解读比亚迪DM-i混动系统:翻译翻译,什么叫双电机制霸
开门见山,比亚迪公布了这三款车的预售价之后,我想大家都应该有这么几个疑问:
·DM-i是什么?
·相比之前的比亚迪插电式混动(DM-p)有什么区别?
·为什么一部插电式混动车型价格这么低?
与比亚迪DM-i技术车型的预售价同时公布的,还有DM-i技术。这样一来,比亚迪就有两种插电式混合动力总成了,一种是由来已久的DM-p——以性能为主要亮点的插电式混动,这套系统大家都不陌生,比亚迪在2014年的关键词是什么?
你们应该都还记得“542”这个口号吧,这是第一代比亚迪唐的重要亮点,5=百公里加速5秒,4=四驱,2=百公里油耗2升(均为电量充足时的数据),还有最早的比亚迪秦跑出的百公里5.9秒的加速,这些都代表了在当年,比亚迪让发动机和电机结合之后,车辆的加速是有多快。
但比亚迪后来发现了一个问题,就是在二十多万的唐上,又快又好自然是不错,但在普通汽车上,消费者是不太需要这么快的东西的,大家要的是舒服平顺,高性价比,和低油耗。
举个例子,在注重性能的粉丝眼里,唐DM的性价比是很高的,跑到百公里加速5秒的4.8米级中型SUV,大概得是中配的保时捷卡宴。但前者三十万,后者一百来万。然而,不注重性能的路人就没概念了,百公里加速5秒是很快,但他觉得7秒也很快,还有人开的是13秒的轩逸,换车的时候觉得比轩逸快就行了。
这样一来,唐DM的问题就全来了,作为单电机(不含P0辅助电机和P4后桥电机),首先要迎来的问题是,亏电时动力总成要负责给电池供电保持SOC,同时驱动车轮,还要有足够的加速,最后是油耗别太高,这必然会导致动力系统的精神状态堪比996社畜,而且,在上海和深圳,很多车主把这个绿牌汽车当燃油车来开,寸土寸金的地方,有停车位装充电桩属于奢侈行为。
比亚迪想来想去,这样下去肯定不是事儿,DM-p本身的成本是很高的,想要好的输出效果,就需要大容量电池,标定多工况动力输出,同时加速不能慢,否则溢价会崩——而这些都需要钱需要成本,解决这个问题的本质是木桶理论:人们不需要特别长的木板,但均衡的木板是可以当桶来用的。
这需要从结构上想办法,比亚迪最终给出的答案就是DM-i——这套系统所搭载的双电机插电式混动技术,与DM-p的路径就是两回事。
双电机结构天生在标定上会纯粹一些,也能轻易做到低油耗,因为发动机只用做自己擅长的事情,大多时候在高效的工作区间。举个例子,我实测宋PLUS DM-i的时候,全油门起步,发动机转速都没有超过3000转,这正是因为3000转以内是发动机最高效的区间。
此外这还说明一个问题,就是,作为双电机插电式混动,虽然DM-i的结构看起来和本田i-MMD很像,但不同的地方在于,整个输出策略是完全不一样的。i-MMD在全油门起步时,发动机必须要调动起来参与全动力输出,DM-i不用。即使是在SOC的最低值25%,大电池组也可以让它有余裕只用驱动电机起步,发动机则保持在高效区间默默发电。
但也不是发动机就不问世事了,在高速的时候还是会有直驱机构让发动机直驱车轮,类似于汽油机+变速箱的最高挡位。你可能觉得1.5L的发动机拉动宋PLUS DM-i(1.70~1.79吨)不太够,其实在高速上,维持时速100~120km/h只需要30多kW而已,对于1.5L发动机来说问题不大。
所以你还会发现DM-i的另一个亮点:它在亏电状态下,无论是油耗、平顺性,还是加速都可以和SOC保持70%时相提并论,这是以前的DM-p很难做到的。
在实测油耗的时候,宋PLUS DM-i就给了我很大的惊喜,百公里油耗仅3.5升。
