电池研究院: 比亚迪第三代DM技术如何节油?

技术 发布于:2018-09-09 00:15:03

皆电GeekNEV此前在《蓄电池装车100周年 新A8L做了道精妙算术》一文中解读过奥迪48V弱混与BSG电机如何实现低油耗。这一回,比亚迪新出品的新一代唐DM(点击:新车首试 / [打榜]评测)携第三代DM插混技术而来,其节油技术之细节也足够让我们解读一番。

测试比亚迪唐DM,原来成为“迪粉”是这样一种体验

近乎疯狂的驾驶体验

先说感性(驾驶体验),再聊理性(工程学技术)。全新一代比亚迪唐DM的混动系统构造比前作更加高阶,常用的驾驶模式则简单分为“Eco节能”与“Sport运动”两种,让驾驶者更容易理解和使用。两种驾驶模式的驾驶体验都近乎疯狂,运动模式尤甚。

一旦激活运动模式,全新一代唐DM的“暴脾气”全部上身,950N·m最强扭矩输出命令随时到埠 —— 官方百公里加速时间4.5秒(普通版)/4.3秒(智联创世版),皆电在普通版之上实测也达到了4.65秒。

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汉斯在比亚迪全新一代唐DM的底盘上下足了轻量化的工夫,前下摆臂、转向节、后下控制臂纵臂、副车架均为铝合金材质,轻巧材质换得更短的破百时间与更长的纯电续航。

测试比亚迪唐DM,原来成为“迪粉”是这样一种体验

本文重点是电池部分,而给皆电深刻影响的恰恰也是第三代DM技术的用电策略:只要电池组有电,电机都会毫不客气地把你推出去,因此有电的唐DM可以轻松做到既猛又省(总是优先用电)。

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全新一代唐DM将16% SOC余量作为最后的临界值,馈电模式下发动机基本会常态化工作,处于一种“充一点电、再用一点电”的状态 —— 简单来说,比亚迪第三代DM实现动力与节油双馨的技术核心,永远围绕着“电量”来执行。

各司其职的四大动力源

接下来就是绽放本文主题的工程学部分了。比亚迪第三代DM插电式混合动力技术把“P0+P3+P4”混动架构带到唐DM之上,相比前作多了BSG皮带启动/发电机。

那么,我们平常所说的Px混动构架是何方神圣呢?笔者画了一张解析图,方便各位理解:

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按照“电机位置”分类,唐DM的“P0+P3+P4”混动架构拥有三台电机,分工更加明晰;从“电机介入程度”来说,这是一套实打实的“强混”系统;按照“动力联合方式”分类,这是一套高阶的混联式混合动力系统。

全新一代比亚迪唐DM 动力系统
动力名称动力位置动力作用/优势动力数据
P0电机发动机前端皮带上BSG,实现自启停、能量回收、扭矩辅助25kW
内燃机变速箱输入端前2.0TI汽油机(奥托循环)151kW320N·m
P3电机变速箱输出端纯电驱动强,动能回收强110kW250N·m
P4电机非内燃机驱动的轴上实现“全时电四驱”,加速与越野性能增强180kW380N·m
综合最大输出441kW950N·m


“P0+P3+P4”混动架构能让每一个位置上的电机/内燃机都在最恰当的时刻、发最恰当的力,因而可以同时实现:

1、智联创世版0-100公里加速最快4.3秒,普通版也能触达4.5秒;

2、工况油耗1.6L/100km(本文论述重点);

3、响应速度仅有20ms的全时电四驱系统;

4、纯电续航80km-100km。

五大工作模式

既猛又省的驾驶体验,需要“P0+P3+P4”的详细分工,P0电机负责自启停、能量回收、扭矩辅助;P3电机和P4电机分别驱动前后轮,实现电四驱,兼顾动力与经济。同时,系统也需要在不同工况下使用不同工作模式,来调配动力与节油需求,因此第三代DM技术衍生出以下五种工作模式:

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Gif图跳得太快?

那我们一个个来理解:

纯电驱动模式:

这是一个仅仅使用电池组电量的纯电消耗模式,也是唐DM节油的最重要模式,更是插电式混合动力系统与生俱来的优势(通过充电桩补电,比烧油便宜很多)。

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唐DM装备了20kWh(普通版)/24kWh(智联创世版)的大容量电池组,纯电续航里程分别为80km与100km。更值得用户欣喜的是,纯电模式下的唐DM依然拥有迅猛的动力输出,毕竟前后电机的输出极值分别高达110kW/250N·m与180kW/380N·m。

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皆电此前使用唐DM普通版(亦可称为“唐DM80”)做了一次以高速路况为主的纯电续航测试,成绩为81.6km。跑到剩余电量为16%时,内燃机介入发电。此时若是长按EV按键,还是可以继续使用纯电模式至6%电量,以此看来唐DM普通版的纯电续航极限应当在90km左右。

