新能源车是未来汽车市场的主导力量,而电池驱动则是新能源汽车的主力模式。据数据分析,未来15年,我国的新能源汽车占有量将超过60%,在国家政策支持的大环境下,电动汽车技术将是各大厂家最用力的关键技术,而比亚迪则是行业里领先的“带路者”。
新能源车占有量预测
2019上半年全球销量前五电动车型中,有两辆属于比亚迪,而过去的2018年,比亚迪则占据着全国新能源汽车销量第一,这些令人佩服的数据下,离不开比亚迪多年的电动汽车技术深入研发。近日,笔者有幸参加了比亚迪官方组织的比亚迪DM技术的探索活动,更加深了对DM技术的了解。
首先,给大家发个笔者我拍摄的唐DM零百加速视频,大家感受一下,唐DM的0-100公里加速达到了惊人4.5秒。
虽然比亚迪电动车覆盖民用和商用的各行各业,但可能并不是太多人知道其中最核心DM双模技术是怎样的技术,下面我给大家详细介绍一下。
1、DM双模技术
DM即Dual Mode的缩写,是比亚迪插电式混合动力技术的简称。如果将纯电模式简称为EV,混合动力模式简称为HEV,则比亚迪双模技术则是EV+HEV。
短途用电,经济节省。 长途用油,动力强劲,系统兼顾性能与节能。
2、行业地位
比亚迪从第一代双模技术开始,逐步迭代升级,经过10余年经验积累、3代技术升级,才成功研发出了第三代双模技术。现如今,第三代双模技术早已经是名声鹊起,搭载着第三代双模技术的比亚迪双模车型很多一经上市就成为爆款,供不应求。即便现在新能源领域已经竞争者纷纭,后来者也仍难超越经过有成熟技术沉淀的第三代双模技术。截至2018年底,双模技术的装机量全球第一,使用占比率第一,技术成熟度第一,DM累计装机量突破30万。
比亚迪新能源车
3、第一代双模技术
自2003年,比亚迪涉足汽车行业伊始,其就将新能源动力、传动系统的研发视作战略重点。然而真正开启比亚迪的插电式混动车之路的里程碑事件需追溯至2008年,这一年,作为国内该领域的启蒙者,比亚迪克服了国际技术壁垒、国内技术积累薄弱等障碍,推出了首辆搭载第一代双模技术的F3 DM。由此,比亚迪成功开启了中国插电式混动车之路。F3 DM 作为中国第一辆插混汽车一经上市就引起了不小轰动。其搭载的第一代双模技术技术采用的是DHT(混动专用变速器)插电混动架构,是典型的P1+P3双电机方案。虽然比亚迪第一代双模技术使用的是双电机串并联架构,具备极佳的动力输出平顺性,但该驱动系统状态切换较少。
4、第二代双模技术
为了解决一代问题,2013年第二代DM技术应运而生。 DM2.0技术是基于多速DCT(双离合自动变速器)打造的并联结构,属于P3单电机方案。但相较于第一代双模技术,第二代双模技术的动力传动系统可实现的功能模式更多,动力系统集成度高,解决了第一代的不足。相较于第一代双模技术,第二代双模技术具有传动效率高、动力强、换档平顺性好、燃油模式无动力中断的优点。不仅如此,这套系统还可以实现P3与P2.5架构之间的自由切换,满足整车低速或者驻车工况下的发电需求。和第一代双模技术不同,一个档位的第一代双模技术在匹配不同车型时,需根据发动机高效区间参数及车型参数来更改唯一的速比。而 第二代双模的DCT速比范围较宽,可适配不同发动机、不同车型,满足不同工况需求,其本体相对独立于整车系统,平台拓展及适应性好。不仅如此,由于DCT拥有6个档位,传动路径较多,动力系统就有了更多的功能拓展可能,手自一体模式切换时驾乘感受也更好。综合来看,升级后的第二代双模技术以其自身优势,极大的提升了比亚迪新一代产品(秦等)的性能。
三代比亚迪DM技术
5、第三代双模技术架构及优势
又通过5年的探索,2008年第三代双模技术破茧成蝶成功上市,目前宋Pro DM及其他王朝车型所搭载的第三代双模技术。和以往不同,第三代双模技术并不仅限于一种动力架构,它按电机位置来区分(BSG电机位于P0,前驱动电机位于P3、后驱动电机位于P4),第三代双模技术共呈现三种不同的动力架构,分别为:P0+P3(前驱),P0+P4(双擎四驱)以及P0+P3+P4(三擎四驱)。这样多种动力组合方案可谓是极大的增强了比亚迪旗下混动产品的多样性。
点击大图看比亚迪DM第三代技术分类
