过去十年比亚迪各车型的正时皮带安装示意图(附保养大全)
转自:汽修宝典,作者:汽修宝典
今天给大家带来久违的正时系列——比亚迪车正时皮带安装示意图。为什么这次的文章这么短?因为孤云老师偷懒了,请大家尽情鞭打他...
壹
发动机型号:4G15S
排量:1.5L
搭载车型:
2007~2009年比亚迪F3
2010年比亚迪G3
发动机型号:DA4G18
排量:1.6L
搭载车型:
2007~2009年比亚迪F3
2007~2011年比亚迪F3R
贰
发动机型号:4G69
排量:2.4L
搭载车型:
2011年比亚迪M6
2013年比亚迪S6
发动机型号:4G69S4M
排量:2.4L
搭载车型:
2011~2013年比亚迪S6
2010~2013年比亚迪M6
叁
发动机型号:BYD371QA
排量:1.0L
搭载车型:
2008~2015年比亚迪F0
2008、2013年比亚迪F3DM
肆
发动机型号:BYD473QB
排量:1.5L
搭载车型:
2009~2011年比亚迪F3
2011年比亚迪L3
2011年比亚迪G3
2007~2011年比亚迪F3R
发动机型号:BYD473QD
排量:1.5L
搭载车型:2011年比亚迪G3R
发动机型号:BYD473QE
排量:1.5L
搭载车型:
2013~2017年比亚迪F3
2016~2017年比亚迪元
2012~2016年比亚迪速锐
2012~2015年比亚迪L3
2012~2013年比亚迪G3
伍
发动机型号:BYD476ZQA
排量:1.5T
搭载车型:
2016~2017年比亚迪宋
2016年比亚迪元
2014~2017年比亚迪秦
2012~2014年比亚迪速锐
2017年比亚迪宋DM
2011~2013年比亚迪G6
2013年比亚迪思锐
2014~2015年比亚迪G5
2015~2017年比亚迪S7
2014年比亚迪S6
陆
发动机型号:BYD483QA
排量:1.8L
搭载车型:
2007年比亚迪F3
2010~2012年比亚迪L3
2010~2012年比亚迪G3
2008~2011年比亚迪F6
2011年比亚迪G3R
发动机型号:BYD483QB
排量:2.0L
搭载车型:
2011~2014年比亚迪S6
2010~2013年比亚迪M6
2011~2013年比亚迪G6
2008~2011年比亚迪F6
2009年比亚迪S8
柒
发动机型号:BYD487ZQA
排量:2.0T
搭载车型:
2016~2017年比亚迪宋
2015~2017年比来迪唐
2015~2017年比亚迪S7
捌
发动机型号:BYD488QA
排量:2.4L
搭载车型:
2013~2014年比亚迪S6
2013~2015年比亚迪M6
「讲堂」DM-i,DM-p,都是DM,“i”与“p”有何差别?
DM-i技术开启了比亚迪的新时代,助力比亚迪迎风而起,一跃成为自主车企市值第一,全球第四。它做到了以前的比亚迪混动技术没能完成的任务,它和以前的DM,现在被叫做DM-p的混动技术又有何区别?
DM-i和DM-p虽然都是比亚迪的混动技术,虽然核心都由一台发动机和两台电机组成,但他们的组合方式,结构,理念,设计思路、目标都截然不同。
DM-i的设计目标是省油,而DM-p的目标则是性能。他们的结构,电机发动机的选型配比都是依据设计目标而来。
目标决定能力
我们可以复习一下往期的讲堂,回忆一下P0-P4,以及功率分流型和离合器切换型混动结构的概念。DM-p属于P0P3(四驱车型的话是P0P3P4)构型,而DM-i则是离合器切换型。
DM-i从结构上更接近比亚迪最早的混动车型,是初代DM技术,F3 DM的传承。那是串联混动,也就是增程式混动。对的,和理想ONE、岚图Free等相同。一台发电机,一台驱动电机。而发动机则是増程器,只用来拖动发电机发电。车轮只由电动机驱动。
DM-i则在增程式的基础上增加了一套离合器和减速齿轮,以电驱为主,但发动机也能够和车轮建立机械连接,从而实现直驱。但在大部分工况中,发动机只是承担发电的角色,是打辅助的。
而在DM-p的架构中,发动机和电动机处于相同的地位。发动机连接着变速箱,可以直接驱动车轮,而P3电动机则在变速箱的另一端,同样可以直接驱动车轮。两者的扭力可以充分叠加。
发动机的主要工作是驱动,发电能力较弱,这主要是因为承担起动发电双重功能的P0电机受限于安装位置,体积小,传动效能低。整体发电功率低,无法满足增程行驶的功率需求,发电时,发动机也无法运行在一个合适的高效区间内。
所以旧款的比亚迪DM车型,行驶中基本上只能依靠动能回收实现电池电能的补充,而停车状态下的原地发电模式也无法达到较高的效率。
DM-i和DM-p的区别核心在于多了增程也即串联模式,DM-i没有DM-p的变速箱,发动机与车轮之间的传动比相当于传统变速箱的4,5挡,这意味着它只能在较高车速下才能够直驱。它的发动机比DM-p功率低,但发电机的功率变大了,发动机与发电机的高效区间是匹配的,以期在发电时获得最好的效率。
