比亚迪DM-i插电式混合动力由于超低的油耗表现,在市面上一举形成爆款,供不应求。基于此,比亚迪旗下的弗迪动力也在此基础上推出了一套高效率、高可靠性、低成本为一体的轻卡混合动力系统。这套轻卡混合动力系统不仅可以满足国6b的排放法规要求,同时在城市运营中拥有新能源路权通行和减免购置税的优惠政策,极大地提升了轻卡的燃油经济性和动力性,并且没有纯电动轻卡的里程焦虑,真正达到了节能减排的作用。这套轻卡混合动力系统适合4.5吨以下的轻卡车型。
一、
比亚迪轻卡混合动力系统组成
比亚迪轻卡混合动力系统是一套增程式方案,没有并联模式,发动机仅作为增程器给电池和电机发电,不参与驱动。主要部件由发动机、双电机控制器、DC配电二合一、电池组、减速器、发电机和集成式驱动桥等组成,可选充电和不充电方案。整套系统均由比亚迪自主研发,比亚迪拥有15年混动系统开发经验,在技术处于国际领先水平。
该轻卡混合动力系统主要有EV纯电驱动模式和HEV串联模式:
(1)在EV纯电驱动模式,起步或中低速时,发动机不启动,由驱动电机单独驱动车辆纯电行驶,充分发挥驱动电机大扭矩、高效率、低噪音的优势。
(2)在HEV串联模式下,中高速行驶时,发动机工作在最佳经济区间,带动发电机进行发电,电能驱动驱动电机,维持电量平衡。当发电机供电不足时由电池向驱动电机补充电能,当发电机供电充足时,额外电能向电池充电。
二、
发动机
轻卡混合动力系统发动机采用的就是乘用车是一样的骁云发动机,目前骁云系列的发动机主要有两款,分别是主打经济性的1.5L插混专用发动机和兼顾高性能、配置在C级DM-i车型上的1.5Ti插混专用发动机。
1、1.5Ti插混专用发动机
1.5Ti插混专用发动机拥有12.5的压缩比,技术亮点在于其涡轮增压器采用了可变截面的设计,使得增压器能在更宽的转速范围内进行增压,既可保证在低转速工况下的增压效果,也不影响高转速工况下的排气压力。
1.5Ti插混专用发动机的最大功率为96kW,最大功率转速为5200r/min,最高扭矩239Nm,最大扭矩转速1350-4000r/min,怠速转速750r/min,最高热效率可达42%,重量90kg。
2、1.5L插混专用发动机
如果使用场景主要在市区,基本不上高速,也可以选择1.5L插混专用发动机作为增程器,发动机成本更低,效率高。
1.5L插混专用发动机可以说是集比亚迪在混动发动机领域之大成,真正做到了为电而生,其整体结构相较于传统的发动机做了大幅度的调整,采用了15.5超高压缩比、米勒循环、高效的EGR技术、低摩擦设计和取消传统轮系等前沿技术,最终做到了43.04%的热效率。压缩比越大,发动机的效率就越高。
米勒循环通过可变气门正时技术延后进气门的关闭时间,减少四冲程中压缩行程的能量消耗,在膨胀行程保持不变,使得混合气体做功更充分,提高混合气体能量的利用率,减少排气损失。
1.5L插混专用发动机的最大功率81kW,最大功率转速为6000r/min,最高扭矩130Nm,最大扭矩转速4500r/min,怠速转速1200r/min,最高热效率可达43.04%,重量80kg。
DM-i超级混动系统的工作原理其实极其简单,它说白了就是充分规避了发动机的劣势,让其始终保持在高效的工作环境下运转。发动机的劣势在于起步或者低速工况下的转速较低,在这样的工况下,发动机由于燃油燃烧不充分,会导致其油耗高、效率低;而它的优势在于中高转速工况时的高效运转。相比起发动机,电机有着更高的能量转化效率,并且比亚迪的电机转速可以在0~16000/分钟之间自由调节,省去了变速箱换挡的操作,在大幅提升动力系统工作效率的同时还能够让整车运行得更加静谧平顺。
三、
电机
电机采用的是先进技术的扁线电机,具有高效率、高转速、低成本和高性能等特点。扁线电机相较于传统的电机,制造加工难度较大,加工精度要求高,必须采用自动化设备进行生产,发卡绕组几乎不可能用手工打造。
扁线电机的优点是,
1、槽满率高,比传统电机高50%以上,可以达到70%甚至更高;
2、散热性能好,一方面是表面积加大,散热面积大;
3、是绕组之间接触面积大,空隙小,导热能力更好;
4、绕组端部短,也就是绕组两头接线所需要的空间更小,节省更多的空间。