此次升级,第三代双模技术在保留上代优势的同时,加入全新的高功率、高电压的P0/BSG电机。新加入的这个BSG电机,可直接起动发动机(皮带起动发动机),实现自动启停、发电、能量回收和扭矩辅助等功能。发动机和BSG电机可以长期处于高效转速区间,成功减少了能量的损耗,相比上一代提高比率为21%。此外,由于在最关键的10公里/小时蠕行状态时,车辆装载了BSG电机,蠕行时发动机可以与车轮断开,在最经济的工况点下带动BSG电机发电,提升发动机工况点效率。此时车辆完全利用电机驱动,发电效率提升了45%,极大减少了车辆馈电状态的发生。此外,当高速巡航时或者电量低于一定值得时候,在第三代双模技术还可以使整车实现发动机直驱,此时多余的能量还能通过BSG电机发电,BSG电机本身的高功率密度和高电压让发电效率大幅提升,电机发电扭矩不经过变速箱传动,损耗小,经济性好。正是由于BSG强大的发电能力,比亚迪DM3.0技术某种程度上缓解了消费者里程焦虑的问题。
比亚迪插混车型对外放电模式
6、第三代双模技术驾驶模式
除了BSG电机带来的产品性能的提升,其多样化的行车模式也是可圈可点的,帮助整车适应多种工况,兼顾动力性、平顺性和经济性。
比亚迪DM技术零部件构成
【EV模式】
EV模式下,车辆可以仅依靠电池组提供的电力驱动电机,此时发动机、BSG电机、变速箱均不参与工作,完全不消耗燃油,动力性,平顺性和经济性最优。纯电续航最高达100km,各款车型续航能力都超越同级对手,日常可当纯电车使用。适用于城市路况上下班通勤,日常可当纯电车使用,百公里电费只有同级别燃油车的1/6。
【HEV串联模式】
而HEV模式下又分为两种情况,一种是HEV串联一种是HEV并联。HEV串联也就是"增程混动模式",一般是SOC较低时,市区走走停停路况,有效实现车辆增程:发动机带动BSG电机高效发电,驱动电机主力驱动车辆,这样有效降低能耗,带来更佳平顺性。
【HEV并联模式】
而HEV并联模式一车辆识别出车主有强动力输出的需求时,发动机、前后双电机同时发力,全新一代唐DM可实现最大功率441kW,最大扭矩950N.m超强动力,0-100km加速仅4.3s。
【HEV高速模式】
HEV高速模式下,发动机作为主力输出,BSG电机在高效运行的同时还能保证自充电能力,提升综合能效。
【能量回收模式】
车辆低负载时,系统会提高发动机转速到经济油耗区,多余能量会通过发电机回收转换成电能
在制动、减速等工况时,利用发动机富余功率和减速、制动时轮端扭矩进行回馈发电。
8.四大用户体验提升
【快】 【稳】 【省】 【静】
比亚迪DM3.0技术四大体验
目前搭载比亚迪第三代DM技术的全新一代唐DM最高能够实现总输出功率441kW,总输出扭矩950N•m的强悍动力,相比第二代DM技术分别提升19%和16%。百公里加速最快仅为4.3s,百公里加速性能媲美V8发动机。
比亚迪双模汽车的智能全时四驱系统共有普通模式、雪地模式、沙地模式和泥地模式四种模式。全时电四驱及强大的扭矩输出,实现单轮附着力脱困。可整车在HEV模式下行车时,VCU(整车控制器)可通过识别电量、车速、方向盘角度、路面打滑系数等,然后进行组合查表,根据驾驶员需求,结合能量管理策略、换挡策略、起停策略等,自动切换行车模式(后驱和四驱),精确控制智能分动器向四轮传递出大小可控的扭矩,前后独立扭矩分配,适应全地形全路况,保证更好的整车通过性和整车稳定性的同时提升经济性,更节油。其单轮附着力反应时间已从200毫秒提升至20毫秒赢得生死时速差。在雪地、沙地和泥地等多种路况下,超快的响应速度能在车辆发生打滑时,迅速调整车身姿态,有效防止甩尾、侧翻等危险情况的发生,安全感和操控感都极佳,在各种恶劣工况下能够自由穿行,高速爆胎也不会翻车,一路安稳,洒脱从容。
最长综合工况纯电续航81km,同价位无人匹敌。
完全满足日常上班使用,日常出行0油耗。
最大续航里程800公里,长途出行里程无忧。
发动机及高调管路系统声学及隔振设计、后总成的声学包设计。
声学照相方法有效识别发动机噪声源。
全转速区间发电噪声抑制达到行业领先水平。
7、DM3.0 技术亮点
【怠速启停】BSG电机可实现发动机快速平稳启停,行车油耗降低3%。