串联模式下车辆行驶状态与发动机解耦,发动机和发电机可以运转在相对固定的几个工况点上,发动机和发电机都针对这些工况点调整优化达到最高的发电效率。
不论车辆加速还是减速,功率需求如何变化,发动机的工况就是那几个。车辆平稳行驶或减速,功率需求小,发出来的电有富裕,那么除了提供给驱动电机之外,额外的电能充入电池。反之,车辆加速、上坡,功率需求大,发出来的电不够,那么电池参与放电,补足缺少的功率。
如果电池电量充足,且功率需求没有超过电池能力范围,发动机便熄火。
相比较增程式混动车,在高速巡航这种发动机的舒适区,DM-i可以实现发动机的直驱,这是最高效的工作状况。
而如果遇上高速超车这种最高功率的需求,那么发动机便会以最大功率直驱,同时电池单独供电给驱动电机。这就是和DM-p相同的并联模式。DM-i仅能在较高车速下实现并联。
注意,DM-i和DM-p的电机所处的位置是相同的,都与车轮直连,这也意味着比亚迪完全可以给他匹配更大功率的驱动电机,可以把发动机换成更高功率的版本,也可以在后轴配备P4电机以获得更好的性能。只是因为发动机在低速阶段无法直驱,也即无法实现并联模式,比起拥有多挡变速箱的DM-p会略逊一筹。
DM-i的核心价值是省油,大功率电机、大功率发动机都会造成油耗的上升,给侧重省油的DM-i匹配高性能,得不偿失。不如划归DM-p阵营。
根据申报信息,宋PLUS DM-p就会采用这样的策略,在DM-i基础上增加一个120kW的P4电动机,与现有的DM-p,也即采用P0P3结构,由第三代DM技术更名而来的混动系统有所差异。
时势造英雄,DM-p孕育了DM-i
从结构来看,早些年的F3 DM向DM-i过渡是相对平滑的,但比亚迪却放弃F3 DM的增程式路线,而采用P3结构的542双擎DM(DM-p)。这是时代的必然选择。
当年的比亚迪作为混动技术的先驱者,需要一个响亮的招牌来打响名气。DM-p技术带来的542(5秒,四驱,双擎)强大性能比起节油,是更加直观而有力的宣传武器。
P3结构对燃油车型的兼容性也不容忽视。虽然比亚迪一直以来都以混动技术领导者的形象出现,但直到最近两年新能源渗透率稳步提高之前,其主要销量营收还是来自于燃油车。
当年的比亚迪并没有足够的实力同时开展燃油车和混动车的专项,如果能够将混动技术与当时已有的燃油车型相结合,于成本、于技术的集中发展都有益。基于P3的DM-p方案保留了燃油车的全部部件,是做加法,更简单,也有更高的零件复用性。
更重要的是,DM-i所需的技术基础比DM-p更高。是的,虽然DM-i看上去结构非常简单,没有多挡变速箱,没有行星齿轮排,但串联混动存在能量的二次转换过程,电机、发动机的效率都会在极大程度上影响最终的节油效果。因此高效率的发动机和电动机都是必需品。早些年的比亚迪还真没这个条件,在542的年代,并没有可能诞生一台适合DM-i使用的专属发动机。
就比如那台DM-i混动专用的骁云1.5L发动机,就不是那么简单的。热效率43%,背后蕴藏的是15.5超高压缩比,是阿特金森循环,是EGR废气再循环、是分体冷却技术。
这些技术看起来简单,实际背后比亚迪付出了绝大的努力。超高压缩比虽然能够提高能效,但会带来爆震,一般压缩比达到10以上,就需要使用95号及以上的汽油。而DM-i为了最大限度降低油耗成本,使用的是92号汽油,这对于爆震而言又是一项不利因素。可见其控制技术的高明。
而阿特金森循环,看上去其实只需要调整气门正时,但一旦使用阿特金森循环,发动机的NVH就会成为大问题。在这一点上,连丰田和本田都谈不上优秀,他们的混动车发动机介入后都会有着比燃油版车型更高的振动和噪音。
而比亚迪则是对包括曲轴、主轴承、缸体、油底壳、进气歧管、裙架、缸盖罩等发动机各个零部件进行了NVH优化,最终DM-i车型发动机介入后的NVH品质虽然不能够称为无感,但也不会恼人。
43%热效率的实现需要车企在发动机设计领域拥有足够的经验,虽然这个热效率还有些取巧的成分在,比如使用了电动空调压缩机和电动水泵从而取消了发动机的前端轮系,这些发动机附件原本是由发动机皮带带动,是计入发动机损耗中的。
但反过来,正是由于比亚迪542战略让插电式混动在诞生初期建立了一个强烈的性能印象,从而在市场竞争中站稳了脚跟推动了新能源技术的发展与普及,电动空调压缩机,电动水泵等等才顺应电动车浪潮而生的,使得这些附件都在数年的发展中形成了成熟的供应链。
也正是因为早期有了542的推广与萌芽,比亚迪以及整个行业电驱动技术才能蓬勃发展,这类原本由发动机驱动的辅件也逐渐电动化,成为DM-i技术诞生的萌芽地。
合理的匹配,合理的价格
最后,DM-i还解决了混动车型的一个大难题——价格。比亚迪的DM-i系列将插电式混动车型价格的溢价抹除,与燃油版一致。