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如果放到现实使用场景上面来,在城市里使用,拥有80-90km纯电续航的唐DM可以不必天天找充电桩,2-3天充一次即可一直用纯电通勤,周末则用混动模式跑长途。

并联四驱模式:

并联四驱模式是唐DM最狂暴的模式。请看笔者画的下图,前驱动轮有来自内燃机(红色)与P3电机(蓝色)的动力输出,后驱动轮有来自P4电机(橙色)的动力输出,此时唐DM就迸发出441kW(600PS)最大功率,峰值扭矩直指950N·m。

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别以为这个模式除了“倾尽全力消耗能量获取驾驶快感”之外就没了勤俭持家的品性。即使在全力加速阶段,BSG电机依然可以反转发电(上图最下方的绿色能量流),为电池组补充电量。

并联前驱模式:

唐DM的并联前驱模式也是一个非常重要的模式。它的并联四驱模式非常相似,内燃机与P3前轴电机共同驱动前轴(前轮红/蓝双色驱动),P4电机则进入茶歇阶段,节省能量。

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BSG电机依然是发电状态,一直为唐DM储备更多电能,为更节能的纯电动行驶或更狂暴的并联四驱极限加速做准备。

串联驱动模式:

串联式混动经常被用于制造增程式混合动力车型(REEV)。把REEV归类在PHEV之下,是国家现行的分类规则,毕竟REEV依然需要内燃机工作;把REEV归类在BEV之下,是部分西方的规则,毕竟只有电动机直接驱动车轮(前轮蓝色、后轮橙色),称之为“纯电动”亦无过错。

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唐DM串联驱动模式的节能方法是提升“Well-to-Wheel”油井到车轮效率,让效率在40%以下的汽油机发电给电池组储备,当需要能量时,由转换效率高于90%的P3与P4驱动电机发挥到前后车轮之上。

更重要的是,汽油机不仅可以让P3电机反转发电,还能让P0电机同时反转发电。

能量回收模式:

能量回收模式下,前后两组车轮都没了电机颜色(蓝/橙),此时唐DM进入滑行状态,内燃机关闭,“P0+P3+P4”三台同时反转发电,最大化回收能量。

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综上所述,比亚迪第三代DM技术的五大工作模式几乎覆盖了日常用车的全部状态,做到经济性最优。相比第二代DM技术,第三代DM技术的发电效率提升25%,节油效率提升15%,这也是其工信部工况油耗1.6L/100km的来源。

BSG电机的奥妙

比亚迪第三代DM技术的微油耗口碑证明,混合动力的省油,不局限在使用阿特金森循环发动机这种放弃动力性的技术。相比之下,使用阿特金森的丰田普锐斯插混版本,百公里加速时间长达11.1秒,做不到动力性能与节油性能同框出现。

测试比亚迪唐DM,原来成为“迪粉”是这样一种体验

关于节油的细节,笔者还想多为BSG电机说几段。其实,笔者在本文首段的奥迪BSG电机解读文章中已重点提到过BSG的节油妙用,但奥迪BSG的戏路非常窄,其回收的电能只能储存在独立设置小容量的48V锂电池组之中,且不能通过电机发力到车轮之上。

诚然,比亚迪唐DM的BSG电机也不能直接驱动车轮,但由于比亚迪BSG电机反转发电所得的电能是直接充给20kWh动力电池组的,因此这些回收电能可以通过P3/P4电机再回车轮之上。这便是第三代DM技术的另一项节油秘技。

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另一方面,比亚迪非常罕见地使用了功率高达25kW的BSG电机(平常的BSG只有10-15kW),这让内燃机自启停的流畅度有了提升,也能让BSG电机将汽油机拉升至任意转速以避免动力系统反拖的冲击与噪音。

更重要的是,这台大功率BSG电机拥有最高94%的动能回收发电效率,换算一下便是23.5kW的发电功率,也就是说唐DM的BSG辅助电机发电功率比一台知豆满载荷加速的驱动电机最大功率还要高……

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因此,即使在某些高载荷工况下(比如高速巡航),唐DM依然能处于“发电量>用电量”的充电状态,并能在接下来的低速巡航/低速蠕行工况下尽可能使用纯电驱动,继续刷油耗下限。

编辑结语

比亚迪第三代DM技术的节油秘技其实就藏在“P0+P3+P4”构型之中,高阶的构型显然更容易实现“动力/节能双馨”的美话,当然这也需要非常丰富与合理的混动工作模式才能实现,因此比亚迪唐DM开发出了整整五种混联模式,覆盖日常驾车的种种工况。 

小结一句:“P0+P3+P4”构型的分工细致、工作模式丰富,让每一个位置上的电机都找到最优化的输出方案,因此才能在提供迅猛动力与四驱性能的同时兼顾节能环保。

(图/文:皆电 黄恒乐)

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黄恒乐

简介:男,识字。

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