比亚迪的“流量秘诀”是什么?详解三电系统——电机篇
文\秦叔宝
前文说到比亚迪的电池技术以一种叛逆者的姿态登上了市场,接下来我们就来了解一下比亚迪的电机,电机就像发动机一样,是车的心脏,那么比亚迪是怎么站着把钱挣了?
电机的发展历程
电动机是将电能转化为机械能的设备,现代电动机是建立在电磁感应定律上的旋转机械。新能源汽车的主要执行机构就是驱动电机,是汽车动力爬坡能力、加速能力以及最高车速等性能的核心零部件之一。
驱动电机按照工作电源可分为直流电机与交流电机。在新能源汽车发展早期,直流电机凭借易于控制、调速性能好、成本低等优势成为主流产品,但同时也有维护不方便、可靠性低、寿命短等一系列缺陷。
随着交流电机的技术取得重大成果后,交流电机逐渐成为新能源汽车领域主要路径技术,尤其是永磁同步电机现已在新能源汽车市场中占据主导地位。路面上跑的十台新能源车有九台都搭载永磁同步电机。
目前,行业内企业主要可分为两大阵营,一类是具备开发生产能力的新能源整车制造厂,如比亚迪、特斯拉,另一类则为专业汽车零部件供应商、专业驱动电机制造商、传统电机生产商等第三方企业,代表企业有方正电机、宁波双林。
比亚迪电机发展现状
新能源汽车驱动电机由转子、定子、线束、壳体、端盖、轴承等构成。现在电动车用的电机分为圆线电机跟扁线电机。二者明显的区别在于定子绕组。
扁线电机是几根粗的矩形导线,先把绕组做成类似发卡一样的形状,穿进电子槽内,再在另外一端把发卡的端部焊接起来。圆线电机定子绕组则用的是多根细的圆线。
扁线电机优点多,扁线电机优点很多。第一是体积小,成本低;第二是扁线占用空间小,电机功率密度也会提升;第三是减低电机噪音;第四个优点是散热性能更好;第五个优点是技术含量高,必须专业设备生产,产品一致性好。
比亚迪拥有成熟的扁线电机技术,可以自研自制,还已经用在量产车上,比如比亚迪汉,海豹等车型。从技术水平来说,比亚迪扁线电机的最高效率达到了97.5%,质量功率密度达到了惊人的5.8kW/kg,升功率密度提升至44.3kW/L,全球领先。
三、比亚迪DM混动技术发展之路
汽车光有一个电机可不能跑,得有一系列配套的技术设施,这就不得不提起比亚迪的DM混动技术。比亚迪DM混动技术颠覆了传统混动“以油为主”的设计,转而“以电为主”,用大功率电机驱动、大容量电池供能、内燃机为辅,让混动车过渡到新能源车,被称之为国产混动的起点。
具体来看DM技术有四个发展阶段,第一代DM混动系统的设计理念主要以节能为技术导向,通过双电机与单速减速器的结构搭配1.0升自吸三缸发动机,实现了纯电、增程、混动(包括直驱)、三种驱动方式。
2013年发布的第二代DM混动系统则注重性能趋向。于是比亚迪三擎四驱的动力总成诞生了,并且成就了比亚迪的“542战略”。并将混动技术从纯省油的传统逻辑中脱离了出来。
2018年,搭载第三代DM混动系统继承了第二代DM混动系统的大部分特点,不过也带来一项比较大的改进。那就是在发动机前段的P0位置加入了BSG电机,另一大升级则是电控系统通过对电机、电控等设备的整合。
2020年6月,比亚迪发布了DM混动系统的双平台战略,即DM-p和DM-i。平台的搭建得益于自主研发的“发动机控制系统”、“电机控制系统”和“电池管理系统”等核心控制系统。其中有两位相辅相成的明星:EHS系统(混动专用变速器)、骁云发动机。
四、驱动电机、EHS系统和骁云发动机三者之间的配合
根据驱动电机的功率,目前EHS系统由三个版本组成:EHS132:发电机峰值功率75kW,驱动电机峰值功率132kW;EHS145:发电机峰值功率75kW,驱动电机峰值功率145kW;EHS160:发电机峰值功率90kW,驱动电机峰值功率160kW。
而将三款EHS系统适配到车型上时,也会采用不同的骁云发动机:EHS132和EHS145采用1.5L骁云发动机;EHS160采用骁云1.5Ti骁云发动机。
小结:
总有人说,比亚迪连个正经燃油车的发动机都造不出来,却闭眼不看三电。每个车企都有所长必所短,只要给它们站起来的的空间,未必以后不能开拓一番天地。如果思想上一直跪着,或许跪久了就站不起来了。
国产新能源车的电控和电机真的拿不出手吗?比亚迪怎么样?