5、体积更小,可以有效减小电机的体积,提升功率密度。另外就是NVH更好,因为开槽形状不一样,电磁噪音更低。
最高效率达97%,CHTC-LT综合效率达95.5%;高转速达16000rpm,低成本;电机重量下降25%,电机成本下降17%;功率密度提高30%,扭矩密度提高30%。
四、
高压控制器
高压控制器系统主要由双电机控制器和DC配电二合一组成。
双电机控制器有驱动电机控制器和发电机控制器功能。具有高集成度、高可靠性、高功率密度、高效率和低成本等特点。双电机控制器高度集成,并且采用电动与电机三相直连技术,极大地减少了连接线缆带来的能量损耗。同时,采用比亚迪现阶段最成熟的第四代IGBT技术,电控的综合效率高达98.5%,并且使得电控高效区(即电控效率超过90%的区域)占比高达93%,极大地降低了电控损耗,提高效率。
驱动电机控制器的电压范围为220-450V,满功率电压范围350-450V,持续电量220A,30S峰值电流540A,额定功率70kW,峰值功率150kW,最高效率98%。发电机控制器的电压范围为220-450V,满功率电压范围350-450V,持续电量165A,30S峰值电流260A,额定功率65kW,峰值功率90kW,最高效率98%。
除双电机控制器外,高压控制器方面还需要配备DC配电二合一,该DC配电二合一采用模块化设计,配电和DC-DC集成,重量轻、高功率密度、低成本、与整车配套的适用性强。其中,DC-DC模块的输入电压范围为200-510V,额定输出电流160A(180A持续15ms,250A持续10ms),额定输出电压13.8±0.1V;直流充电模块的直流充电额定电流152A(预留200A方案空间)。整个DC配电二合一的冷却方式为水冷,噪声≤35dB,质量≤7.6dB。
五、
性能指标方面
搭载1.5TI高效率发动机,增程器最佳油电转化率3.36kWh/L,增程器高效率可以覆盖65kW。搭载1.5L高效率发动机,增程器最佳油电转化率3.41kWh/L,增程器高效率可以覆盖30kW。以4.5T轻卡为例,
在性能指标方面:
(1)搭载1.5Ti插混专用发动机。CHTC-LT工况电耗为32kWh,CHTC-LT工况油耗为9.6L/100km,瞬时最高车速110km/h,持续最高车速104.1km/h,0-50km/h加速时间5.7s,0-100km/h加速时间17.2s,50-80km/h加速时间5.4s,60-100km/h加速时间10s,4%坡道爬坡车速72.2km/h(持续),12%坡道爬坡车速0km/h(持续),最大爬坡度11%(持续),4%坡道爬坡车速102.3km/h(瞬时),12%坡道爬坡车速64.6km/h(瞬时),最大爬坡度27%(瞬时)。
(2)搭载1.5L插混专用发动机。CHTC-LT工况电耗为32kWh,CHTC-LT工况油耗为9.5L/100km,瞬时最高车速110km/h,持续最高车速87.5km/h,0-50km/h加速时间5.7s,0-100km/h加速时间17.2s,50-80km/h加速时间5.4s,60-100km/h加速时间10s,4%坡道爬坡车速72.2km/h(持续),12%坡道爬坡车速0km/h(持续),最大爬坡度11%(持续),4%坡道爬坡车速102.3km/h(瞬时),12%坡道爬坡车速64.6km/h(瞬时),最大爬坡度27%(瞬时)。
节油效果方面,借助于弗迪动力的高效发动机和电机,与目前市场在售4.5t柴油轻卡平均百公里油耗12.8L相比,比亚迪轻卡混动系统可节能26%(平均百公里油耗9.5L)。
经济性方面:
(1)如果车辆可以充电,油电里程比例为70%:30%,比亚迪轻卡混动系统可节省0.336元/km,按5万公里每年计算,每年可节省约1.715万元。
(2)如果车辆完全不充电,全靠燃料行驶,比亚迪轻卡混动系统可节省0.211元/km,按5万公里每年计算,每年可节省约1.056万元。
六、
结语
从使用经济性和油耗来看,比亚迪轻卡的混合动力系统具备一定的优势。当然这套轻卡混合动力系统能否成为用户接受的爆款,就要看实际整车匹配是否能真正实现这个能耗以及整车价格是否具备真正的优势。