不论秦Plus还是宋、唐的DM-i版本,他们的售价比起同级别的燃油车相差无几,同时还能够拿到绿牌。而具有相似节油能力的日系混动,丰田也好本田也罢,都在燃油车的基础上溢价不少,带大电池的插电版更是称得上昂贵。
DM-i技术的核心价值在于省油,对于用户而言就是省钱,如果剩下的油钱不足以抵扣买车的溢价,其吸引力也必然不可能达到如今的地步。
而性能就不同,虽然电动车的出现让性能也逐渐变得廉价,但对比燃油车,要达到同样的性能价格更高,带电之后的性能直观地值回了票价。当整个电动化产业链的成本仍在高位,提供高性能的DM-p自然会更有吸引力。
DM-i之所以能够将价格控制得这么好,也离不开近些年产业链的成本下降和技术革新。比亚迪的刀片电池CTP技术解决了磷酸铁锂电池的能量密度问题,从而使得更加便宜的磷酸铁锂得以广泛应用。
同时,串联的驱动方式也减小了电池高倍率供电的压力。电驱动系统也有短板效应,电池、电控、电机中的最小者决定了整套系统的实际输出能力。对于DM-i而言,132kW(以宋PLUS DM-i 55km版本搭载的EHS132为例)的驱动电机峰值输出功率由发动机-发电机和电池共同提供。而如果是DM-p结构下,电池包则需要独立提供驱动电机的最大功率。
对于插电混动搭载的较小容量电池包而言,两者放电倍率的差异较大,DM-i可以使用放电倍率较低的电池包,而DM-p则需要放电倍率更大的功率型电池包,这也意味着成本的差异。
DM-i的成功并不是一蹴而就,他是我们自主品牌多年发展的缩影,是我们国家汽车行业整体进步的反馈。
10000字深度详解:一文看懂比亚迪超级混动DM-i省油秘密
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一、引子2021年1月11日晚,深圳,比亚迪在沉寂N久之后终于又一次举办了一场外行看不懂内行直呼爽NC粉觉得不够的技术发布会,此次技术发布会展露了比亚迪技术池塘中放养多年堪比查干湖冬捕出来的肥美到极致的技术之鱼。
既然是要深度剖析技术发布会,那笔者也废话少说,直接上干货。
杨冬生院长作为比亚迪最重要的部门之一的院长,DM技术总设计师,他对比亚迪混动技术的了解应该说无人出其右,而作为比亚迪逆天之作的DM-i的发布会由他进行讲解绝对是技术爱好者的狂欢。
下面,笔者将跟随发布会的视频将本次堪称泄密的技术解析进行一次深度的剖析,看看比亚迪这次到底做出了什么惊天之作。
二、DM是啥,走过了哪些路?在介绍DM系统之前,我觉得先说一下混合动力汽车电机摆放位置以便后面的说明。
混动系统结构
P0:一般称之为BSG电机,安装在发动机前端,通过皮带与发动机连接,一般功率较小,不能独立驱动车辆,通常作为发电机。
P1:一般称之为ISG电机,安装在发动机后端,与发动机刚性连接(集成在飞轮上或通过齿轮与飞轮结合)。一般替代起动机并作为发电机,功率更大。
P2:位于变速箱离合器之后,变速器之前,有些会在电机和变速箱之间放置第二个离合器以断开电机和变速箱的连接。电机功率可以做得比较大,可以通过变速箱变速直接驱动车辆实现纯电行驶。
P3:位于变速箱之后,通常与变速箱输出轴或主减速器直接连接,功率较大,可以直接驱动车辆纯电行驶。
P4:位于后桥上,功率较大,可以驱动车辆纯电行驶。
其他还有轮边电机、轮毂电机等,因技术原因尚未普及。
DM技术
得益于王传福董事长的高瞻远瞩,比亚迪早在2003年就投入大量的人力物力研发插电式混动系统,并于2008年推出第一代DM技术并搭载在F3DM上并于2008年12月15日正式上市,使其成为世界上第一款量产的插电式混动汽车,而技术理念类似的本田i-MMD则是2012年才上市,其他品牌的插电式混动汽车如雪佛兰Volt和欧宝Ampera也要等到2011年才上市。
DM1介绍
DM1的设计理念就是完全以节能为技术导向,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。DM1系统中,与发动机直连的M1发电机(P1)同时具有驱动电机的功能;而通过离合器与M1发电机相连,同时与主减速器相连的M2驱动电机(P2)也同时具有发电机的功能。通过对电动机、发电机、电动机的匹配实现了纯电百公里电耗16kWh/100km,综合工况油耗2.7L/100km的成绩。同时,DM1虽然为插电式混动,但是它配有快充接口,可以在10分钟内充电50%。
从图中可以看到发动机(最大功率50kW)直接与发电机M1(峰值功率25kW)连接,通过离合器与主减速器相连,同时驱动电机M2(峰值功率50kW)也从另一边与主减速器相连。整个系统的驱动模式有:
