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  • 比亚迪DM-i技术如何实现亏电状态下低油耗?实际体验又如何?
  • 来源:每日侃车

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说到汽车的混动技术,有句话流传比较广:汽车行业有两种混动,一种是丰田,一种是其他。作为很早涉足混动技术的品牌,丰田设计出以行星齿轮在核心的动力分配结构,利用行星齿轮的三个自由度分别啮合发动机、发电机和电动机,实现了一套高效的混动机构。目前丰田的混动THS已经发展到第二代,在国内销售的车型已经普遍使用,用户的反馈是油耗低、行驶平顺。丰田的混动确实很好,但也有着明显的时代印记,那就是在二十多年前电池、电控都不发达的时代中,实现以发动机为主、电机辅助的动力分流式结构,电机仅在起步、加速等少数时间介入,辅助发动机渡过高负荷区,大部分表演的舞台依然是发动机。而且发动机、发电机和电动机三者是不能完全解耦的,并不能将各自潜力发挥到最大。

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丰田THS特点:动力分流,发动机为主,电机为辅助。电气化程度较低。


在电机、电池和电控飞速发展的过程中,本田的i-MMD技术也得到快速发展,目前也发展到了第三代。由于丰田对于行星齿轮结构很早申请了专利保护,因此本田只能另辟蹊径,利用双电机的结构和离合器控制发动机介入,让电机与发动机达到完全平等的地位,实现了大功率电机驱动,并可以单独驱动车辆到高速的行驶状态。驱动电机的工作区间大为增加,但因为系统的三元锂电池能量较小,发动机在低电量时直接带动发电机发电并直接输出到驱动电机,变成了一台增程式的混动系统。在高速行驶,负荷较低时,发动机动力直接驱动车轮,驱动电机休息。整个过程,发动机始终处于低负荷状态,可以达到40.6%的高热效率。因此,本田i-MMD的车辆体验是加速更强劲、油耗同样较低。

田i-MMD特点:发动机与电机地位平等,各负其职。电池能量较小,不支持插电是最大缺点。


我们再来看以理想ONE为代表的增程式混动,它的特点是只能以电机驱动,发动机仅做发电机的动力源。虽然实现了纯电动,但并没有完全零排放,而且在高速低负荷时,明明发动机的效率更高,却还要通过发电来中转,此时的能量使用效率反而不高。



增程式混动特点:电机驱动,大部分工况系统的效率都很高,但高速匀速行驶电机效率不如发动机高。

以上每种混动技术都有可取之处,但也都有明显的缺点。那么能否取众家所长,避他人之短呢?答案是肯定的。比亚迪于1月11日隆重推出的DM-i插电混动技术,可以说是完全避开了以上所有的短处,形成了自己的特色。


我们先来看整体结构,DM-i核心部件包括双电机的EHS系统,骁插混专用发动机,混动专用功率型刀片电池。还有四大控制系统,包括整车控制、发动机控制、电机控制和电池管理。控制系统因为主要涉及的电路和软件,我们也没有太多资料,只需要知道核心部件和关键技术是完全由比亚迪自主研发的,还使用了比亚迪自研的IGBT就可以了。重点看几大硬件:


1、双电机的EHS系统:



比亚迪之前的DM很大程度上要依赖变速器,可以看到这套系统并没有传统的多挡位变速器。EHS系统以并联的双电机为主要部件,其特点是:1、发电机与发动机利用齿轮处于常啮合状态,意味着发动机只要在输出时就处于发电状态。2、发动机输出端是湿式离合器,一般情况处于分离状态,仅在高速匀速续航时才结合,直接驱动车辆,因此大部分时间负荷很低,效率尤其高。3、电机是主要驱动来源,与中间齿轮常啮合,再输出到主减速齿轮,再带动差速器输出。

DM-i的驱动电机体积和功率都做得比较大,具备更多的适应性。根据电机功率大小不同,分为EHS132、EHS145和EHS160三种,对应电机功率就是132 kW、145 kW和160 kW,三者的扭矩分别是316Nm、325Nm和325Nm。

我们认真观察了EHS系统的结构和工作原理,认为它的工作原理与本田的i-MMD有异曲同工之妙,但两者的结构完全不同,后者采用的双电机同轴布局。


2、骁云插混专用发动机:



