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從車展發布的六款新車 看比亞迪技術平台發展史

[汽車之家 技術] 在2019上海車展上,比亞迪展台一次性帶來了六款新車,其中包括宋Pro EV、宋MAX EV、宋Pro DM、S2、e2以及純電動概念車e-SEED GT,除了家族式Dragon Face的設計語言讓新車顏值越來越高之外,新車背後的平台架構才是幫助當前比亞迪奠定市場優勢的關鍵,在今天的文章中,我們也一起回顧一下比亞迪在新能源技術發展上走過的“艱難之路”。

在本次車展比亞迪的新能源陣營中,e2、S2、e-SEED GT均來自於比亞迪的模塊化純電動平台——e平台,而以宋Pro DM為首的插電式混動車型則來自於比亞迪的DM雙模平台。由於雙模平台已有十餘年的歷史,且目前來自該平台的車型較多,所以我們先從雙模平台聊起。

開創國內插電式混動車型時代

2008年12月,搭載第一代雙模系統的比亞迪首款插電式混動車型F3DM正式上市,同時F3DM也是中國品牌首款插電式混合動力車型;其實早在2006年,F3DM就已研發成功,但由於國家政策、充電設施等因素不完善,所以該車型一直被推遲到2008年才上市。

F3DM所搭載的發動機型號為371QA,這也是後來配備在比亞迪F0上的發動機,排量僅1.0L,最大功率50kW(68Ps)。此外電動系統包括兩台電動機(最大轉速6000rpm/min),主電動機最大功率50kW(68Ps),副電動機最大功率25kW(34Ps),副電機同時還充當發電機。

F3DM有EV和HEV兩種模式,在中低速行駛時,電動機驅動車輛,當車輛滑行或減速時,電動機反轉進行動力回收為電池充電;當車輛高速行駛或急加速時,發動機、電動機同時工作,為車輛提供最強的動力輸出。F3DM動力電池組為100塊串聯的磷酸鐵鈷鋰電池,在純電模式下,當電池電量剩餘20%時,發動機即帶動發電機為電池充電。

步入正軌的比亞迪DM二代

到二代雙模系統時,其工作邏輯與一代系統大致相同:純電模式下,電動機帶動車輛,在混動的模式下,系統會默認使用純電驅動,當電池電量過低或駕駛員需加大動力輸出時,車輛可自動或手動切換至混動模式(HEV),發動機介入工作。同時在所有模式中,當車輛減速或製動時,電動機都會充當發電機進行能量回收,為電池組充電;若通過外接電源為電池組充電,可在5小時內充滿。

但除了工作模式外,DM二代系統相比一代系統在硬體方面有了較大的升級。2013年,比亞迪秦DM正式上市,比亞迪的第二代雙模系統也隨之首次面世。與之前F3DM所搭載的DM一代不同,DM二代提高了發動機功率、電控系統電壓,換裝了高轉速電機、較高密度電池等等。

相比一代雙模系統,DM二代換裝了最大功率為112kW(153Ps)的1.5T發動機,這也是後期比亞迪速銳等車所搭載的發動機,相比F3DM的1.0L發動機來說,高功率發動機無疑為秦DM帶來了強大的動力提升,再加上最大功率110kW(150Ps)的電動機,DM二代為秦DM提供了最大綜合功率222kW(303Ps)的動力表現。

發動機功率提升的同時,DM二代由DM一代的雙電機變成了單電機,全新單電機與一代雙模系統中電機的定/轉子不同,且電機體積相較之前的電機減小了50%,但新電機最大功率達到了110kW(150Ps),最大扭矩達到了200N·m,使新電機功率質量比達到了3.9kW/kg。

此外DM一代中的電機最高轉速僅為6000rpm/min,全新的高轉速電機轉速可達12000rpm/min,為了減小電流、降低電機熱衰減、提升系統效率、匹配高轉速電機,DM二代的電驅系統電壓也由上一代的330V提升至了500V。

