为什么这么香?比亚迪DM-i混动系统解析

  比亚迪的这一次崛起,好多人将原点放在了刀片电池上,新的电池打包技术让比亚迪一直以来深耕的磷酸铁锂有了与三元锂抗衡的能力,至少目前的市场状态下,其能量密度足以满足需求。继而也成就了比亚迪高端化的诉求,带来了汉这样月销过万的20万级产品。

  然而,对于品牌来说,真正的王牌是属于混动系统——DM-i的,汉的爆红依旧存在着局限性,这个局限并非来自于产品本身,而是BEV市场的行业限制,2021年是中国纯电市场表现最好的一年,但相比之下,渗透率不过15%,而DM-i则帮助比亚迪彻底打开了市场的大门。眼下混动车型与燃油车之间的鸿沟被逐渐抹平,比亚迪第一次手握优势站在庞大市场的面前。

  DM-i系统结构

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  细数之下,比亚迪的混动系统已经历经3代升级,且在结构布局上均有很大不同,如今的DM-i在结构特点和动力传递思路上倒是产生了明显的“返祖”现象,与2008年诞生的F3DM有很多相似之处,虽然在技术细节的先进程度上已经不可同日而语。

为什么这么香?比亚迪DM-i混动系统解析

  略过曾经的“542”战略、性能取向的“DM-p”技术,我们直接来看DM-i,其EHS机电耦合单元确实在动力布局上与F3DM类似,发动机通过变速机构与发电机直接相连,进行发电,电机通过齿轮直接驱动。而发动机又能通过离合器来直接驱动车辆。都可以被看做是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。

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  熟悉混动系统的朋友们能看出来,实际上这套传递路径与本田i-MMD十分相似,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。

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  这个异轴电机的布置也更符合比亚迪DM-i系统中电所占的比重,相比i-MMD,比亚迪选择了插电混动和更大的电池包,电机单元能够独立支持车辆长时间长距离运行,即便发动机不参与工作,也能作为一辆“完整”的车行驶。所以,比亚迪也对电机功率提出了更高的要求,在体积上自然更大,而异轴布局也正是为了容纳这个动力单元的安排。

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  EHS系统根据驱动电机的功率分为三个版本,分别是EHS132、EHS145、EHS160,对应的发电机/驱动电机峰值功率分别为75/132kW、75/145kW、90/ 160kW。而与这三款EHS系统适配的发动机,也有2种,EHS132和EHS145采用1.5L骁云发动机,EHS160采用骁云1.5Ti骁云发动机。

  EHS技术细节

  可以看出,DM-i混动系统在结构上不存在什么特别的优势,也没有采用复杂的结构,但最终实现的效果却相当惊人,这是因为在整套系统的诸多细节上,均有相应的技术突破,在发动机控制系统、电机控制系统和电池管理系统等核心控制系统方面表现尤为突出。

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  首先来看EHS系统内部的一些特点,与第一代DM混动系统不同,DM-i将两个能达到16000转的高速电机并列放置,从而将整个混动专用变速器的体积减小了约30%,同时减轻了约30%左右的重量。

  而在电机方面,比亚迪采用了自研的扁线电机,从官方数据来看,扁线成型绕组技术可以让电机的最高效率达到97.5%,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5.8kW/kg。

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  同时还有自研的第四代IGBT系统,根据官方数据来看,其综合效率高达98.5%,电控高效区(即效率超过90%的区域)占比高达93%,极大的降低了电控损耗,提高效率。

  骁云发动机

  目前骁云系列的发动机主要有两款,分别是主打经济性的1.5L插混专用发动机和兼顾高性能的1.5Ti插混专用发动机。1.5Ti发动机拥有12.5的压缩比,技术亮点在于其涡轮增压器采用了可变截面的设计,使得增压器能在更宽的转速范围内进行增压,即可保证在低转速工况下的增压效果,也不影响高转速工况下的排气压力。

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  而1.5L发动机则更偏向于极端的燃油经济性,在整体结构和技术手段上都采用了与传统发动机不太一致的技术细节,最终达到了43.04%的热效率。

