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。
重新诠释比亚迪宋MAX DM,聊聊它的DM混动技术
比亚迪宋MAX作为一款MPV车型,因其出色的实用性及性价比深受消费者喜爱,在2019年5月MPV销量排行榜中,比亚迪宋MAX就顺利挤进了前三名。然而作为它的新能源版本,比亚迪宋MAX DM依靠混动技术,可以更好地控制燃油经济性,同时也可以使整台车变得平顺舒适,更符合家庭用车的标签。今天我们就从另一个角度带大家重新认识一下比亚迪宋MAX DM。
比亚迪宋MAX DM采用了比亚迪第三代DM混动技术,相比第二代DM技术,最大的变化就是加入了BSG电机,舒适性、燃油经济性以及动态表现这代产品都得到了明显提升。
比亚迪第三代DM混动技术集成了多种电机组合方式,包括前驱车型P0(BSG电机)+P3电机,四驱车型P0+P4电机以及一款P0+P3+P4电机组合的车型。我们今天介绍的比亚迪宋MAX DM就是以前驱动力架构P0+P3电机打造的,除此之外比亚迪宋Pro DM则是另外几种组合的代表车型。
那么问题来了,究竟什么是P0、P3电机?
P是英文单词Position的首字母,译为“位置”,P0、P3、P4自然是根据电机相对于传统动力系统的位置进行划分命名的。除了我们今天介绍的P0、P3电机外,还有P1、P2和P4电机,P0-P4五种电机类型可以说涵盖了我们市面见到的五种单电机混动方案。
P0:P0电机位于发动机前端附件驱动系统上,通过皮带与发动机曲轴连接,将少量的能量转换为电能从而带动逆变器发电,完成更加平顺的自动启停功能以及发动机停机后,不影响空调压缩机运转等效果。
对于这台比亚迪宋MAX DM而言,相比上代DM 2.0技术架构,最大的变化就是在发动机前端加入了P0(BSG)电机,除了上述功能外,它的另一大功能则直接作用于宋MAX DM的发动机上。BSG电机可以主动拉高发动机转速,在车辆启停的阶段,发动机介入后,低转速区间常常伴随着抖动,而BSG电机拉高转速则完美避开了低转速区间。
另一个作用也是通过BSG电机主动控制发动机转速实现的。在车辆行进过程中,变速箱加/减挡会产生顿挫,除了自身的物理特性外,如果将发动机转速与挡位一一对应,将极大程度地消除一部分顿挫感,正因为DM 3.0架构下BSG电机的加入,得以优化整台车的平顺性。
(图片为法拉利LaFerrari混动系统,P3电机位于变速箱末端)
P3:P3电机位于变速箱末端,与发动机共用一根轴输出动力,相比P2电机模式,P3电机只需要一组离合器,这让它的传动效率更高且动能回收的效果更强。据了解,比亚迪宋MAX DM的电机效率达到了97%,可以让这颗永磁同步电机释放出110kW、250牛·米的动力输出,最后反映在加速成绩上得出了这样的结果:
测试背景:在场地温度28摄氏度,地面没有完全干透的路面,关闭宋MAX DM的车身稳定系统以及空调系统,通过弹射起步的方式完成0-100km/h的加速测试。
可能由于路面潮湿的问题,宋MAX DM的前轮打滑现象比较明显,最后在反复测试之后,测出了0-100km/h 6.73秒的最快成绩。测试曲线反映了宋MAX DM比较平稳的加速度,我们从侧面也看到了宋MAX DM电机和发动机较为稳定的动力输出。
宋MAX DM的实际表现如何?