为了较低的亏电油耗,比亚迪也开发了两款全新的混动专用高热效率发动机,1.5L发动机的热效率是43%,最大功率81kW,最大扭矩135N·m,这台发动机配合双电机系统用于秦PLUS DM-i以及宋PLUS DM-i上。1.5T发动机的热效率是40%,显然是用来驱动更大的唐DM-i。
三款车型的驱动电机都在130~160kW,大概相当于不同功率的2.0T发动机,加速水平和性能也都相近,至于具体的油耗和加速数值,大家可以看图表:
▲三款车搭载DM-i之后的性能&油耗表现
最后是电池。
这可能是插电式混合动力汽车溢价最高的部件了,一般的插电式混动车,价格需要看齐高级别汽油车的中高配价格,比如微蓝6 PHEV之于君威2.0T,帝豪PHEV之于博瑞,GS4 PHEV之于GS5/GS8,然而,比亚迪DM-i如大家所见,最低价格仅需10万元起步。
分析来看,这主要由好几个因素导致的:
首先是电池成本的降低。相比五年前BYD E6卖36万的那个年代,现在每kWh的成本已经低到不可想象的地步了,得益于国内新能源的大量采购以及技术的发展,我们逐渐向行业的目标挺进:100美元换1kWh。2020年还达不到,需要130多美元,但这也够低了,这是什么概念?你造一个续航400km的电车需要50kWh电池,只用6800刀/4.7万RMB就够了。
▲JP摩根证券和BNEF的数据表明,电池成本可以更乐观一点
显然,这会大大降低纯电动车的造车成本,插电式混动也有重大利好,所以以前PHEV的纯电续航只有20km,接着是50km,然后是80km,现在120km,200km的也有。
至于比亚迪DM-i这三款车型,使用的就是8.3kWh和22.5kWh两种容量的刀片型磷酸铁锂电池组,前者可以支持50多公里的纯电续航,卡着政策补贴标准(这很重要,也是下一段的重点)。
高配的22.5kWh容量看齐了顶配唐DM,可支持120km的纯电续航,但!最重要的是!它可以快充!30分钟充80%的电量已经和很多纯电动车一样了!这也是比亚迪用户一直以来的痛点,这样一来,纯电续航120km版本的DM-i也算是大半个纯电动车了,不需要头疼买车位装充电桩,大电池买回来也终于不用当摆设了。在满足性价比的条件下解决了这个实用的痛点,可以给比亚迪点个赞。
8.3kWh的续航50km电池组不支持快充,但也是个很有趣的点,现有的DM-p车型,比如十几万的宋PRO DM-p,最低纯电续航都有81km,电池组容量15.7kWh,价格仅需16万。而DM-i入门的8.3kWh电池组,我们基本能在一瞬间猜到原因:降本。
还是上面的公式,1kWh需要137美元,8.3kWh则是1137美元,折合下来为8000元人民币。
这大概和你选个全景天窗差不多价格。
我同时能预感到,比亚迪DM-i车型上市时的千字评车会很难写,我又想要便宜的8.3kWh版本,又想要支持快充的22.5kWh版本,怎么办呢,在线等,急。
最后是比亚迪的自产优势,所有DM-i搭配的电池组都是刀片电池,这是比亚迪最新的电池科技,某家主机厂跟宁德时代这种大供应商谈太多条件是会被“ban”的,但比亚迪不怕,有什么难题就说,有什么条件就讲,大家充分沟通交流,效率贼高,也能充分发挥三电的成本优势,这些都是比亚迪内部的共识和老生常谈了。
结语:
到最后,你会发现,比亚迪这套全新的混动技术DM-i,在同级别混动系统里面,基本无限接近完美了。当混动车开,它的油耗很低,当纯电车也挺方便,无论哪种使用场景都应付得来。这应该就是不少人理想中的PHEV了。
而且,DM-i本身也给我们带来一个思考:在电池成本越来越低的状态下,我们究竟需要的是纯电动车还是插电式混动车?8.3kWh的小电池组成本那么低,用起来完全不难,那我们为什么还需要轩逸1.6啊朗逸1.5啊卡罗拉1.8混动啊这种东西?还有,2035年那么多禁售燃油车的国家,有没有把这些车算进去?
