易车原创最近大家都听说比亚迪推出了DM-i超级混动,一箱油能跑公里,不用充电也做到了比丰田双擎车型更低的油耗成绩,究竟是怎么回事?本篇通过解析它的结构和原理,逐一给大家说明。
(注:本文字数约字,理解难度为3颗星,读完有助于你理解比亚迪DM技术,适合收藏和分享)
在大家印象中,比亚迪以前的插电式混动车型都是偏重动力性能,譬如“科技”,强调的是0-km/h加速时间5秒内,搭载电四驱系统,百公里综合油耗在2L以内。
这里我跟大家简单普及一下比亚迪DM双模混动技术的发展历史:
第一代DM技术的代表车型是比亚迪F3DM,该车型采用的是双电机串并联的方式,实现了一半是燃油,一半是电动的混动方式。
第二代DM技术在充分发挥电机输出强大动力的特性上,继续以P3+P4的架构为基础,增大电池容量,推出了纯电续航里程为80km以及km的秦DM、唐DM和宋DM。
第三代DM技术是在第二代DM技术的基础上,新增了高电压的BSG电机,通过优化控制策略以及在BSG电机的帮助下,实现更低油耗、更优的NVH表现以及更强的动力性能。
来到年,比亚迪DM技术进化到第四代,划分为DM-p和DM-i。以前在售的DM车型都会划归DM-p平台,侧重强劲的动力性能。
比亚迪DM-i则是是在第一代DM基础上进化升级而来,该技术的关键词是大电机+大电池,且采用双电机串、并联的连接方式。
诞生于DM-i平台的新车则注重一件事:省油、省油、省油!同时,DM-i平台的新车还会兼顾一定的动力性能,接下来我逐一细说。
比亚迪DM-i超级混动是基于第一代DM技术平台打造的全新动力架构,采用的是双电机串并联动力架构,其中“i”即intelligent,指智慧、节能、高效,满足“追求更低行车油耗”的用户。
DM-i超级混动由骁云-插混专用1.5L发动机、EHS电混系统、DM-i超级混动专用功率型刀片电池、交直流车载充电器等核心零部件组成。
从动力总成模型来看,DM-i超级混动在布局上十分紧凑灵活,热效率非常高的发动机与EHS电混系统通过湿式离合器相连,动力总成系统功率为/kW。
1、什么是EHS电混系统
DM-i超级混动搭载的EHS电混系统包含了两台电机,发电机以及驱动电机,是P1+P3的电机架构。
这套EHS电混系统按照功率划分有三款,分别是EHS、EHS和EHS。数字代表的是EHS电混系统的峰值功率,譬如秦PLUSDM-i55km尊贵型和55km旗舰型,搭载的是EHS,它的电混系统峰值功率就是kW。
DM-i超级混动搭载的驱动电机和发电机均是转速高达00转的扁线电机,优点就是体积小、材料省、效率高、导热强、温升低、噪音小等等。值得一提的是,这个成型绕组电机效率高达97.5%,效率相当高。
电控方面,DM-i超级混动采用的是比亚迪第四代IGBT技术,拥有完全自主知识产权,其电控综合效率高达98.5%。
从结构上看,EHS电混系统完全取代了传统的机械变速箱,取消了令消费者担心的DCT双离合变速箱。
传动方面改用了和电动车相似的单级减速器直接驱动,因此可完全把搭载DM-i超级混动的新车当作电动车来用,享受与电动车一样安静舒适的驾乘体验。
2、DM-i采用刀片电池也讲究快充
DM-i超级混动专用功率型刀片电池即是磷酸铁锂电池,电池电量为8.3-21.5kWh,纯电续航51-km,其中长续航版本支持快充,充电倍率高达2C,30分钟即可将电量从30%充至80%,40分钟即可将电量从15%充至80%。
DM-i超级混动底盘模型
刀片电池最大的优势在于安全性能高,符合针刺测试标准;并且空间利用率高、灵活性强,它没有模组结构,体积效率高达65%,扁平模块化设计使得它的电池包尺寸灵活性更强,把宽敞的车厢空间还给驾乘者;再者就是它采用了蜂窝铝板结构,强度更高,更能保护电池的安全。
3、插混专用1.5L发动机省油也靠它
在去年11月,比亚迪正式发布了这台代号QA的1.5L阿特金森循环发动机,它是一台插混专用的1.5L高效发动机,压缩比高达15.5:1,最大功率81kW/rpm,峰值扭矩N·m/rpm,最高热效率达到43.04%,符合国六B排放标准。
除了高压缩比,这款发动机还将空调压缩机、真空泵等附件全部改为电力驱动,以减少摩擦阻力;加上智能热管理技术、发动机分体冷却技术等等的应用,最终实现超低油耗表现。
4、插混专用涡轮增压1.5Ti发动机唐DM-i搭载
骁云-插混专用涡轮增压1.5Ti高效发动机的动力更强一些,它的最大功率为kW/rpm,峰值扭矩达到Nm/0-rpm。
它采用米勒循环,压缩比高达到12.5:1,同样取消了轮系结构并采用了低摩擦设计,峰值热效率达到了40%,在涡轮增压发动机领域,这样高的热效率也是比较少见。今年3月底上市的唐DM-i将搭载这款发动机。