纯电模式:发动机不启动,离合器分离,M2电机单独工作驱动车辆。增程模式:发动机启动,M1发电,离合器分离,M2驱动车辆。混动模式:混动模式又可以细分为几个状态巡航模式:发动机启动,M1不发电,离合器结合驱动车辆,M2不做功。巡航发电模式:发动机启动,M1发电给电池充电,离合器结合驱动车辆,M2不做功。加速模式:发动机启动,离合器结合,M1、M2电机做功,共同驱动车辆。回收模式:离合器断开,M2驱动电机回收动能。DM2介绍
第二代DM技术于2013年发布,搭载在2013年12月17日上市的秦2014款上。DM2从DM1的节能取向变成性能取向,通过1.5Ti缸内直喷发动机(最大功率113kW),P3位置的峰值功率110kW的电机以及6速干式双离合变速箱做到了百公里加速5秒9的成绩并因此名震天下。随后比亚迪对DM2进行了改进,搭载在2015年6月上市的唐2015款上。通过发动机升级为2.0T缸内直喷(最大功率151kW),变速箱改为6速湿式双离合,增加了110kW的后驱动电机实现了SUV百公里加速4秒9。随后,比亚迪又适配了1.5Ti发动机+双电机的宋DM所用的DM2等动力组合。
这里用DM2里最经典的,搭载在唐DM2015款的三擎四驱DM2为例来介绍一下DM2系统。
比亚迪唐2015款所搭载的DM2的两个电机分别位于P3、P4位置,两个电机的峰值功率均为110kW,扭矩250N·m。发动机为比亚迪151kW/320N·m的2.0升涡轮增压缸内直喷发动机,配合6速湿式双离合变速箱,综合功率接近400kW,综合扭矩达到800N·m。
基于DM2的架构,整个系统的驱动模式有:
纯电模式:发动机不工作。P3、P4电机驱动。混动模式:混动模式根据电量及SOC设置,会动态地在以下工况进行切换行驶发电:发动机工作,通过变速箱驱动前轮并带动P3电机发电,P4电机根据工况调整输出功率使整车工作在无比接近全时四驱的适时四驱状态。行驶不发电:发动机工作,通过变速箱驱动前轮,P3、P4电机根据工况调整输出功率使整车工作在无比接近全时四驱的适时四驱状态。驻车发电:发动机通过变速箱发电档驱动P3电机发电。增程模式:隐藏模式,进入条件极其苛刻(电量下降到5%且车速低于15km/h并保持5秒时触发且车速不能超过20),发动机通过变速箱发电档驱动P3电机发电,后电机驱动车辆,多于电量储存到动力电池中。DM3介绍
第三代DM技术发布于2018年,首先搭载到2018年上市的全新一代唐上。DM3相较DM2最大的特点是增加了位于P0位置的BSG电机,最大功率25kW,主要作用是发电\启动发动机和在变速箱换挡的时候迅速调整发动机转速,大幅度减少了混动行驶时的顿挫感。同时,P4电机提升为180kW/380N·m,极大的提升了后轴的动力,让搭载DM3的全新一代唐拥有了几乎逆天的动力和脱困额能力。
在车身加大配置提升纯电续航100公里的前提下,百公里加速提升至4.3秒,狂野!之后DM3还出了双擎四驱(P0+P4)、两驱(P0+P3)等组合,搭载在宋MAXDM等车型上,有BSG电机的加持驾驶感受比DM2的两驱强太多了。另外比亚迪也在这时开发了DiLink系统,开放的多媒体车机平台让车辆从一个交通工具变成了可以移动的房子。你可以在车里小憩、K歌、刷视频,享受一个人的快乐时光。
DM3系统不仅仅是电机的升级和BSG电机的引入,电控系统的升级同样引人注目。新的33111平台得益于比亚迪强大的研发能力,通过对电机电控等设备高度整合,创造出高压3合1和驱动3合1技术,在大幅提高性能的同时将重量减少40公斤,体积也相应大幅缩减。
三、横空出世的DM双平台战略2020年6月,比亚迪发布了双模(DM)技术双平台战略,即DM-p平台和DM-i平台。DM-p平台的p即powerful,是指动力强劲、极速,满足“追求更好驾驶乐趣”的用户。DM-i的i即intelligent,指智慧、节能、高效,满足“追求极致的行车能耗”的用户。
DM-p是对DM3代强劲动力的延续,而DM-i则是对DM1代的传承。从2008年的DM1代到2021年,比亚迪用2000名工程师创造出颠覆世界的超级混动。DM-i,不仅是节能、高效,同时,i也是对1的致敬,DM-i通过对DM1的重新打磨,获得几百项新能源方面的专利技术,比亚迪终于在它的技术池塘中培育出DM-i这一条大鱼。
DM-i是啥?
DM1的1.0升自然吸气发动机+串列连接的两个电动发电机升级为DM-i热效率超过43%的1.5升阿特金森循环发动机+两个功率提升超过200%的电动发电机。DM-i创造性地定义了以电为主的混动技术,也就是围绕着大功率电机驱动和大容量动力电池供能为主,发动机为辅的电混架构。
实现了超低油耗、静谧平顺、卓越动力这样近乎完美的整车表现。
DM-i超级混动架构做到了动力系统及控制系统100%自主研发,得益于比亚迪的垂直整合体系,通过无数次高效率的迭代后,比亚迪在短短的十几年时间走完了传统车企一百年走过的路。
DM-i都有啥?