还没完,我再用一个灵魂拷问来结尾:
比亚迪在日本是有卖车的,叫BYD JAPAN,卖的大都是纯电动公交车K8和K9。如果有一天BYD JAPAN想卖乘用车,CR-V混动和RAV4混动在日本卖350万日元,宋PLUS DM-i跑过去卖300万日元,不过分吧?
不然,你日本政府打算加多少税?
文|坂道
图|坂道 网络
10米电动公交车的标杆——比亚迪K8
“纯电动公交”这个词如果放在十几年前,对于很多人来说是陌生的,而且那时人们更加相信燃料汽车的可靠性,会觉得电动汽车充电太慢、电动汽车跑不了太远、还担心电动汽车的安全性等问题。而如今,街上已经有大量的电动公交车在运营,它们迅速的走进了我们的生活。而今天我们要介绍的是一款10米级的电动公交车,比亚迪K8。
比亚迪K8的外观设计简洁时尚,前脸延续比亚迪家族式元素。前后车灯采用分体式设计,方便维护和检修。前大灯下方还设有LED日间行车灯,非常具有识别感。三段式前保,可以完全开启,方便对灯具、雨刮器、除霜器进行检修。
进入车厢内部,整个车厢显得非常简洁。由于比亚迪K8采用轮边驱动桥以及电池组后置的特殊设计,车厢内部拥有平整的地板,方便乘员的站立,也使得车辆内部的空间增大了不少。站立拉杆的高度设计的也非常到位,可以满足站立在不同位置的乘客轻松抓握。K8的座位量为38+1个,最大载客量可以达到86名。
K8的驾驶室简洁而直观,中间的LED液晶显示器可以监测车辆实时参数,能够对电池、电机、电控等故障实时报警提示。工作台上的按钮比较少,大多数按钮都集成到了拨杆上。而挡位控制也采用按钮式设计,分别是R倒挡、N空挡、D前进挡。
与燃油客车一样,电动汽车的车重越大,电耗也就越高。降低电动汽车的自身重量,在使用同样电池组的情况下能够行驶更多里程。比亚迪为了降低自身重,量使用了铝合金车身,铝的密度是钢铁的三分之一,使用全铝合金车身骨架可以降低车身质量提高加速性能,在碰撞时可以减小车辆惯性,铝还可以有效的吸收撞击能量。铝还具有良好的可塑性、耐腐蚀性以及后期回收利用率大等优点。
但由于铝的强度不如钢铁,全铝合金车身骨架本身的设计结构也相对复杂,如果车辆受到碰撞很可能会损伤整个车身结构,提高修理成本。高质量的全铝合金车身骨架对车身制造工艺也有非常高的要求,这样就导致了整车售价的提高。
在悬挂方面,比亚迪K8采用了前2后4气囊悬挂,并且带有ECAS客车电子控制的空气悬架系统。ECAS可以根据实施情况利用机械控制阀调整车辆高度,能够有效的提高车辆的稳定性以及舒适性。
电动客车动力系统最为关键的一部分就在于电机,比亚迪K8采用的是功率为90kW(全车有两个90kW的电机,两个电机相加总功率就是180kW,折合成马力就是240)的交流永磁同步轮边电机,我们可以笼统将这种新的电机放置技术理解为传统的轮边减速器与电机的结合。轮边电机的特点在于车辆转弯时电子差速器可以实时控制车轮转速,相比普通的差速器轮边电机具有精度高传动比大的特性,取消了机械式差速器减轻了车身重量相率并且降低机械噪音。这种设计减少了动力传动部分的安置,对车身结构和重量都起到了非常大的优化,最重要的是为实现低地板提供了便利。