这款发动机在结构上还有一个特点,就是采用了VTG可变截面涡轮增压器,它可以控制废气的流速,从而达到涡轮转速的目的。
在发动机转速较低时,可以加快废气的流速,驱动涡轮加速,以尽快建立压力;在发动机转速较高时,可以减慢废气流速,避免涡轮超速或者产生排气回压。
首批搭载DM-i超级混动技术的车型是秦PLUSDM-i、宋PLUSDM-i以及唐DM-i。
它们将在今年三月份陆续上市,目前三款车公布的预售价格分别是10.78-14.78万元、15.38-17.58万元、19.78-22.48万元。三款车型均提供标准续航版和长续航版,纯电续航里程51-公里,其中长续航版支持快充。
为什么搭载了DM-i超级混动的车型就能很省油?因为搭载了DM-i系统的新车都有着以电为主,以发动机为辅的特点。
大部分工况都以电机驱动为主,所以它的核心技术就是两点,大电机+大电池,用大功率电机驱动车辆,用大容量功率型刀片电池来储存能量。
核心问题:电从哪里来?
1、充电;
标准续航版车型采用的是V交流慢充,长续航版车型采用的是直流快充,30分钟即可将电量从30%充至80%,40分钟即可将电量从15%充至80%。
2、发动机串联发电机发电;
1.5L高效发动机会聚焦在高效工作区间,即保持在热效率40%以上的转速区间运行,通过带动发电机来发电。
3、动能回收。
踩下刹车或者松开油门,都能进入动能回收的状态,将车辆多余的动能转化为电能储存到电池中。
搭载DM-i超级混动的新车一共提供了四种动力模式,覆盖用户的全部使用场景,包括EV纯电、HEV串联、HEV并联、发动机直驱。下面分别展开说说他们的工作原理:
EV纯电模式的工作原理
EHS电混系统在切换为纯电模式下,驱动电机由动力电池供能驱动车辆,无需换挡,用户能享受纯电车型带来的线性驾乘体验,同时采用扁线电机、高转速以及直喷式油冷技术等行业先进技术,使得驱动电机性能及其NVH方面的表现都相当出色。
HEV串联模式的工作原理
EHS电混系统在HEV串联模式下,发动机通过发动机轴与发电机相连,带动发电机发电,再通过双电控优异的控制性能,将电能输出给驱动电机,直接用于驱动车轮,提升了传动效率。
同时,得益于自主研发的IGBT4.0技术,优异的整车控制策略会自动切换驱动模式,如果车辆SOC值较高,则会智能地将驱动切换为纯电模式,发动机停机,油耗消耗量为零;如果车辆SOC值较低,则会智能地使发动机工作在油耗最佳效率区,同时将富余能量通过发电机转化为电能,暂存到电池中,大大提升了保电性能,实现全工况使用不易亏电。大容量电池能储存更多动能回收的电量,实现更长距离的纯电模式行驶。
HEV并联模式的工作原理
EHS电混系统在HEV并联模式下,是让电池在合适的时间介入,提供电能给驱动电机,与发动机直驱路径形成并联模式,实现更强大的动力输出。
并联模式是在整车处于高速超车或者超高速行驶时使用,此时整车行车功率需求太高,脱离了发动机经济功率。驱动电机与发动机并联驱动,实现强劲的动力输出。
但得益于DM-i插混专用的功率型刀片电池的应用,能让电机辅助输出动力的时间更长久,使得整体油耗水平相比于传统燃油车会更低。
发动机直驱模式的工作原理
为了降低高速工况下的油耗,在车速高于某一阈值时,整车控制策略会智能地切换为高速巡航模式。高速巡航的时候(车速在60-70km/h或以上),发动机不再用于发电,而是用于直驱,无需换挡,简化了传动路径,使得油耗更低。
通过EHS电混系统内部的离合模块及液压系统,将发动机动力直接作用于车轮,并且控制发动机工作在效率最高区域,降低发动机油耗,而且为了避免发动机能量的浪费,发电机和驱动电机随时待命,在发动机直驱功率有富余时,及时介入将能量转化为电能,存储在电池中,提高整个模式内能量的利用率。
得益于这套以电机为主、发动机为辅的电混架构,DM-i超级混动在动力输出不再过多依靠发动机,即便是电池电量较低的情况下,发动机更多的是起到发电的作用,驱动的工作由驱动电机负责。
据介绍,在亏电状态的不同工况下,比亚迪DM-i的车辆会以不同的动力模式行驶,大部分工况下,纯电动行驶占比更多,真正做到了以电为主。加上电池包容量大,能做到储存更多动能回收的能量,从而继续供驱动电机使用,因此它是能做到更低油耗的。
就像是亏电城市工况,只需18%的时间让发动机串联发电,就能满足81%时间都是纯电驱动。因此,从这个角度来看,DM-i超级混动更偏向于增程式技术。
我们总结了网友们的一些问题,并与比亚迪专门负责DM技术研发的工程师做了独家采访沟通,希望能给大家提供更多关于DM-i超级混动的信息。(持续更新中)
问:靠发动机充电,能充满吗?