【智能发电】根据发动机/BSG电机/驱动电机高效区,结合行车工况智能发电,优化能效。
【辅助换挡】BSG电机主动控制发动机转速,优化平顺性。
【急加速助力】BSG电机主动控制发动机转速,弹射模式下,BSG加速助力,百公里加速最快至4.3s。
比亚迪插混车型运动Sport模式
【三合一动力集成】
比亚迪电机、电控、变速器三合一驱动总成系统相比于传统的电驱系统,结构更紧密,集成化效率高,能量损失更小。传统的电驱系统,电机和电控是分开的,但比亚迪的三合一电驱总成的电机和电控采用了集成化技术,电机电控不需要通过外部接口进行相连,省去了电机和电控相连接的交流三相线和用于冷却的水管,以及安装支架,因而振动及噪音得以改善,电驱总成体积也更小,整车空间利用率更好,电驱总成质量更轻,电驱总成的功率和扭矩密度更高。集成化的三合一动力总成相较于传统电驱系统,总成体积降低30%,功率密度可达到1.9kw/kg。此外,集成化也使得电驱总成的成本达到最优,省去了不少外围附件的成本,同时减速器和电机采用直连,电机与电控的直连,省去了传递路径上的能量损耗,也使得集成效率得到提升。集成效率提升的另一个重要的点就是电机和电控共用一套水冷系统。双面水冷设计优化了散热功能,也使系统的功率密度和输出电流能力得到提高,减小了IGBT损耗,平均效率自然也高了,节约了芯片用量,经济性自然好。
【电池热管理系统】
比亚迪的电池热管理系统(BTMS, Battery Thermal Management System)能高效节能高效、节能、安全地保障整车动力电池系统在低温-30℃至60℃区间正常工作,实现全气候条件下的温度控制。在高温或恶劣工况下,比亚迪通过实行多级冷却电池热管理策略,在不同的电池温度下,可以合理分配整车冷却能量。没有冷却的电池包,在炎热天气下,电池温度会上升到50℃以上,而比亚迪可以通过冷却将电池包温度控制在35℃以内,由此电池寿命相比于50℃时可延长30%,电池功率可提升50%。
【电机电控冷却系统】
电机电控系统智能控制如何实现的呢?如上图所示,电机电控系统主要采用液冷的冷却方式进行冷却,通过温度闭环控制,即在电机绕组、IGBT模块以及电控箱体内布置温度传感器,实时监测电机电控温度,反馈给冷却系统,根据不同冷却回路的冷却需求,计算电子风扇的占空比(占空比即为一个脉冲循环内,通电时间相对于总时间所占的比例),进而控制电子风扇的开闭以及风扇的负荷,从而通过智能调控的方式使冷却系统的能耗达到最优。
不仅如此,比亚迪全新的DM3.0技术还进一步优化了电机散热的问题。在全新一代DM3.0技术下,电机散热器为钎焊管带式散热器,由于翅片及扁管布置更加紧密,因此结构也更紧凑,优化了风阻,芯体换热能力也得到了相应的提升。此外比亚迪的电机除了采用水冷的冷却方式,还加入了全水套设计,因此可以使电机冷却接触面积达到最大,单位时间内冷却回路带走的热量达到最大,如此,电机散热效果便得到了进一步优化。
【发动机热管理系统】
依据比亚迪DM3.0的热管理技术,其发动机制热首先要通过控制水泵转速,使发动机及催化器尽快达到最佳工作温度,提高热效率及排放性能。而后,随着发动机工作时间增长,发动机温度升高,当发动机水温过高时,节温器阀门开度增大,更多的冷却液流向高温散热器,与空气进行换热降温,使发动机持续工作在最佳工作温度,从而保持较高的工作效率。
比亚迪配备了全新的中冷冷却系统来对压缩后的气体进行冷却,该系统由中冷器、电子水泵、和冷却回路构成,可以对增压后的气体进行冷却,减少热膨胀,进而提高发动机进气量。其精确控制进气温度,改善了发动机热效率和排放性能。中冷系统通过冷却回路匹配低温散热器及电子水泵,传感器通过采集进气温度,经过计算将信号反馈至ECU(电子控制单元),ECU经过计算后控制电子水泵流量及电子风扇转速,中冷冷却回路将增压后的气体保持在最佳温度区间。与此同时,比亚迪新型的液冷方案为逆流式液冷中冷方案,相较于传统的风冷式中冷器具有更好的瞬态响应速度,提高了发动机动态响应能力,解决了加速时动力迟滞问题,冷却效率高达95%
以上的介绍基本涵盖比亚迪DM3.0的技术关键,需要花点时间消化一下。