国产新能源车的电控和电机真的拿不出手吗?比亚迪怎么样?
新能源汽车的宣传重点除了智能化配置就是电池和续航里程,很少有厂家会对自家的电机和电控展开说明,那究竟是厂家考虑到消费者的关注点不在这两点,还是真的没有突破性的技术呢?
动力电机其实应该是“三电系统”发展水平最高的。虽然在一些技术的细分领域与世界顶尖水平有差距,但是我们的开发水平和成本优势一直都存在。比如目前新能源车型应用比较多的永磁同步电机,它的优势在于结构简单稳定、响应迅速、调速精准,但是电机转子上装配有强磁性的永磁体磁钢,其中包含钕、铁、硼、镝等重稀土材料,成本比较高,而恰巧我们是稀土大国,所以制造成本更低,而且在研发早期的容错率也更高。而现在“国产品牌电机的极限不如进口”,其实并不是我们的硬件实力不够,而是电池或者电控的发展水平与电机的发展水平高度不一致,所以也就拉低了电机的极限。
电控相当于我们的大脑,每时每刻都在承担着“统筹安排“的工作,比如电池充放电的功率大小,分配给电机的能量有多少等。电控的核心功能的实现主要还是基于和依靠IGBT芯片,而这个芯片比起常规的消费级芯片像手机或者电脑,它的制造要求更高,核心技术主要掌握在英飞凌、富士等国际厂商中,再加上新能源汽车的发展,对“质”和“量”的要求也越来越高,所以这对于主要依赖外采的大部分国内厂家来说,还是处于不利的局面。不过比亚迪确实值得表扬,他一直都有功率芯片的研发工作,而且对于更高级的碳化硅芯片比亚迪也有涉足,也是值得我们骄傲的。
虽然各厂家都是在宣传电池,但是无论是我们国内,还是国外比较出名的LG和松下等厂商,对于电池化学体系都没有特别大的原理创新,大部分的技术突破都是在结构或者是集成上的创新。比亚迪的刀片电池就是改变了电芯的排列方式。当然还有一些厂商是在车身结构上做的创新,比如在发生事故时尽可能的不让电池包受损,这一点大众的ID系列做的也不错。
最后总结,在电机方面我们的自主品牌有着很大的优势,但是相信大部分人对于新能源车首要关心的都是续航与电池安全,并不是动力,厂家自然会着重宣传电池方面。而电控也确实不能代表我们的新能源汽车工业水平,但是像比亚迪这样迎难而上的厂商,这种精神确实值得我们肯定。
(文/泽宇 文中图片源自网络,如有侵权请联系删除)
比亚迪BSG电机结构解析
BSG: belt driven starter generator,皮带驱动的启动发电两用机,是目前在混动车型中较为普遍的电网供电零部件;它的功能是在作为发电机时,由发动机驱动提供高压三相电,经BSG控制器转变成高压直流电后并网整车高压系统,支持电池包充电,支持DC-DC降压成低压直流电供整车低压电器使用;当作为起动机时,由BSG控制器提供高压三相交流电驱使BSG电机提供动能,通过发动机皮带启动发动机运转。
比亚迪BSG电机与发动机的连接方式:起动发电两用机是通过多楔皮带与发动机相连的,起动发电两用机在发电机模式时是从动部件,在电机模式时(比如起动)则是主动部件,皮带张紧器的张紧元件要符合各种发动机的要求且可直接安装在起动发电两用机上或者也可安装在缸体上;皮带张紧器能够保证起动发电两用机皮带轮上有尽可能大的多楔皮带包覆范围。
BSG电机控制器是控制BSG电机的装置,其由输入输出接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成,主要功能是控制BSG电机来给整车发电和低压回路稳压,同时包括CAN通讯、故障处理、在线CAN烧写、与其他模块配合完成整车的工作要求以及自检等功能。
比亚迪BSG电机优点如下:
1、改善低速平顺性:增加 BSG 电机后,低速时大电机只进行动力输出,不进行回馈发电,改善低速平顺性;
2、提高保电能力:低速时,BSG 电机进行发电,发电功率额定 5kw,最大 7kw,发电较稳定,整车电量容易保持;
3、通过多楔皮带与发动机永久相连,提高在启停过程中舒适性,在发动机运转过程中,在某些负荷范围时可以对内燃机起帮助作用,降低油耗。
比亚迪BSG系统主要功能有原地发电、行驶中发电、启停发动机、协助升降档、稳压发电、松油门发电。