得益于宋MAX DM底部的三元锂电池组,它的容量为15.98kWh,官方提供的纯电续航里程可以达到81km,这对于一款混动车型来说已经是非常不错的数据了。
在极速模式下,宋MAX DM的1.5T涡轮增压发动机会联合电机共同输出动力,达到228kW、495牛·米的动力输出。另外,为了保证宋MAX DM低速时的燃油经济性,发动机仅会带动BSG电机发电,为驱动电机提供能量,达到一种增程式汽车的效果。
我们接下来聊一聊宋MAX DM的驾驶感受:结合上述内容不难发现,宋MAX DM在平顺性方面值得称赞,由于发动机避开了低速抖动的转速区间,所以车辆在启停的阶段几乎感受不到任何抖动。在行驶过程中,BSG电机也会刻意调整发动机的状态,即便发动机突然介入,也不会因为转速以及变速箱的频繁换挡影响驾驶平顺性,综合来看宋MAX DM在动力部分的表现应该给予认可。
不过,它也有一些美中不足的地方,比如底盘部分。宋MAX DM的减振器调校偏软,整体风格趋于舒适,但后悬架的余振弹跳比较明显,会影响一部分乘坐质感,不过在宋MAX DM车内较为静谧舒适的环境里,这些不足并不会影响我们的旅途心情。我想如果未来比亚迪将后非独立悬架的结构替换成独立悬架,相信底盘质感将有明显提升。
总结:在比亚迪DM 3.0架构下,宋MAX DM运用了各项黑科技来攻克平顺性以及加速能力的问题,当然它也得到了显著成效,比如在0-100km/h的加速测试环节,它不仅没有受到路面湿滑的影响,反而实测6.73秒的成绩还打破了官方标定的0-100km/h 6.9秒的时间,单看这方面宋MAX DM确实让我们有些惊喜。说到最后,你觉得宋MAX DM怎么样?它会不会成为你的家庭首选呢?
混合动力系统大飞跃?BSG电机显身手
性能是衡量一辆车的重要标准,动力性、经济性和乘坐舒适性往往也是消费者买车首要考虑的因素。如何提升整车性能,受到消费者青睐,是每个汽车制造商都必须要面对的问题。
在混合动力市场,比亚迪凭借BSG电机的巧妙使用,突破了混合动力系统的性能瓶颈,显著提升了整车性能,因此BSG电机被誉为比亚迪混合动力系统的"灵魂"。
安静的汽车"世界" BSG电机给你提供
众所周知,作为一辆传统的燃油车,若要解决发动机点火抖动和变速箱换挡顿挫感将是一件非常困难的事情。由于发动机存在低速抖动区间,换挡又必然存在转速差,因此抖动几乎是"无法避免"的。
在混合动力汽车领域,情况就稍稍发生了变化。比亚迪通过装配BSG电机,点火时调整发动机的转速,越过抖动区间点火,让发动机点火变得更加"温顺"。在换挡时,调节发动机的转速辅助换挡,消除转速差,换挡进行得更加平顺,整车也变得更加安静了。
BSG电机可以降低抖动和噪音的产生,声学包裹材料可以阻断噪音进入车内,再配合其他降噪措施,比亚迪混合动力汽车的静谧性和舒适性显著提高,给车主提供图书馆级别安静的私人"世界"。
强化动力"水库" 动力性与经济性可以兼顾
部分消费者误以为混合动力汽车研发就是为了"节油",所以动力性能一定差,这种看法是很片面的。比亚迪混合动力汽车被称为"性能猛兽",汉DM百公里加速4.7s,唐DM百公里加速更是低至4.3s,强劲的动力性能令一众燃油车不能望其项背。
强大加速能力背后显露出BSG电机的身影,BSG电机最大功率25kW,在急加速时刻可以为整车提供60N·m扭矩,让整车的动力性能更佳,起步与超车变得更加轻松、灵活。
经济性是混合动力汽车的一大优点,汽车减速时发电机可以发电储存能量。但是驱动电机作为发电机发电效率低,而且在堵车或者等红灯停车状态不能发电,也造成大量能量浪费。
为了进一步提升发电效率,比亚迪布置BSG电机用于发电。作为专业的发电机,BSG电机发电效率更高,况且BSG电机不与车轮直接接触,所以在汽车停车不熄火的状态下依旧可以高效发电。
早晚高峰期走走停停的拥堵城市道路上,BSG电机能量回收优势更加明显。即使在馈电状态,比亚迪混合动力系统的百公里油耗也低于同级别燃油车。节油时时刻刻都在发生,不知不觉中,比亚迪混合动力系统已经为你省下了"早餐钱"。
BSG电机极大促进了比亚迪混合动力系统的性能提升,对于行业和消费者无疑都是好消息。这背后有无数比亚迪工程师不辞辛苦、创新研发的身影,在一代代工程师团队的努力下,新能源汽车的性能优势将越来越突出。