F3DM匹配的是單速變速箱,而秦DM換裝了6速雙離合變速箱,換裝雙離合變速箱獲得的提升就是更寬泛的齒比可使動力系統在更加高效節能的動力區間工作。綜合了動力系統、傳動系統的升級,官方給出秦DM的0-100km/h加速時間為6.9秒。

除以上所升級的方面,秦DM還配備了經過比亞迪改良的高密度、高電容磷酸鐵鋰電池,F3DM電池容量為16kWh,純電續航裡程在60km左右,而秦DM的10kWh電池組就能為其提供50km的純電續航裡程(電池容量減小37.5%,純電續航裡程僅減少16%)。

也許第二代雙模系統綜合實力的提升是對比亞迪很大的鼓舞,秦DM推出後,比亞迪在2014年就落實了“542”戰略,“542”戰略首款產品唐DM的表現又著實讓比亞迪高興的一把。

比亞迪的“542”戰略

在第二代雙模系統的基礎上,比亞迪推出了“542”戰略,“5”即代表0-100km/h加速時間5s以內,“4”即全面實現電動四驅,“2”即百公里油耗2L以內;2014年,比亞迪第一代唐DM作為“542戰略”的首款產品亮相北京車展,新車綜合最大功率為370kW(503Ps),最大扭矩達到720N·m,官方給出的0-100km/h加速時間為4.9s,百公里油耗2L。

相比同樣搭載第二代雙模系統的秦DM而言,唐DM換裝了動力更強勁的2.0Ti發動機,發動機最大功率達150kW(205Ps),最大扭矩為320N·m;且秦DM隻搭載了一台電動機,唐DM則在前後橋各搭載了一台電動機,從而使其綜合最大功率達到370kW(503Ps),最大扭矩達到720N·m。

當時第一代唐DM可以說是比亞迪二代DM系統中最出色的產品,總的來說,比亞迪二代雙模系統相比一代在很多方面有了提升,比如:

換裝了更大功率的發動機,更高效、轉速更高的電動機,從而實現了更強的動力輸出;

電驅系統電壓升高,從而提升了系統效率、可匹配高轉速電機;

換裝了雙離合變速箱,使動力系統可在高效節能的工作區間工作;

換裝了密度更高、體積更小、質量更輕的全新磷酸鐵鋰電池;

此外,除了行駛相關方面的提升,DM二代系統還有一項比較實用的技術:雙向逆變充放電技術;充電樁、電池組均為直流電,所以充電樁可直接為電池直接充電,而雙向逆變充放電技術使家用交流電也可直接為電池組充電。現在幾乎所有插電式混動車型均可通過家用交流電充電,但在2014年,這還是創新。

『圖片質量不佳,請見諒』

目前第二代雙模系統依然活躍在市場上,但不免有一些被車主詬病的問題,比如掉電快、內燃機介入時平順性差等等;解決這些問題也只能寄希望於第三代雙模系統了。

終於備受關注,火遍大江南北

繼DM二代後,現款唐DM搭載的就是比亞迪DM三代系統,這也是目前比亞迪最新的雙模系統,相比前兩代雙模系統來說,用戶對DM三代的關注度應該是最高的,我想其中一個原因是目前插電式混動系統備受關注,還有一個原因就是比亞迪的第三代雙模系統相比第二代又有了長足的進步。

其實比亞迪第二代雙模系統為第三代打了很好的底子,以至於第三代雙模系統在二代的基礎上根本不需要“大手術”就能有很不錯的表現,不過DM二代中有一個讓車友吐槽的短板——掉電快,這個缺點即在DM三代系統中通過加入BSG電機進行了優化,同時這也是DM三代較為重要的升級。

在DM三代系統中,BSG電機的電機編號為P0,與發動機距離越遠的電機編號越大,比如P0、P1、P2、P3……BSG電機不是主要的驅動電機,所以與DM二代相同,新系統依然配備了另外兩台電機,電機編號分別為P3、P4,三台電機綜合起來就是“P0+P3+P4”混動架構,它使電機們各司其職,每台電機做了最擅長的工作,從而將工作效率大大提升。

