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宋楠:橫跨5年!研判比亞迪T3/M3電驅動技術的持續進化

本文為新能源情報分析網評測組匯總過去5年間獨家掌握,比亞迪T3\M3(商)系列電動MPV車型電驅動技術及動力電池熱管理及最終市場化發展相關動態匯總成稿。

1、2014年正式亮相的比亞迪商(老狀態編號)系列電驅動技術狀態:

作為最早以“單一平台,三種動力”設計模式研發的商系列,也是比亞迪繼M6後,推出的第2款3排7座的中小型MPV(長寬高4460mm/1720mm/1850mm,軸距2725mm)車型,針對家用、商用及貨運市場分為燃油版、DM版和EV版為旗下各款車型。

其中EV版的比亞迪商,早在2014年比亞迪承德K系列電動客車生產基地奠基儀式中,首次對外展示。2015年,筆者在深圳比亞迪基地,同時對燃油版、DM版和EV版的商進行了深度評測。

2015年狀態EV版商,搭載的“4合1”電驅動控制總成、磷酸鐵鋰動力電池總成以及一款最大輸出功率160千瓦驅動電機。需要注意的是,2015年比亞迪e6之後的e5(早期也被稱為速銳EV版即將量產並進入全國出租市場運營)和秦EV電動汽車,搭載著相同的“4合1”電驅動控制總成、最大輸出功率160千瓦電機以及磷酸鐵鋰動力電池總成。

備注:適配比亞迪乘用車的“4合1”電驅動控制總成,包括驅動電機控制器、DCDC、OBC和PDU。

這一時期的EV版商、e5和秦EV,搭載電驅動系統和動力電池總成,但隻具備1套為驅動電機、“4合1”電驅動控制總成伺服的循環冷卻系統。不過在駕駛艙空調系統的控制策略中,繼續引入PTC電加熱模塊和BC28系列電動空調壓縮機。

儘管燃油版和DM版的商始終沒有量產,但是EV版商不僅量產了更作為當下比亞迪主推鎳鈷錳酸鋰電池系統的先驅者出現。EV版商在隨後的2年間,被包括DHL在內的多家物流公司批量採購,這批車型搭載的是標準的磷酸鐵鋰動力電池總成。然而,還有部分EV版商搭載的是磷酸錳鋰鐵電池總成,用於多種工況下的標定。從磷酸鐵鋰電池至鎳鈷錳酸鋰電池系統,比亞迪中間還對有著“承上啟下”作用磷酸錳鋰鐵電池總成進行了充分的裝車驗證。

從2014年-2019年的5年間,比亞迪完全具備“單一車型,三種動力”商車族的商業化能力,並驗證了超過2種動力電池裝車的技術標定。

2、2019年正式量產的比亞迪T3/M3(正式編號)電驅動技術狀態:

2019年3月28日,比亞迪品牌盛典上,正式推出了全新命名的T3和M3車型。基於原有商車族的上裝和車型平台的T/M3車型,全部採用“e平台”技術的EV版。之前,比亞迪已經(即將)推出了基於“e平台”技術的e1、元EV、秦Pro EV、唐EV和宋Pro EV多款車型。

前置動力、前輪驅動的T3/M3車型採用“e平台”技術,架構上與元EV(535)、秦Pro EV(500)幾乎相同,但是與前置動力、四輪驅動的唐EV和最新技術狀態的e1又不同。

以公務用M3為例,長寬高4460x1720x1875、軸距2725、最大續航裡程360公里、鎳鈷錳酸鋰動力電池裝載電量50.3度電、用詞同步電機最大功率100千瓦、最大扭矩180牛米,扣除補貼後售價14.99萬元。

然而,T3/M3在外觀、內飾以及功能性方面與2014年EV版商並未有太多差異。反而是電驅動技術和動力電池熱管理策略,有著質的提升。

上圖為T3/M3動力艙內各分系統技術狀態特寫。

紅色箭頭:“3合1”電驅動總成

藍色箭頭:液冷板(動力電池高溫散熱私服)

白色箭頭:PTU模塊(動力電池低溫預熱和駕駛艙空調製熱伺服)

綠色剪頭:動力電池高溫散熱和駕駛艙空調製冷循環管路補液壺

黃色箭頭:動力電池低溫預熱循環管路補液壺

T3/M3驅動系統由1組“3合1”高壓電驅動總成、1組“3合1”驅動電機總成和鎳鈷錳酸鋰動力電池總成配液態熱管理技術(策略)構成。

雖然缺少了乘用車體系中e1、唐EV、秦Pro EV、元EV以及宋Pro EV車型標配的“10合1”低壓用電系統總成,但是2組“3合1”總成的標配依舊保證T3/M3具備高效驅動效能。

2組散熱循環管路補液壺壓力全部為15kPa,屬於低壓伺服系統。筆者發現,在此前適配“4合1”電驅動系統總成,以及3組循環系統的秦EV450和宋EV500電動汽車上,電驅動系統和驅動電機共享1套高壓(90kPA)散熱循環管路。

