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比亚迪——新能源汽车引领者

2003年开始研发,2008年正式上市的混合动力车型比亚迪F3dM,是中国品牌首款量产插电式混合动力汽车。这款具有里程碑式意义的车型奠定了比亚迪在中国新能源汽车市场中的开拓者和引领者地位。现在是2021年,距离F3DM的上市已经过去了13年,在这13年间,比亚迪一直在新能源车技术上不断攻坚克难,筑起一道又一道技术壁垒,把中国新能源汽车推到了世界的领先位置。今年年初,比亚迪正式发布了最新的DM-i混合动力系统。DM-i上的EHS机电耦合单元(官方称为“EHS电混系统”)虽然比13年前F3DM上的那套Dm1.0系统复杂得多,但从动力耦合思路上却与DM1.0一脉相承。究竟EHS电混系统(下称“EHS机电耦合单元”)有何奥秘呢?今天就让我为大家揭晓。

● 搭载DM-i混动系统的车型

  比亚迪的DM-i系统目前搭载在秦PLUS(参数|询价)、宋PLUS DM-i以及唐DM-i车型上,EHS机电耦合单元根据电机输出功率大小分了三个型号,分别是EHS132、EHS145以及EHS160。目前,EHS132会与1.5L发动机匹配,EHS160则会与1.5T发动机匹配,至于EHS145这款中间型号则会匹配1.5L和1.5T两种发动机。

● EHS机电耦合单元有传承也有创新

  比亚迪的混动系统发展至今已经经历了DM1.0、DM2.0和DM3.0三代了。其中DM1.0的代表车型就是2008年的F3DM,DM2.0的代表车型是2013年的秦DM,DM3.0的代表车型就比较多了,包括宋Pro DM和唐DM等。

  DM-i上的EHS机电耦合单元从结构上来看,与带有多档位双离合变速箱的DM2.0和DM3.0混动系统有所不同,在设计思路上与DM1.0倒是有很大相似之处。

  DM-i与DM1.0的机电耦合单元都属于P1+P3串并联方案,系统中离合器分离时属于发动机发电+电动机驱动的串联形式,离合器结合时属于发动机与电动机同时直接驱动车轮的并联形式。关于混合动力中电机位置P0/P1/P2/P3/P4的详细介绍,可以参看这篇文章。

● 比亚迪DM-i与本田i-MMD机电耦合单元设计思路一致

  比亚迪DM-i与本田i-MMD机电耦合单元的设计思路是一致的,都属于串并联结构。两者最大的不同在于电机和发电机的布置形式,比亚迪EHS采用的是电机/发电机异轴布置形式,本田最新第三代i-MMD的采用的是电机/发电机同轴布置的形式。

  对比起来,比亚迪EHS这种电机异轴布置的方式更有利于制造功率更大的机电耦合单元。本田i-MMD系统如果要增大电动机功率(一般来说,电机功率越大,尺寸也越大),很可能就会受制于其同轴布置形式。现款在售的雅阁混合动力版车型,其i-MMD系统中的电机最大功率为135kW,与比亚迪DM-i最大160kW的电机功率相比,动力性能上有明显差距。

● 电动机担纲主角,发动机退居二线

  比亚迪对亏电城市工况、亏电NEDC循环工况、亏电WLTC循环工况、亏电高速工况做过研究,发现在前三种工况中,混合动力车辆纯电行驶的比例是远高于发动机直接驱动的。而只有在亏电高速工况时,由于发动机效率较高,所以用它直接驱动更为高效。有鉴于此,比亚迪的DM-i系统的设计逻辑遵循的是以电动机驱动为主,发动机起辅助作用。

  既然发动机的主要职能由过去的在全工况下驱动车辆转变为在特定工况下带动发电机发电或在车辆高速巡航时直接驱动车辆,那么在发动机机械设计上做减法(如去掉排气VVT正时机构、去掉皮带驱动的启发电一体机等)就成为了可能,而且是必须要做的事情。骁云-插混专用发动机究竟如何做减法的呢?大家可以参看我的这篇文章,在此不再展开了。

● EHS机电耦合单元性能全面提升

  DM1.0混合动力系统的电机和电控都是分开布置的,DM-i混合动力系统的电机、电控和传动系统高度集成在一起,从而实现了体积减小、重量减轻的效果。EHS机电耦合单元总成重量为136kg,最高转速达到16000rpm,峰值功率达到160千瓦,功率密度达到44.3千瓦/L;比DM1.0减重了40kg,最高转速提高了10000rpm,峰值功率提升110千瓦,功率密度提升36.7千瓦/L。

  另外值得一提的是,由于电动机作为DM-i系统的主要动力源,所以搭载该混合动力系统的车型可以实现10毫秒级别的动力响应,最大程度消除动力响应延迟感,提升用户驾驶体验。

  前面也提到了,DM-i相比DM1.0,其机电耦合单元的功率密度有数倍提升,功率密度提高了,电机工作时的发热也更大了。EHS的电动机采用了油冷技术,进一步提高散热效率,让电机在任何工况下都工作在一个合适的温度。

● 无惧芯片荒!采用比亚迪自研自产的IGBT芯片

  电控系统方面,DM-i的电控系统的体积为12L,仅为DM1.0电控系统体积一半不到(DM1.0电控系统体积为25L)。在体积缩小的同时,电控系统的最大功率也有大幅提升,使得搭载DM-i系统的车型可以用上功率更大的电机,同时制动能量回收功率也有非常大的提升。

  比亚迪是国内唯一一家能够自己生产IGBT绝缘栅双极型晶体管的整车厂家。DM-i的电控系统就采用了比亚迪自家最新的IGBT 4.0芯片。相比起DM1.0上采用的进口IGBT芯片,DM-i上搭载的比亚迪IGBT 4.0芯片体积小、重量轻、寿命长、能量转换损耗小。这是DM-i系统效率提升的重要因素之一。

  DM-i系统的设计思路以电动机为主,发动机为辅。所以在DM-i系统中EHS机电耦合单元是主角,发动机只是配角。比亚迪EHS机电耦合单元是一套典型的串并联混合动力系统,在设计思路上传承自自家的DM1.0,并与本田最新的i-MMD混合动力系统有很多相似之处。异轴布置双电机设计是EHS系统的一大特点,这有利于缩小EHS机电耦合单元的横向空间,使其能与排量更大的发动机搭配,进一步提升发电的功率。EHS上的电动机是驱动车辆的主力,它高效、响应快、高功率密度的特点为车辆带来迅猛的加速体验以及极佳的电耗表现。在机械结构上做减法后的发动机能够专注于提升其低油耗工况区的热效率,最终实现车辆油耗水平的降低。

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