DM-i的研发核心是以电为主的混动技术,以高效为目标。为此,比亚迪研发了高效的汽油机、高效且高功的电动机、高效的电控以及高效的电池。
骁云-插混专用1.5L高效发动机
这一款骁云插混专用的1.5升高效发动机做到了43.04%的热效率,原因是它完完全全的为了电而服务,对发动机做减法,专心致力于提高工况热效率。为了达到43.04%的热效率,比亚迪做出了哪些改进呢?在这之前,先介绍一下发动机热量都损失在哪里了。
普通的发动机,能量损失主要是不完全燃烧导致的热损失、冷却损失、排气损失、泵气损失(也可以称为进气损失)和机械损失。
为此,这款发动机做到了15.5的超高压缩比,采用公认最节能的阿特金森循环,使用高达25%的低温废气再循环降低进气损耗,采用分体冷却确保发动机各个部分都工作在自己最佳温度下以提高效率减少能量损失,超低摩擦和无轮系设计则减少了机械损失,下面我们通过视频截图来看一下比亚迪这款发动机的介绍。
我们分别介绍一下这5大技术到底有什么黑科技:
阿特金森循环
比亚迪的骁云发动机的结构设计还是传统的活塞连杆设计,但是通过延后进气门的关闭时间,让活塞上升一段距离后再关闭,这个时候气缸内的气体又从进气门排出去一部分,减少了整体进气量,实际压缩行程变短,在视频中可以看到有一部分气体从进气门又排了出去。这种设计可以使压缩比变相的减少,让真实的压缩比还保持在正常范围内,而且能减少压缩行程的能量消耗。但是膨胀行程保持不变,使得燃气做功更充分,提高燃气能量的利用率,减少排气损失。其实这种工作模式应该称之为米勒循环,不过大家更熟知阿特金森循环,所以在宣传上比亚迪就鸡贼的称之为阿特金森循环了。
超高压缩比15.5
其实比亚迪的这个视频有BUG,15.5的压缩比是做功行程的容积比压缩上止点燃烧室容积之比是15.5。而因为进气门迟闭减少的进气量来计算压缩比的话应该会在12以内以确保可以使用95号甚至92号的汽油。视频这里用的是进气行程来计算压缩比是不对的,比亚迪审核视频的人可以扣鸡腿了。15.5的压缩比加上效率导向的气门正时,可以有效的降低排气损失和进气损失,这对于效率大过天的混动专用发动机上面比扭矩功率都来的重要。
低温废气再循环高EGR率
废气再循环是有效降低燃气温度,提高系统效率,降低进气损失以及降低氮氧化物排放的手段。这里需要展开说下比亚迪在这里做的努力。
废气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管,并与新鲜混合气一起再次进入气缸的技术。首先废气中的二氧化碳和水蒸气等提高了混合气的比热容,同时也稀释了氧气的浓度,使得燃烧速度变慢,燃烧的最高温度和平均温度下降,极大的减少了氮氧化物的生成提高环保性,也使得发动机的冷却负荷略有下降,减少在冷却上的消耗,这是EGR最初的目的。另外EGR会增加发动机的进气量,降低进气歧管的真空度,高EGR率可以有效减少发动机在中低负荷工况下的进气损失。另外发动机在高负荷工况下缸内温度过高的时候会通过多喷油的方式来降低缸内温度,而利用EGR降低发动机燃烧室温度来替代多喷油可以大大降低燃油消耗,同时降低缸内温度也可以尝试更高的缸压来进一步提高压缩比,而越高的压缩比热效率也越高。
因此,比亚迪把EGR率提高到业内领先的25%可以从多个方面极大的提高热效率。
分体冷却技术
缸盖和缸体分成两个独立的冷却回路,配合电动水泵、电子双节温器,实现了缸体和缸盖的分体冷却技术。电动水泵功耗更低,电子节温器控制更精确,分体冷却可以让发动机更快的进入工作温度,并精确保持在最佳工作温度。
无轮系设计
得益于这款骁云混动专用发动机的设计理念,比亚迪取消了这款发动机的轮系,不再需要传统发动机的机械压缩机、机械真空泵、机械转向助力泵、机械水泵等,这些设备在比亚迪的车里面已经全面电动化。
骁云-插混专用涡轮增压1.5Ti高效发动机
比亚迪为了能让DM-i能够覆盖C级车,还专门设计了增压1.5Ti高效发动机,40%的热效率也达到了全球领先水平。
这款1.5Ti发动机与之前1.5L发动机的区别是12.5的高压缩比(自吸发动机的压缩比和增压发动机的压缩比不能简单比较高低,这涉及到发动机的进气效率和压力的问题。一般来说,同排量的增压发动机实际进气量要大于自吸发动机,这就导致发动机压缩上止点时增压发动机的实际压力要比自吸机大,所以在实际标注压缩比时增压机要低于自吸机。),相同的米勒循环。增压器方面使用了可变截面涡轮增压器,这种增压器可以在更宽的转速范围内提供增压,特别是可以在保证低转速的增压效果的时候不会影响高转速的排气压力。正是因为这些技术的应用,才使得这款增压发动机的热效率如此之高。
DM-i系统的核心——EHS电混系统
