、電動助力等節能技術。

但是，電壓等級的提升并非直接升級，也無法解決不同車型與細分市場存在的獨特設計難點。HEV工程設計需要全面重構電氣架構，同時對整個系統的諸多方面進行權衡取舍。較細的電線能夠減輕汽車重量，但會帶來熱和電流處理方面的挑戰。汽車集成的電子控制單元(ECU)、逆變器和電動機越來越多，一方面增加了復雜性，另一方面也增加了電磁干擾(EMI)風險。

為解決這些難題，工程師們采用的方法是部署屏蔽電纜組件、鋁母排和柔性互連系統，這些組件可在嚴苛的汽車運行環境中實現熱控制、EMI保護和可靠性。

混合動力EV的主要設計考慮因素

01集成改進的儲能和電池管理

當純EV領域聚焦于固態電池和鋰硫化學等前沿突破時，HEV正通過漸進式技術發展穩步提升實用性。目前，鋰離子電池仍然是大多數HEV 平臺的基礎，其中NMC（鎳錳鈷）和LTO（鈦酸鋰）占據主導地位。電池化學的持續研究可能在未來數年內快速改變儲能技術的方向。

高能量密度的NMC電池滿足短途純電需求，而具備超長循環壽命、快速充放功能和優異的熱穩定性的LTO電池，則完美適配城市頻繁啟停的應用場景。

電池化學在向前發展的同時，電池架構正以更快的速度發展。分布式電池管理系統(BMS)可對電池組進行分段控制，實現更智能的熱平衡、故障隔離和預測診斷。

在電池接觸系統中應用柔性印刷電路(FPC)技術，通過輕量化、穩定緊湊的設計取代傳統的菊花鏈式布線。這種方案不僅能簡化裝配流程，還能減重并提升高振動環境下的信號傳輸性能。

02輕質材料

減輕汽車重量是普遍采用的設計策略，可極大提升燃油效率并延長純電動續航里程。關鍵結構和動力系統部件中的傳統鋼材正逐漸被鋁、碳纖維和先進復合材料所取代。

采用這些輕質材料后，電池體積更小、效率更高，能保持相同的續航里程，同時提升安全性、空氣動力特性、加速及制動性能。

03降低高壓風險

當系統電壓突破48V，升至160V甚至更高（尤見于插電混動車型(PHEV)）時，安全性成為設計的重中之重。行業標準在指導這些安全措施方面發揮著重要作用，但具體的實施可能因制造商和地區而異。ISO 6469-3等新標準提出了快速絕緣監測、電弧故障防護和強化絕緣屏障等要求。原本專為純電動車設計的安全方案，現在也逐漸被混動車型采納。

與所有架構一樣，系統組件必須經受嚴苛環境的考驗，包括溫度波動、路面振動、潮濕、灰塵和化學品接觸，從而保障產品生命周期的安全性。專為混動平臺設計的連接器如今普遍采用自清潔觸點、航空級密封和鎖定機構，確保在各類汽車應力條件下長期穩定工作。

為滿足ISO 26262的要求，連接器系統還增設了診斷路徑，支持在故障發生時實現故障檢測和安全切斷。安全措施不再是在設計完成后追加，而是從一開始就嵌入電氣架構之中。

04模塊化案例

如今，汽車平臺越來越多采用模塊化電氣架構設計，讓汽車制造商能基于同一底盤靈活適配輕混、全混、插混和純電等多種動力形式。這種可擴展方案不僅能縮短研發時間、優化物流效率，還能使核心部件在不同車型和市場中通用，顯著降低單位成本。

借助模塊化架構，設計團隊可以實現不同車型的電源、信號及數據接口標準化，同時采用通用的通信協議和供電路徑，避免重復開發，大幅減少機械整合和軟件開發的復雜性。此外，模塊化生產還能精簡制造流程，減少需要跟蹤的產品編號，加快產線調整。

從系統工程的角度來看，模塊化設計加速了平臺迭代。即使面對碳化硅(SiC)逆變器、固態電池等新興動力技術的涌現，汽車制造商也能快速將其融入現有架構，幾乎無需結構性調整。這種靈活性讓制造商既能順應政策和消費者偏好變化，又能避免將設計推倒重來。

05電力電子和熱注意事項

作為HEV能量管理的中樞，電力電子系統通過逆變器和轉換器精準實現電池、電機與內燃機之間的能量調配。其中，逆變器負責將電池的直流電轉為電機所需的交流電，而DC-DC轉換器則調節電壓來匹配汽車各子系統的需求。

隨著碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體材料的應用，系統效率得到顯著提升。盡管造價高于傳統硅基方案，但這些新材料憑借更低的開關損耗、更高的功率密度和更優的散熱表現，正成為緊湊高效混動架構的理想選擇。

HEV系統在峰值負荷下可產生高達5 kW的廢熱，特別是來自逆變器、轉換器和電池模塊的廢熱，因此采用主動和被動冷卻策略相結合的方式，包括采用水冷式逆變器、風冷式低功耗系統等方案。而相變材料和集成溫度傳感器有助于調控負載下的溫度。

熱管理設計始終是新車開發的難點，溫度控制不當將直接影響零部件壽命，輕則性能衰減，重則引發鋰電池熱失控風險。降低連接器工作溫度能幫助汽車制造商實現汽車長期的可靠耐用、降低質保成本的目標。

06連接驅動控制

HEV架構成功的關鍵在于實現高速數據傳輸和高效電力分配。先進控制算法優化內燃機與電力系統的交互，精準管理扭矩分配、再生制動和電池使用。隨著物聯網技術的融入，實時監控、預測性維護和無線(OTA)更新等功能正在重塑混合動力汽車架構。

隨著混合動力系統的發展，其數字基礎設施也必須同步升級。混合動力汽車平臺需配備高速連接器和電纜組件：既能夠支持CAN和LIN總線通信，又能滿足高級駕駛輔助系統(ADAS)所需的千兆以太網，同時還能集成V2X模塊來實現車路協同。

Molex莫仕如何幫您構建可擴展的高性能混合架構

混合動力汽車對電氣架構的要求復雜且涉及方方面面，需采用專為汽車應用設計的全套先進硬件。Molex莫仕提供品類豐富的互連、電源和信號解決方案組合，專用于解決精密的汽車系統的EMI與集成難題。

Molex莫仕不僅有成熟的產品平臺，還配合推出定制工程支持，幫助汽車制造商擴展性能、縮短上市時間、實現前瞻性混動設計，輕松迎接下一波電氣化發展浪潮。

混合動力：

汽車創新的試驗場

混合動力電動汽車不再僅是過渡方案，更是電動化未來出行的試驗場。無論是48V初始系統，還是400V及以上的全電動平臺，當代混動架構都在為純電時代鋪路。

但要想在這個領域一馬當先，僅靠電池和電機的突破遠遠不夠，更需要系統級別的工程設計，包括動力系統的無縫集成、精準的實時控制、卓越的熱管理性能，以及靈活可擴展的架構。

Molex莫仕秉承一貫的汽車創新傳統，同時推出一系列高壓、EMI屏蔽和熱優化解決方案，通過精工打造的連接產品，幫助推動混動革新浪潮。