注:菜单界面并不是量产状态,以量产车实际为准
答:不能。SOC值可调节范围是25-70%,当低于设定值,我可以打开SAVE键,让发动机强制启动,带动发电机为其充电。据工程师介绍,后续可能会将SAVE功能默认打开,目前车机所有的界面和功能仍在修改优化中,图片仅作演示。
问:DM-i超级混动在亏电状态下动力有变弱吗?
答:只要了解了它的工作原理,你就能明白它的动力输出在亏电状态下也不会弱的,车辆在大部分工况下仍以电机驱动。
就以宋PLUSDM-i为例,我们实测亏电状态下的宋PLUSDM-i标准续航版的0-km/h加速成绩为7.8秒。从G值图表可以看到,整个急加速过程,动力输出相当的线性,而且踩下油门很快就达到最大加速度,日常驾驶动力输出随心所欲。
问:都说电动车续航到了冬天就打折,DM-i车型怎么保障电池的效率?
答:为什么电动车给人在冬天开就不太好的印象?因为纯电动车要想吹空调暖风,只能靠消耗电池电量。加上电池保温本身也需要额外消耗电量,以及低温对电池活性影响的原因,导致续航里程“缩水”。
DM-i超级混动专用功率型刀片电池在热管理方面也有独家的技术,首次搭载脉冲自加热技术以及冷媒直冷技术,能够利用电池内部发热来快速达到适宜的工作温度,电池均温性更好,加热效率提升10%;也能通过空调冷媒快速对电池进行降温,降低能耗。
问:DM-i新车有EV纯电、HEV串联、HEV并联、发动机直驱四种模式,平时开车我怎么选择?
答:其实用户可以选择的并不是它的四大动力模式,而是它的驾驶模式。用户可以调节的选项包括:SOC值(剩余电量)、EV/HEV模式、ECO/NORMAL/SPORT驾驶模式。
SOC值可调范围是25-70%,只要剩余电量大于设定的数值,用户就可以开启EV纯电模式,你把车辆当做电动车来开。反之,则只能是HEV模式。
ECO模式的动力输出比较温和,浅踩油门初段,它会十分轻柔地输出动力,从实际体验来看,动力响应没有太多延迟,而且线性,只是加速感弱一些。NORMAL就是普通模式了,SPORT模式则最为积极,而且会随着你动力强劲的输出,发动机启动也会更频繁一些,以达到保电的目的。
在大部分混动模式下,它相当于一台增程式电动车,由发动机带动一台高功率发电机给驱动电机供电。车速到了60-70km/h左右,即中高速行驶工况中,发动机适时直驱或者与驱动电机一起并联输出动力,确保DM-i系统在不同速度区间都有最高效的工作方式来行驶。
问:比亚迪DM-i车型亏电状态下真的如此省油吗?
答:经过实测,秦PLUSDM-i亏电状态下的油耗为3.37L//km。
在这一次油耗测试里,车辆出发时的电量即为25%,SOC也设置为25%,满油状态。我们将车辆能量回馈程度调为较大,驾驶模式是ECO模式,车上共三人,空调为22℃、二档风量,测试时室外气温为6-7℃,测试车辆为公里以内的准新车以及标准续航版(纯电续航里程为55km),胎压为kPa。经过了深圳市的高速、城市快速路以及市区拥堵路段,体验了不同路况下的行驶感受,共走了.4km,历时3个小时结束,再次加满油的油量为3.65L,折算成百公里综合油耗为3.37L/km。
问:DM-i超级混动还有其他特别之处吗?