至“e平台”技術全部被應用在最新的唐EV、秦Pro EV、元EV和宋Pro EV,3套熱循環系統被簡化為2套,取消的電驅動高壓散熱循環系統,被其他2套低壓散熱/預熱循環系統,通過改變串並聯形式替代。

位於“3合1”高壓用電系統總成之下的是“3合1”電驅動系統總成(紅色箭頭)以及BC28系列電動空調要所及(黃色箭頭)。

這組編號BYD1814-TZ-XS-B,最大功率100千瓦、最大扭矩180牛米的永磁同步驅動電機,與減速器和驅動電機控制系統進行“3合1”總成。

需要特別注意的是:

有T3/M3動力單元分析,適配的“3合1”高壓用電系統總成與秦Pro EV搭載的“3合1”高壓用電系統總成完全一致(硬體),但是有別於唐EV和元EV(535)適配的“3合1”高壓用電系統總成。

上圖為秦Pro EV適配的“3合1”高壓用電系統總成技術狀態特寫。

秦Pro EV適配的“3合1”電驅動總成中的電機最大功率120千瓦、最大扭矩280牛米、最大轉速15000轉/分。

上圖為元EV(360)適配適配的“3合1”高壓用電系統總成技術狀態特寫。

元 EV(360)適配的“3合1”電驅動總成中的電機最大功率70千瓦、最大扭矩180牛米,最大轉速15000轉/分。

上圖為唐EV適配的“3合1”高壓用電系統總成技術狀態特寫。

唐EV適配的2組“3合1”電驅動總成中的電機最大功率180千瓦、最大扭矩330牛米,最大轉速15000轉/分。

上圖為e1適配的“3合1”高壓用電系統總成技術狀態特寫。

e1適配的1組“3合1”電驅動總成中的電機最大功率45千瓦、最大扭矩110牛米,最大轉速15000轉/分。

上圖為比亞迪在售的電動汽和適配的“3合1”電驅動系統總成中電機技術參數列表。

40千瓦、70千瓦、120千瓦、180千瓦以及另一款XX千瓦級驅動電機,與減速器和驅動控制器進行“3合1”總成設定。然而,T3/M3適配的100千瓦級驅動電機也採用“3合1”總成設定。並且,這款編號為BYD1814-TZ-XS-B型,最高轉速12100轉/分驅動電機,應該從此前秦100、秦DM等車型適配的110千瓦級驅動電機的升級而來,並從分布設定進行了集成設定的進化。

3、比亞迪T3駕駛艙空調製冷模式的熱管理技術(策略):

在室外溫度達到24攝氏度的北京,筆者將M3設定為最低溫度,出風量為3擋,原地“怠速”運行3分鐘後,用熱成像儀監測對動力艙內個分系統溫度變化。

比亞迪M3駕駛艙出風口(駕駛員一側)溫度降至11.1攝氏度。

上圖為T3動力艙內各分系統熱異塵餘生信號狀態。

黃色箭頭:啟動用鋰電池溫度約為40攝氏度

紅色箭頭:“3合1”高壓用電系統總成殼體表面溫度約20攝氏度

綠色剪頭:PTC模塊表面溫度最高,達到44攝氏度

通過熱成像儀觀察,PTC模塊持續升溫至46攝氏度,而液冷板則降溫至約零下3攝氏度。PTC模塊與液冷板協同運行,已獲得最大的溫差,提升製冷效率。

此時,動力艙內2組液態循環管路及補液壺溫度並未有太多溫差產生,並保持在15-18攝氏度範圍。

與其他在售電動汽車一樣,T3/M3標配的液冷板,在電動空調壓縮機輸送經過冷凍的R134A冷媒的作用下,與通往駕駛艙循環管路內的冷卻液進行“冷交換”,對動力電池內部的電芯進行降溫伺服。

白色箭頭:正在進行“冷交換”的液冷板

紅色箭頭:液冷板通往動力電池管路的溫度約為10攝氏度

黃色箭頭:電動壓縮機通往液冷板管路的文圖約為10攝氏度

實際上,2組不同伺服功能的管路內部溫度存在著一定溫差,這也是“冷交換”作用結果。

紅色箭頭:液冷板

黃色箭頭:液冷板通往動力電池的2組管路(軟管)

綠色剪頭:電動空調壓縮機通往液冷板的2組管路(硬管)

在上一代秦EV\元EV\宋EV車型適配的‘4合1’電驅動總成以及3組循環管路的基礎上,使用“e平台”的秦Pro EV\唐EV\宋ProEV\元EV車型簡化為2組循環管路。

通過1組“3通”閥體,將原本用於動力電池和駕駛艙空調的製冷和製熱管路進行合並,2組循環管路可以單獨以及聯合運行進行“熱交換”和“冷交換”伺服。

上圖為比亞迪M3駕駛艙空調製冷模式開啟10分鐘後,2組循環管路補液壺熱成像信號,與正常拍攝狀態的對比特寫。

2組循環管路補液壺溫度沒有過大的溫差,則證明T3的駕駛艙空調製冷模式激活後,並未進行大循環“冷交換”,而是將循環管路閉合在一個小範圍,甚至沒有“3通”閥體沒有開啟通往補液壺的管路。用最小的泵壓和更短長度的管路(足夠體積的冷卻液)進行“冷交換”,以達到降低非行駛用途消耗的來自動力電池電量。