DM-i超级混动的核心系统比亚迪称之为EHS电混系统,是串并联架构的双电机结构,工作原理传承自DM1代(DM1的工作原理可以参考上面所述),以电驱动为中心重新设计并进行了全面的优化,并根据驱动电机的功率分为EHS132,EHS145和EHS160三款,适配A级到C级的全部车型,其中EHS132和EHS145采用骁云1.5L高效发动机,EHS160采用骁云1.5Ti高效发动机。
为了说明比亚迪的EHS做了哪些改进,这里先介绍一下现在新能源汽车所采用的两种电机绕线方式(都可以用在励磁电机和永磁电机上)
这是采用传统的铜线绕组,因为铜线为圆形截面,多股线并行缠绕,所以槽满率(就是固定铜线的开槽中铜线的比例)比较低,空间浪费多。另外,因为缠绕结构的问题,散热较难,发热量较大,功率密度很难进一步提升。
这是扁线电机,也叫发卡电机,这次比亚迪DM-i的电机就采用了这种技术。扁线电机相较于传统的电机,制造加工难度较大,加工精度要求高,必须采用自动化设备进行生产,发卡绕组几乎不可能用手工打造。扁线电机的优点是槽满率高,比传统电机高50%以上,可以达到70%甚至更高。散热性能好,一方面是表面积加大,散热面积大;另一方面是绕组之间接触面积大,空隙小,导热能力更好。绕组端部短,也就是绕组两头接线所需要的空间更小,节省更多的空间。体积更小,可以有效减小电机的体积,提升功率密度。另外就是NVH更好,因为开槽形状不一样,电磁噪音更低。
扁线电机的技术一直是被国外电机厂所把控着,虽然早已可以自动化生产,但是一直到最近才有几家国内电机厂商宣称要量产扁线电机,比亚迪在不声不响之间就直接推出了高性能量产产品。根据网上可以查到的找资料,19年中旬就有人提到比亚迪正在量产扁线电机。
这是一张传统的扁线电机的结构,比亚迪在这个基础上又进行了优化和改进,下面我们来仔细看一下。
这里展示了EHS系统的主要特点:比亚迪EHS电混系统的驱动电机有三种不同的峰值功率,分别是132kW、145kW和160kW。根据内部消息,132kW和145kW版本所搭载的发电机的峰值功率是75kW,160kW版本所搭载的发电机的峰值功率是90kW。三款电机转速都高达1万6千转,扭矩都超过了300N·m,单纯从数据上来说至少是秦ProEV的级别。另外它继承了双电机双电控,没有外部线路,降低线路损耗提高了可靠性。与第一代DM相同的串并联结构,单档直驱,大大提升了传动效率,下面我们通过视频截图来看EHS系统的介绍。
EHS系统的两个超高转速电机为并列式设计,发电机直连发动机,通过离合器与减速器通过减速齿轮相连。驱动电机直接通过减速齿轮与减速器相连。
简单的单速减速器架构极大的提高了传动效率,湿式离合器确保了离合器的寿命和稳定性,而且可以在急加速时传递更高的扭矩,进一步提高系统性能降低能量损失。
双电机控制器高度集成,并且采用电动与电机三相直连技术,极大的减少了连接线缆带来的能量损耗。同时,采用比亚迪现阶段最成熟的第四代IGBT技术,电控的综合效率高达98.5%,并且使得电控高效区(即电控效率超过90%的区域)占比高达93%,极大的降低了电控损耗,提高效率。
比亚迪最新的扁线成型绕组技术,让电机的最高效率达到了97.5%,通过技术优化,电机的额定功率提高32%,高效区间(效率大于90%的区间)占比高达90.3%,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。
直喷式转子油冷技术相较以往电机通过在外壳上设计水道降温这种间接降温方式,直喷油冷技术能缩短传递路径,通过冷却油直接均匀的冷却扁线绕组,散热能力大大加强。相比传统冷却方式,电机额定性能大幅提升32%。另外,以往的散热方式无法对转子进行冷却,而转子的永磁铁是十分惧怕高温的,比亚迪的直喷式转子油冷技术可以直接冷却转子,使得电机在极端工况下可以坚持更长的时间,提供更高的性能。
以上的一切,造就了比亚迪THS电混系统无与伦比的性能。
这张图清晰地展示了EHS系统的结构,区区几个齿轮就完成了整个车辆的驱动、发电、回收等所有功能。相比之前的结构,体积减小了30%,重量降低了30%。比亚迪就是通过这一寸寸,一克克的精打细算让DM-i的能耗降到了惊人的地步。
通过这几个图,左一可以看出比亚迪的扁线电机扭矩更高,恒功率区间更广,加速性能更好,后备功率更充足。左二的电机效率MAP可以看到扁线电机的高效区间覆盖范围大大超出了普通电机,高功区间可以覆盖更多的工况,这为DM-i优异的能耗表现打下了坚实的基础。左三是直喷式转子油冷技术的示意图,变速箱油进入转子后,从正反两面甩出,直接作用到扁线绕组上进行降温,同时保证转子本身也可以直接降温,大大提高极端工况下的可靠性,延长电机的使用寿命。
DM-i超级混动专用功率型刀片电池
比亚迪在开创性的使用刀片电池之后,又针对混动平台开发出混动专用的功率型刀片电池。根据研判,通过内部串联电芯的设计,在一节刀片电池内串联了6节软包卷绕式电芯,通过改造老的生产设备可以快速上马功率型刀片电池的生产。单节20V的设计也保证了低电池容量的混动电池包可以有足够的电压来保证驱动效率。
