浅析比亚迪DM-i的EHS电混系统:架构重回“原点”/机械做“减法”
[搜狐汽车·E电园] 提到比亚迪的DM-i超级混动车型,网友间谈论最多的当属买车等待时间长的问题,现阶段全国大部分地区的提车周期至少3个月。这当然跟新动力系统处于产能攀升期有关,却也从侧面表明了消费者的认可。

要说DM-i的优势,大家可能会想到热效率43%以上的混动发动机、比亚迪独有的刀片电池,3.6L/100km的亏电油耗等等,而这背后是整体架构搭建基础,以及各核心零部件的各司其职与各显神通。为此,本文咱们就来聊聊这个事。
[·自研、自产助系统架构重回“原点”·]
DM-i与本田相同技术路线的混动架构,其实早在2008年的第一代双模(DM)技术就已申请了发明专利、并建立了雏形,奈何当时的发动机、电池、软件控制系统等技术储备不足,同时难以控制成本,导致F3DM这款超前的产品未能在市场广泛推广。

如今,各部分的核心部件技术能力上来了,原本的思路也就发挥出了价值。这就不得不说比亚迪自研+自产的实力,包括开篇提到的43%以上的混动发动机、刀片电池,还有大减速比的EHS电混系统、最高转速达到16000rpm及油冷的扁线电机、IGBT功率芯片、以冷媒取代传统冷却液的热管理技术,乃至高集成度的模块等等,全部来自比亚迪的自主研发与生产。

自研+自产的结果,一方面是技术水平达到了可与丰田、本田等先行者相提并论的技术水平,在各模块体积减小、功率密度与效率提升之后,电控系统的最高效率可达98.5%、系统级的运行效率也稳定在了90%以上,这个数据已经超过了算上润滑与冷却的纯机械结构传动效率。

另一方面是成本的全面可控。核心零部件全部自己生产,没有供应商“赚差价”,这本身就是一个比亚迪独有的先天优势。这其中,占到电控系统成本一半左右的IGBT功率芯片,比亚迪2018年发布、至今仍是国内车企独一份的IGBT 4.0降本效果明显;另外,更高满槽率的油冷驱动电机、材料与架构上性价比出众的磷酸铁锂刀片电池,乃至交直流逆变结构等等部件,全部在比亚迪自己的掌控之中。
比亚迪IGBT 4.0功率芯片展示模型
[·“以电为主”真正达成了高效·]
自研+自产加持下的系统架构重回“原点”,让DM-i超级混动(第四代双模技术)实现了比亚迪13年前的技术愿景,同时以电为主的中心思想,带来了与纯电动车相近的主观感受,外加亏电状态下依旧能够轻松达到的超低油耗(我们在活动中的实测平均油耗为3.8L/100km)。

如何做到“以电为主”?这个问题可以从很多角度来看,最简单的解读其实就是,在整个动力系统中“电是主角”,不再是配合发动机的附属产物。此处所谓的“主角”,不单纯是电动机的功率大于发动机以及电池容量的提升,而是全行驶场景80%以上都是以电驱动,三电系统在工作中更高的权重。

实际应用中,中低速有电状态下的EV模式,亏电状态下类似于增程式电动车的串联,乃至发动机动力过剩给电池充电的直驱,以及急加速等对动力有需求情况下发动机与电动机共同发力的并联,带来了行驶过程中的动力性能与能耗兼顾的全覆盖。
[·机械做“减法”并非取巧·]
全场景80%以上都是以电驱动,让负责驱动的电机和EHS电混传统系统成为了关键,这两者的结合带来了集成度高、体积小的主减速器,取代了复杂的传统变速箱。而这个机械结构上的“减法”并非取巧,反而有着更高的效果,以及对研发制造更高的要求。

效果方面,就是前文提到的与纯电动车相近的驾驶感受。一方面,发动机响应的速度如今已接近了“天花板”,机械传动的特性很难突破200毫秒左右的上限,而电传动可以很轻松的达到更低,在响应时间上做了“减法”,这方面比亚迪DM-i车型的油冷、扁线电机已接近了毫秒级水平。而如此优势,其实与现阶段车企高投入开发的电传输线控刹车、线控底盘等异曲同工。

另一方面,IGBT功率芯片控制下的动力电池放电倍率,可以长时间稳定在3C以上,短时间可持续在5C以上,带来了电驱动大扭矩的动力体验。这让发动机在电混系统中无需肩负满足动力性能的任务,只许追求热效率即可,在发动机的开发方向上做了“减法”。最终结合电驱动高效的先天特性,进一步放大系统级的效率优势。

研发制造的更高要求方面,没有传统变速箱的EHS电混系统看上去是“减法”,但实际上并没有取巧。以最高转速到16000rpm的油冷驱动电机为例,首先油封(密封性)的开发就一个课题,零配件的精度单位需要达到微米级别;其次,更高转速电机的动力传输,对于齿轮等零部件的强度、NVH,乃至虽然没有传统变速箱挡位,但更大、更宽泛的减速比等都是挑战。

要知道,2008年的第一代双模(DM)系统使用的6000rpm电机,这个转速还没有发动机高。同时,EHS电混系统控制的16000rpm转速电机,不仅超过了纯电车的主流水平,而且还是一个兼顾油电的版本。所以,别看比亚迪这套EHS电混系统没有传统变速箱,但其中的各个零部件都是自研与自产上过关斩将的产物。
[·写在最后:将现有发挥到极致就是一种颠覆·]
在油电混动系统上,日本车企的起步更早,欧洲车企在本土(欧洲)的销量更多,两种技术路线也几乎覆盖油电混动的不同行驶与组合。这方面,DM-i与本田技术路线相近、DM-P与欧洲车企有交集,比亚迪算不上开创者,但高热效率的发动机、以电为主的策略、刀片电池、高效的EHS电混系统(电控)等核心零部件,配上自研与自产低成本的先天优势,从笔者的角度,这种将现有技术融合并发挥出来,这本身就是一次开创、一种颠覆。
当然,比亚迪不再开发单内燃机车辆,只推出双模(DM)与纯电动(EV)两种动力形式的规划才刚起步,接下来在技术层面还有继续提升的空间,而至少已经迈出去的步子效果显著,如开篇所说的DM-i热销,乃至今年上半年新能源同比增长155%、占总销量超过60%(60.8%左右)的数据,都是最好的佐证。
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