4、比亞迪T3動力電池高溫散熱的熱管理技術(策略):

激活比亞迪M3駕駛艙空調製冷模式,並以“怠速”狀態舉升。

紅色區域:被具備降噪功能的護板立體包括的前框型副車架及懸架

黃色區域:動力電池總成前端冷卻管路、高壓線纜及通信線纜護板

紅色箭頭:框型副車架及護板支架

前懸架和轉向節採用鋼材質,沒有採用比亞迪“王朝”車族經常採用的鋁合金材質零組件。

依舊是那台被長城歐拉R1適配的比亞迪自行研發BC28型電動壓縮機。

高壓線纜接口和通信線纜接口被護板保護,液冷進出管路接口則直接裸露在外。

上圖為熱成像儀檢測下“3合1”電驅動總成表面熱信號狀態特寫。

紅色箭頭:“3合1”電驅動總成表面溫度約為10攝氏度

白色箭頭:具備3種控制策略電子水泵表面溫度超過27攝氏度

在開啟駕駛艙空調製冷模式並“怠速”運行15分鐘後,動力電池並未開啟高溫散熱功能。從液冷板通往動力電池的2組循環管路出現2-4攝氏度的溫度差。鋁合金材質動力電池總成下殼體(最下端)表面溫度約15攝氏度,進出水管路溫度約為17攝氏度。而高壓線纜溫度19.8攝氏度。

白色箭頭:進水管接口

紅色箭頭:出水管接口

5、比亞迪M3/T3商用和物流用車技術優勢:

2016年1月,比亞迪與全球最大規模的物流公司UPS簽署了一攬子合作協議。意味著全球最大物流企業與一家新能源汽車製造最具潛力的車廠結成合作夥伴關係。UPS全球車隊運營兼維修總監Mike Britt、UPS亞太區車輛工程部高級經理劉家興、比亞迪副總裁張金濤等列席簽約儀式。

UPS與比亞迪合作,欲逐步把其車隊升級為電動化,解決美國物流行業的“最後一公里”問題。

此次比亞迪與美國UPS簽約,看似一個不可發生的偶然,其實早在2012年比亞迪就醞釀物流以及運輸行業電動化的推進計劃。2013年晚些時候,比亞迪就生產出基於續航300公里的e6電動車的廂式貨車。採用與e6相同的動力總成、電池組件與控制系統,對前排座椅之後的空間進行徹底改造,第二排座椅與備份廂被一具可加裝空調壓縮機的封閉貨廂所替代。根據非官方流出信息看,這款僅製造了不足20台e6物流車為針對歐洲市場打造。可惜的是在那個沒政策沒市場的年代,比亞迪製造的e6電動車都很難尋找到大規模市場,更何況電動物流車。

UPS塗裝的EV版商(T3)與T5和T7系列電動卡車,都成為比亞迪向UPS全球物流車隊推銷的成熟車型。實際上美國UPS與中國比亞迪兩家公司已經在2015年8月份,甚至更早就有所接觸。一方面UPS需要一種採用電動能源作為動力,可以替代旗下“23英尺”(約等於7米)級別的貨運卡車。一方面比亞迪和聯邦快遞正在商定聯邦快遞初期運營的維修基地,但該維修基地可能接近於比亞迪設在蘭開斯特的工廠,以便聯邦快遞獲得比亞迪工程和技術人員的支持。

基於比亞迪在全球範圍用動力電池、新能源車研發與製造的絕對領先優勢,而成為美國UPS改裝純電動貨車、為聯邦快遞製造全新的純電動貨車的唯一供應商。在中國國內,比亞迪已經與中國UPS公司、DHL公司等物流商達成協議,供應EV版商、也就是T3系列純電動封閉貨車。

今天,以全新技術狀態亮相的M3/T3電動汽車,始終保持著比亞迪系新能源技術領先全球的技術優勢。儘管中國新能源補貼額度大幅退坡,對整個行業發展帶來一定衝擊。可是,比亞迪依托最新的“e平台”技術,集成至旗下諸多車型。延續早期的“單一車型,三種動力”的研發策略,比亞迪通過裝車量的提升,最大程度的攤銷電驅動系統和動力電電池成本。

有目共睹的是,在原本混亂不堪的電動物流車行業中,太多技術含量低下的品牌車型,以低價策略獲取相當份額。然而隨著補貼退坡的持續,雜亂無章的市場秩序也到了重新整備的時機。

在商用車及物流市場傲視群雄的比亞迪M3/T3,以更合理的終端售價,加上絕對領先的技術優勢,將成為其他“技術部作為”的品牌克星。

單從M3/T3電驅動技術和動力電池熱管理策略的進化看,與採用“e平台”的其他車型相比,依舊融入了“迭代”式的性能提升。而這種基於節能降耗層面的性能加持,直接用於商用車市場最重視的全壽命周期養護成本的降低。這也將是比亞迪全面進軍商用及物流市場的重要節點。

文/新能源情報分析網宋楠

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