在四轮均采用轮边电机的情况下整车可以依靠电机的控制,实现精确的四驱分动。甚至可以控制轮边电机使左右两侧车轮反转,实现类似坦克的原地掉头的动作。但要满足以上条件对每个电机的同步协调控制要求极高,分散安装也对整车的结构布置、热管理、电磁兼容和整车的振动控制提出了非常高的要求。再加上客车起步、加速、爬坡等情况下需要非常大的扭矩,故电机需要有额定功率4-5倍的过载能力。就目前情况来看,轮边电机还是处于开发和市场检验的一个阶段,电机的可靠性和电机的控制器还需要改进,但从出口状况来看比亚迪的轮边电机已经处于一个比较成熟的状态。
电池作为电动汽车的整车核心,承担着动力输出和电力输出两个部分的功能。电池直接关系到车辆的续航、充电、安全等问题,因此电池的开发就成了各大厂商最为重视的领域。
这款比亚迪K8采用了当今客车市场上广为使用的磷酸铁锂电池,为什么是磷酸铁锂电池呢?我们用以下的图表来直观的展现当代客车上采用的几种电池的各方面特点,并以评分标准的方式来对比。
电池本身与我们身边的木桶效应有些相似。三元锂虽说拥有超高的电池容量以及最轻的质量,造价也相对便宜,但安全性非常低。只有综合性能最高的才最实用,从上述表格我们可以看出磷酸铁锂电池的综合性能都优于其他三款电池产品。
一款电动客车的安全性能是至关重要的,一直以来社会对电动汽车的安全性都褒贬不一。但就目前的电池发展状况来看,磷酸铁锂的安全系数属于这几款电池中最高的。首先是磷酸铁锂的分解温度在700-800℃,并且磷酸铁锂具有稳定的性能,不容易形成氧化物不易剧烈燃烧。在过充实验中加大电压电池也只是发生燃烧,并没有爆炸。
相比快充速度最快的钛酸锂来说,磷酸铁锂需要更长的充电时间,而且磷酸铁锂的价格是钛酸锂的三倍,但相同质量的的磷酸铁锂电量是钛酸锂的三倍。可以说这两款电池各有千秋,在面对不同的工况这两款电池可以体现不同的性能。例如钛酸锂对电压要求比较高,快速充电时充电电压必须符合标准;反之充电时间较长的磷酸铁锂对电压没有限制,无论是白天还是夜间都可以进行电力补充。
磷酸铁锂电池还具有工作温度适应范围大,可以在零下20℃到零上75℃内正常工作,而且磷酸铁锂电池的耐高温特性使得它的电热峰值可以达到350-500℃,电热峰值和极高的分解温度使得磷酸铁锂不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧。在电池的环保方面,磷酸铁锂不含任何的重金属,无毒无污染,原材料来源广泛是绝对的绿色环保电池。
但磷酸铁锂在低温运作时性能较差,并且磷酸铁锂的材料并不属于实际意义上的金属,应该将这种物质归纳为金属氧化物的一种。相比其他的锂电池来说磷酸铁锂的导电性较差,也导致实际的放电比容量不高,这也是磷酸铁锂电池需要解决的最大问题之一。而且当代纯电动客车缺少了电池客车集成开发,电池无法与客车平台达到完美兼容,目前国内仅有一家比亚迪在从事电池与客车集成开发,故比亚迪电动客车综合性能更为出色。
根据比亚迪官方提供的信息,K8采用的磷酸铁锂电池有197kWh和255kWh两种不同的电量,续航里程最高可以达到370公里,完全满足了国内公共汽车的运输需求,且充电也仅需2-3个小时。