按照杨院长说的电池包电量从8.3kWh到21.5kWh不等,功率型刀片电池单节容量最高可达1.53kWh,单节电压20伏这三个数据可以看出,功率型刀片电池的电芯容量可能会根据车型的不同而不同。上图所示的电池包的刀片电池是纵向排列,这样做最大的好处是比横向排列更进一步的节省电池包的空间,提高电池包的功率密度。而且可以大幅降低结构复杂度,电芯采样线、电线、数据线等只需要布置在车头这一侧即可。根据车型的不同,电池包的主要变化是在长度上,也就是电芯长度会有变化,为了保证单节20V的设计,电芯的容量会有变化,考虑到比亚迪传统的锂电池电芯容量有很多,串联型刀片电池生产难度提高有限,不会对生产产生太大的影响。
磷酸铁锂的稳定性就不用多说了,刀片电池穿刺试验已经属于小孩子过家家,高温灼烧都可以保证电池不起火不失控。而磷酸铁锂稳定的材料晶体结构配合先进的热管理系统,可以让刀片电池的寿命更长,经过这么多年的改进,笔者相信DM-i的超级混动专用功率型刀片电池的寿命可以与整车同步。另外,比亚迪的磷酸铁锂技术一直都比较先进,电池放电倍率可以轻松超过15C,就算最低电量版的8.3千瓦时电量的电池组也可以轻松支持EHS132的132kW功率需求。而磷酸铁锂充电倍率也可以轻松做到5C以上,配合峰值功率75kW/90kW的发电机完全没有问题,也可以应对瞬时大功率回收,让系统的能源利用率进一步提升。
众所周知,针刺试验是对电池最苛刻的挑战,连国标都因为几乎没有电池可以通过针刺试验而取消了相关的要求。针刺试验主要目的不是为了测试电池包破损外物入侵的情况,而是测试当电芯内部极板上因为质量问题或者充电不当引起结晶锂枝刺破隔膜引发因内部短路,或者制造时有杂质混入引发内部短路导致的热失控。比亚迪刀片电池完全可以在内部短路的情况下保持稳定,保证电池的安全。另外电池包采用无模组设计,刀片电池和包体设计融为一体,形成稳固的蜂窝状结构,大大的提升了电池包的强度,也让空间利用率高达65%提升了电池包的能量密度。
刀片电池采用了最新的脉冲自加热和冷媒直冷的技术。脉冲自加热更是全球首款搭载这个技术的动力电池。电池控制器通过控制电池高频大功率充放电,让电池内部发热,达到了加热电池的效果,同时也满足高安全的要求。因为是自体加热,加热均匀性更好,而且发出的热量全部用于提高电池温度,比传统的加热冷却液再加热电池包的方式,加热效率提升10%以上。
而冷媒直冷技术在笔者看来类似冰柜,冷媒直接通入位于电池包上层的冷却板上,冷却板直接冷却电芯,比以前通通过水冷系统这个中间商赚一圈差价的方式,换热效率更高,而且制冷技术的换热能力也更高。
在充电方面,比亚迪的DM-i不仅搭载了3.3kW和6.6kW的交流充电,DM-i超级混动长里程版还搭载了大功率直流充电,30分钟充电80%。同时,通过设置预约充电可实现峰谷用电。比亚迪在未来还将推出云服务一键电池加热预约出行的功能,确保出行时电池处于最佳状,让充电更智能,让出行更便捷。
DM-i是如何工作的
首先,我们看一段DM-i超级混动的工况视频截图:
EV模式下,车辆纯电行驶。
减速制动时,通过能量回收,节能高效。
城市工况,道路拥堵时而电池馈电时,HEV串联模式,也就是增程模式可以获得更高的燃油效率,还能享受纯电的驾驶感受。
高速巡航时,发动机通过高效的单级变速器直接驱动车辆,效率高。
遇到高负载工况时,发动机和电机共同发力,获得更好的加速性能。
当电量充足时,DM-I超级混动可以当做一辆纯电动车,具有静谧、平顺、零油耗等纯电动车所有的一切优点。而在电量耗尽的时候,DM-i则化身为一辆具有超低油耗的混合动力车。根据比亚迪的测试,在馈电时的城市工况下,得益于高发电功率和高功率的刀片电池,只需要18%的串联工况让发动机处于高效区发电,就可以在保证电机驱动车辆的同时对电池进行充电。而这些电能可以在城市工况下提供81%的纯电行驶占比,大大地降低了油耗。同时,99%的电机驱动占比提供了无限接近纯电的驾乘体验。
在NEDC工况下,由于需要更多的急加速状态,车辆有12%的占比为并联混动状态,电机串联驱动占比为18%,发出的电还能支撑70%的纯电行驶占比;
在我国下一步要适时地WLTC工况测试中,更激进的测试方法使得并联占比提高到18%,串联占比也增长至28%,但是仍能提供54%的纯电行驶占比;
在高速工况下,发动机能工作在高效区间,系统以并联直驱为主,加减速时切换为串联驱动来保证发动机一直处于高效工作区间;
综合以上工况可以看出,DM-i超级混动的系统设定完全围绕着尽量用电,发动机只工作在高效区间的理念下,让驾驶感受无限接近于纯电的同时,近乎变态的去降低油耗。