答:特别之处是整车低电压供电方面没有短板,甚至还做的更加智能环保。在低电压电器的供电方面,譬如中控屏、全液晶仪表盘等等,都是由12V磷酸铁锂电池供电的,不但实现了无铅化(其他品牌一般使用铅酸电池)、更环保。此外,比亚迪还给它配上了独立的BMS,让这款电池的充放电过程都变得更加智能。
问:能实现V2L放电功能吗?
答:DM-i超级混动同样是支持的。放电功率为3kW和6kW,因具体车型而异。消费者可通过厂家配套的插线板实现户外用电,利用车辆电池放电来实现户外使用小家电。
问:比亚迪的DM-i超级混动是怎样的水平?与丰田的PHEV技术相比呢?
答:网友们实际是想拿秦PLUSDM-i和雷凌双擎E+做对比。从数据上看,秦PLUSDM-i在动力性能以及油耗水平方面表现都更出色。
从表格数据就可以再次印证,比亚迪DM-i超级混动可以做到更省油、加速更快的原因,就是搭载了大功率电机+大容量电池,能保证车辆拥有更长的纯电续航里程,还兼顾了一定的加速性能。DM-i车型以电为主、以发动机为辅的特点,让排量只有1.5L的骁云-插混专用的发动机高效运作,最终实现低油耗水平的目标。
问:都是插电式混动系统,比亚迪DM-i系统与理想One(增程式电动车)的插电混动系统差别是什么?是DM-i系统比理想One的就多了一个发动机直驱模式么?
答:原理上,差别是在高速工况下,比亚迪有发动机直驱/发动机与驱动电机并联模式,更能保证燃油经济性以及动力性能。正因为比亚迪DM-i技术增加了发动机直驱,以及发动机、驱动电机的串并联动力切换,使得比亚迪的DM-i车型在每一个速度区间都有高效的工作方式。
结构上,比亚迪DM-i车型搭载了DM-i超级混动由骁云-插混专用1.5L发动机、EHS电混系统、DM-i超级混动专用功率型刀片电池,这些都是差异。
问:比亚迪DM-i技术跟本田i-MMD技术的区别是,只多了一块可充电的大电池么?还有啥区别?
答:首先我们应该将两者的插电式混动技术拿来对比。基于两者的技术发展路线不同,硬件上有较大的差异,其控制策略也有较大的差异。
我们来看看本田插电混动技术的结构原理,本田的PHEV插电混动技术是从HEV混动技术发展而来的。本田的HEV和PHEV技术具有非常高的共通性:发动机舱布局相同,在传统燃油车变速器的位置搭载E-CVT,E-CVT配置了两台电机以及控制这两个电机的PCU(动力控制单元)。而本田PHEV技术是在此基础上为PCU(动力控制单元)配置上了优化系统电压的VCU(电压控制单元),同时加上高功率大容量电池和充电器。
再来看比亚迪的DM-i技术,它的技术源于第一代DM技术,就是直接从插电式混动技术发展而来,结构上与本田的PHEV插电混动系统对比,本田的有E-CVT传动机构,而比亚迪连传统意义上的变速箱都没有,采用的是单挡直驱方式,由EHS电混系统来调节动力输出。
首先中低速工况下,比亚迪的驱动电机可以做到线性的动力输出,只需要经过一个单档减速器就把动力传递到车轮上了。到了某个工况节点,通过湿式离合器的结合,将发动机接入进来,至于动力输出是HEV串联还是HEV并联,这都得根据当下的动力需求来决定。
比亚迪的插混-专用1.5L高效发动机始终处于热效率40%以上的工作区间来运作,相当于高速工况时,车辆已经处于传统混动车型的最高挡来行驶,是最节油的工作区间。而其他传统混动车型的发动机还要考虑在不同工况、不同挡位下,它怎么输出动力才能做到最高效、最节油。
总结:搭载DM-i超级混动的新车,有了大功率的电机,使得它在亏电状态下也能比同级别的燃油车加速快;以电为主、以发动机为辅的特点使得它非常省油,也更为安静;EHS电混系统为单挡直驱的方式,提速过程更为平顺;最后就是DM-i车型作为插电式混动车型,满足国家新能源汽车补贴标准,能够上绿牌,不但免购置税,还能帮助消费者畅行无阻、绿色出行,优点实在不少。
最后,你们一定会问这车就没有任何缺点吗?非也,我会结合驾驶方面的感受,留到文章继续跟大家聊聊。欢迎大家
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