  首先是比较基础的可变气门正时技术的应用,通过延后进气门的关闭时间,减少压缩行程的能量消耗,在膨胀行程保持不变,使得混合气体做功更充分,提高混合气体能量的利用率,减少排气损失。

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  其次这台发动机拥有15.5超高压缩比,单纯的数据对比,会发现市场上极少有车型采用如此高的压缩比。此外废气再循环系统得到了重新优化,把EGR率提高至25%,减少发动机在中低负荷工况下的进气损失,同时也降低了氮氧化物排放。

  而在结构上也进行了部分改进,如取消了传统轮系,采用分体冷却技术,将发动机上的机械压缩机、机械真空泵、机械转向助力泵、机械水泵等全部电子化,将电动水泵与电子双节温器相结合,实现了缸体和缸盖的分体冷却。

  刀片电池

  比亚迪的拿手好戏——刀片电池,在DM-i混动车型上使用的刀片电池与纯电动车型略有不同,毕竟在循环次数方面,混动车型要明显高于纯电动车型。但主要特点是相通的。

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  单个电池组由10片至20片刀片电池组成,电量将在8.3~21.5kWh之间,即理论纯电续航可设定在50~120km之间。从目前的产品矩阵来看,比亚迪将在同一车系上搭载“高低配”两套电池组,入门版续航在50km附近,而高配版则在120km附近。此外,未来的DM-i车型将拥有更大电池组,纯电续航也将轻松超过200km。

  同时在空间利用率方面,刀片电池的形式依然占优势纵向排列的方式可以将电芯采样线、电线、数据线等置于一侧,从而降低结构复杂度,也提升了电池组的单位能量密度。

  全员“DM-i”化

  目前,比亚迪正在加速推进DM-i系统的适配工作,看趋势大有将所有燃油车都变成混动车的样子,轿车、SUV、MPV均以完成混动布局,两台相对高端的产品唐和汉也有对应的版本,只不过汉DM-i还未正式上市。而未来的海洋系列车型,同样也有DM-i系统加持。

  秦PLUS DM-i(配置|询价)

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  比亚迪秦PLUS DM-i是2021年汽车市场上的现象级车型,3月份上市,到7月份已经取得月销11230辆的销量成绩,大踏步进入紧凑级轿车市场主流阵营。性能方面,秦PLUS DM-i 120KM版电机最大功率145kW,扭矩325N·m,发动机最大功率是81kW,峰值扭矩为135N·m,达到百公里加速时间仅7.3秒,即使是55KM版本,百公里加速度也能达到7.9秒。

  宋Pro DM-i

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  比亚迪宋Pro DM(配置|询价)-i共推出5款车型,售价区间为13.58-16.08万元。预售日当天,新车订单就达到18116台。作为改款车型,新车针对外观、内饰进行了升级,整体看起来更加时尚。配置方面,新车会标配8.8英寸液晶仪表盘,中控屏根据配置,提供10.1英寸、12.8英寸和15.6英寸三个规格。相比秦PLUS DM-i,宋Pro DM-i的SUV身份明显更受主流市场的喜欢,以紧凑级SUV的身份外加混动系统加持,其在同级别市场内的可替代性很低。

  宋PLUS DM-i(配置|询价)

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  比亚迪宋PLUS DM-i的定位要明显比更高,售价区间14.98-20.28万元,同时高配车型也匹配了1.5T的混动系统,在加速能力方面更占优势,官方0-100km/h的加速时间为5.9秒,同时,2765mm的轴距也要比宋Pro DM-i长53mm,在第二排空间上表现更好。整体来看,两台车形成了互补趋势,直接覆盖了13-20万元市场区间。

  总结:2021算是比亚迪DM-i系统的元年,它诞生的意义不仅让中国市场有了“自己的”优秀混动系统,还“惹怒”了一众自主品牌,纷纷开始紧急推出自家混动产品,目前长城、奇瑞的全新混动系统车型已然开售,吉利、长安的相关产品也已箭在弦上,甚至在不远的将来,我们将看到10-30万市场区间内,混动车型会像“下饺子”一样地蜂拥而至!

(责编:曹筱坤)

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