DM三代中的BSG電機工作電壓高達360V-518V,而在48V輕混車型上,BSG電機工作電壓僅為48V,高電壓帶來的好處就是電流小、發電效率高(最高達94%)。在常規需要發電的情況下,BSG電機可直接為動力電池充電;此外在發動機處於怠速運轉或車輛蠕行時,由於車輪轉速過慢,所以傳統發電機難以高效率發電,此時BSG電機仍可在發動機的帶動下,以較高效率進行發電;

除了節能,我們說過BSG電機兼做了起動機的工作,BSG電機啟停轉速可達到800-1600rpm/min左右,這超過了發動機的怠速,所以由它做起動機還優化了一個不足——減小發動機介入時的突兀感。

除了新架構,更複雜的熱管理交叉系統也是DM三代的提升點,因為其可減小電池在低溫環境下的能量衰減。DM三代實現了用發動機作為空調系統的熱源,利用發動機熱源為電池組提供預熱、保溫,利用空調系統中的冷媒為電池、電機系統降溫,從而減小了電池組在低溫環境下的能量衰減。

DM三代在實車上表現如何呢?以現款唐DM以及搭載第二代DM系統的上一代唐DM為例:

說完了雙模平台,我們簡單說一下在開篇提到的比亞迪用於生產純電動車的模塊化平台——e平台,因為元EV、e1、e2、e-SEED GT均出自e平台,日後e平台也要誕生更多的純電動車,所以趁著車展,我們用比亞迪帶來的平台模型簡單聊聊關於e平台的事。

模塊化平台——e平台

比亞迪e平台即純電平台,“33111”高集成度標準模塊化設計是e平台亮點之一,其中第一個“3”代表著驅動電機、電控和減速器組成的三合一模塊;第二個“3”是指高壓充配電系統OBC(車載充電器)、DC(直流變直流轉換器)和PDU(配電箱)組成的三合一模塊;第三個數字“1”表示各種車身控制器集成在一起的一塊PCB板;第四個數字“1”表示一塊搭載“DiLink”系統的智能旋轉大屏;最後一個“1”代表一塊動力電池模塊。

高集成度標準模塊化帶來的優勢就是,根據車型不同,可匹配不同動力平台,比如元EV360採用70kW動力平台,而唐EV600採用180kW動力平台,如此一來,至於為什麽比亞迪能在本次車展推出這麽多款新車,也就可以理解了,因為如此成熟的高集成度模塊化平台可以支撐比亞迪推出不同級別、不同需求的純電動車。

此外,電驅動系統是電動車中不可或缺的部分,在電驅動系統中,比亞迪自主研發的IGBT也是e平台的重頭戲,IGBT全稱“絕緣柵雙極型晶體管”,其直接控制驅動系統的直流電、交流電轉換,決定了電動車扭矩、功率等,IGBT的芯片和動力電池電芯即我們常說的“雙芯”,比亞迪也是中國第一家實現車規級IGBT大規模量產的車企。

總結:

相比於雙模系統來說,e平台的歷史並不長,但e平台的高度集成化、標準化、模塊化為比亞迪帶來了重大價值,起碼它能使比亞迪在推出新車時節省研發成本、節省研發時間。總的來說,從第一代雙模系統到第三代雙模系統,再到e平台,我相信比亞迪的一次次革新並不輕鬆,但好在我們迎來的是一款款更加出色的產品、一代代更經濟、更成熟的平台。

據我們的一份調查問卷結果顯示,在近500人中,有超過一半的消費者認為:國家新能源車補貼應該退坡,讓市場促進新能源車的成長。讓車企們“自食其力”,也許這會激發出更多好產品,同時我相信眾多消費者也會和我一樣,期待更多中國車企形成自主技術壁壘,讓中國新能源車領跑全球市場。不知道你們對目前比亞迪的新能源產品、對中國品牌的新能源產品有什麽看法呢?留下來聊聊?(文/汽車之家 尤冬青)

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