DM-i能做到超低油耗的第一个原因就是它的大容量大功率动力电池。传统的混合动力电池容量在1度上下,可以调整的SOC区间不超过50%,能调动的电量只有0.5度以内。而DM-i的大容量动力电池,最小的电池容量也有8.3度电,SOC智能调节区间为20%到70%,至少可以在4度电内进行调度。这使得车辆可以发动机启动一次发更多的电,让车辆可以长时间纯电行驶。而刀片电池的充电功率是普通混动电池的两倍,内阻更低,充放电效率优于传统混合动力的10%。
DM-i低油耗的秘密
DM-i超级混动的系统架构让发动机和行驶完全解耦,发动机只需要专心工作在最佳效率区间即可。我们可以看,传统的燃油车因为要应对不同的工况,如怠速、急加速、带挡滑行等,使得发动机的工况遍布各个点位上,大部分工况都处于十分低的燃油效率下,形成了一个“面”。而DM-i超级混动在大功率大容量的刀片电池以及大功率的发电机和电动机的支撑下,发动机可以只专注于一个事情,就是工作在最佳的转速和负载下,多出来的功率由发电机和大功率电池消化吸收,这使得发动机的工况成了近乎一条线,发动机高效区占比高达70%。
整场发布会中,最重要的就是这两张图。
首先看左边的发动机效率图。这个图展示的是发动机在各转速/扭矩下的热效率,通过大概计算可得知在最高热效率43.04%处大概为28kW的输出功率。而整个发动机在1400转~3300转之间,扭矩在85N·m~135N·m之间,可以有超过40%的热效率,大致覆盖了15~40kW的输出功率。得益于综合30%的能量回收率,秦PLUSDM-i的城市平均能耗预计在12kW上下,宋PLUSDM-i的城市平均能耗预计在14kW上下,混动状态下发动机可在40%热效率范围内可以做到40kW的输出,25kW+的充电能力。而根据之前的工况覆盖图的点位分布来看,DM-i更多的将发动机工况控制在43%的左下角一片,大概是20多kW的功率,那么长期10kW的充电功率对于电池来说也是很舒服的,可见比亚迪对发电功率的优化还是倾向于寿命。
右边这个电机功率图就厉害了,90%以上效率覆盖了绝大部分面积,95%以上也占据了6成,基本上可以说除了静止状态一脚油门闷到底之外,绝大部分时刻想怎么踩就怎么踩,电机一直都工作在高效区间。这也说明了之前媒体试驾的时候为什么很多媒体人没有刻意地采用节油的方式去驾驶但是油耗出乎意料的低的原因。
另外,比亚迪从14年的第一代秦开始,就在新能源车上面全面使用12V磷酸铁锂电池,它具有独立的电池管理系统,实现了智能的充放电控制。这么多年来电瓶亏电这个事情几乎跟它绝缘。而得益于电池的优异性能和智能的电池管理,磷酸铁锂小电池相比铅酸电池综合效率提升了13%。
DM-i的出色表现
超低油耗
工信部针对插电式混合动力汽车有两个油耗指标,分别是基于纯电里程的算法油耗和最低荷电状态下的亏电油耗。
秦PLUSDM-i做到了百公里3.8升,宋PLUSDM-i做到了百公里4.4升,而唐DM-i由于搭载的是热效率40%的1.5Ti发动机,油耗相比秦宋两兄弟略微有点高,但是也仅仅是5.3L/100km的油耗。均远低于同级别的燃油车和混动车。
静谧平顺
超级混动架构决定了亏电时的电机驱动占比超过80%,特别是城市工况下,电机驱动的占比接近100%,实现了如同纯电般的驾驶感受和静音体验。在核心的EHS电混系统和发动机上,NVH表现均达到了行业领先水平。另外,通过系统的优化控制,让发动机尽可能的工作在NVH舒适区,极大的减少了发动机的噪音和震动。这一切,使得整车的NVH表现堪称完美。
卓越动力
系统总功率这里,发动机附加功率在EHS132和EHS145上面只提供了28kW的功率,个人猜测一是为了尽量让电机和发动机工作在最佳工况下,二是为了直驱时发动机能工作在最高热效率范围内,齿比设计得特别偏向于高速行驶,这直接导致发动机在正常车速范围内发动机功率最高也就是20kW到30kW(如果100公里时速时直驱的转速点落在最高热效率上,那转速要2300到2400转,那么车速在50公里时发动机的有效功率也就15kW上下了)。因此发动机和电机的最大功率电很有可能不能重合,所以导致发动机只能提供28kW的额外功率。EHS160则是因为1.5TI发动机有无论增压,扭矩平台大功率也比较大,可以在更广的车速范围内提供更多的动力。不过就算如此,DM-i的加速能力也达到了同级别合资车的优秀水平,动力家用完全足够了。
而且,由于DM-i电机更广的功率平原,更快的扭矩响应,使得车辆在驾驶的时候比燃油车更加得心应手。
DM-i也经过了严苛的高温、高原、高寒的三高实验,整体的可靠性还是有保证的。
四、总结比亚迪在深耕多年后拿出了DM-i这张答卷,不仅革了新能源的命,还革了传统燃油车的命。不充电也能做到超低油耗,还不似两田的孱弱的动力,这一切好像是那么的梦幻,但是又如此的真实。当老王当年吹过的牛逼一个个实现的时候,整个汽车行业将会发生如何翻天覆地的变化?让我们拭目以待吧。