比亚迪针对DM-i推出了两款专用发动机,1.5Ti涡轮增压和1.5L自吸发动机。其中前者的峰值功率为105kW,峰值扭矩231Nm,拥有12.5的高压缩比,采用了可变截面涡轮增压器和智能热管理系统,实现了40%的热效率,主要与EHS160系统匹配,用在唐DM-i上。而后者峰值功率为81kW,峰值扭矩135Nm,拥有15.5的超高压缩比,采用分体冷却技术、EGR废气再循环,实现阿特金森循环,成为目前全球量产发动机中热效率的新顶峰为43.04%,这款发动机主要与EHS132和EHS145系统配合,用在秦PLUS DM-i和宋PLUS DM-i上。


有心的朋友可能注意到了,这两款发动机的功率和扭矩比起同排量的驱动型发动机都要小,而在压缩比和热效率上却高很多,这正是混动系统的微妙所在,因为发动机仅在部分负荷和低负荷运转,不需要考虑太多扭矩和功率的需求,工程师可以把主要精力都用在提高压缩比、降低摩擦、提升热效率上。


3、混动专用功率型刀片电池:



我们认为DM-i核心优势就是搭载了比亚迪为混动系统开发的专用功率型刀片电池。电池采用串联式电芯,一节刀片电池内有多节卷绕电芯串联而成,电池的体积利用率得到进一步提升。卷芯采用软铝包装,形成一次密封,刀片电池采用硬铝外壳包装,形成二次密封。单节电压超过20V,单节电量最大1.53度。电池包电量在8.3—21.5kWh,可实现了纯电里程50—120公里。


电池为磷酸铁锂型,除了先天安全系数很高,还拥有先进的热管理系统,推出了脉冲自加热技术,利用电池内部高频充放电生热,速度更快。另外,它还实现了PHEV车型的直流快充,30分钟即可充满80%,交流充电功率也高达6.6kW。


4、以电机为绝对主力的驱动方式:



我们来看一下混动系统的工作策略:1、在电量充足时,很简单,电机驱动,相当于纯电动车。2、在电量不足时,市区中低行驶,99%的工况下用电机驱动,发动机启动发电直接输出给电动机,相当于一台增程式车辆;仅在少量急加速或爬坡等高负荷时,发动机才会输出动力到车轮;3、高速行驶,并联直驱为主,发动机直接驱动。

有了以上驱动策略,可以实现在NEDC和WLTC工况下,电机驱动占比分别高达88%和82%,发动机参与驱动的时间很少,更多时候启动是给电池充电。因此,像秦PLUS EHS132系统,在亏电状态下的百公里油耗也可以低至3.8L,宋PLUS EHS145和唐EHS160亏电状态下百公里油耗也仅为4.4L和5.3L。

因为采用电机驱动,车辆的加速性能也不弱,秦PLUS EHS132系统的0-100km/h加速时间为7.9秒,宋PLUS EHS145为8.5秒,唐EHS145为8.7秒,与一台2.0T发动机的加速成绩相当,足够日常动力所需。


秦PLUS DM-i版微试车:

在发布会当天下午,我们参与比亚迪组织的试驾,对即将上市的秦PLUS DM-i进行了简单的试驾。EHS132的电机推动这台车加速比较充沛,而且加速过程中静谧度很高。由于电量充裕,我们把油门踩到3/4深度,发动机都没有启动,显得尤其安静,最让我们惊喜的是这台车的方向盘的转向顺滑度提升很多,而且底盘的滤振显得干净很多,过弯时也有一定的支撑性,看来在汉斯的调校下,底盘的表现也有的显著提升。

只有把油门踩到底,发动机才会介入驱动,发动机在启动时的振动能够清晰感知到,但并不扰人,整体的NVH依然是值得肯定的。地板油的全加速信号能够让发动机参与到驱动中来,动力会有一定的提升,对于日常的加速、变线超车是完全足够的,而且加速感觉更加线性,不会出现局部爆发性的增加,让乘坐的舒适性也大为提升。


秦PLUS内饰也进行了升级,显得更精致

侃哥点评:



如果说DM-p技术路线代表了比亚迪的技术高度,那么DM-i就是真正能够走进千家万户的实用性产品。DM-i的动力分配策略上与本田有些相似,但发动机参与驱动的分配比例更少,对于电机的依赖性更高,整套系统的电池容量和充放电的效率都更高,不仅实现了PHEV可以享受到政策优势,更可以支持快充,缩短了充电时间。从混动技术的角度看,它确实将众家所短都避开,很有可能是目前综合效率最高的混动系统,而且实车体验也相当不错。还有一个重要因素是降低了成本,让车身价格下探。我们预测搭载DM-i的三款车型会迎来销量的快速增长。



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