電池研究院: 比亞迪第三代DM技術如何節(jié)油?
皆電GeekNEV此前在《蓄電池裝車100周年 新A8L做了道精妙算術》一文中解讀過奧迪48V弱混與BSG電機如何實現(xiàn)低油耗。這一回,比亞迪新出品的新一代唐DM(點擊:新車首試 / [打榜]評測)攜第三代DM插混技術而來,其節(jié)油技術之細節(jié)也足夠讓我們解讀一番。
先說感性(駕駛體驗),再聊理性(工程學技術)。全新一代比亞迪唐DM的混動系統(tǒng)構造比前作更加高階,常用的駕駛模式則簡單分為“Eco節(jié)能”與“Sport運動”兩種,讓駕駛者更容易理解和使用。兩種駕駛模式的駕駛體驗都近乎瘋狂,運動模式尤甚。
一旦激活運動模式,全新一代唐DM的“暴脾氣”全部上身,950N·m最強扭矩輸出命令隨時到埠 —— 官方百公里加速時間4.5秒(普通版)/4.3秒(智聯(lián)創(chuàng)世版),皆電在普通版之上實測也達到了4.65秒。
漢斯在比亞迪全新一代唐DM的底盤上下足了輕量化的工夫,前下擺臂、轉向節(jié)、后下控制臂縱臂、副車架均為鋁合金材質(zhì),輕巧材質(zhì)換得更短的破百時間與更長的純電續(xù)航。
本文重點是電池部分,而給皆電深刻影響的恰恰也是第三代DM技術的用電策略:只要電池組有電,電機都會毫不客氣地把你推出去,因此有電的唐DM可以輕松做到既猛又省(總是優(yōu)先用電)。
全新一代唐DM將16% SOC余量作為最后的臨界值,饋電模式下發(fā)動機基本會常態(tài)化工作,處于一種“充一點電、再用一點電”的狀態(tài) —— 簡單來說,比亞迪第三代DM實現(xiàn)動力與節(jié)油雙馨的技術核心,永遠圍繞著“電量”來執(zhí)行。
接下來就是綻放本文主題的工程學部分了。比亞迪第三代DM插電式混合動力技術把“P0+P3+P4”混動架構帶到唐DM之上,相比前作多了BSG皮帶啟動/發(fā)電機。
那么,我們平常所說的Px混動構架是何方神圣呢?筆者畫了一張解析圖,方便各位理解:
按照“電機位置”分類,唐DM的“P0+P3+P4”混動架構擁有三臺電機,分工更加明晰;從“電機介入程度”來說,這是一套實打?qū)嵉?ldquo;強混”系統(tǒng);按照“動力聯(lián)合方式”分類,這是一套高階的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。
全新一代比亞迪唐DM 動力系統(tǒng) | ||||
動力名稱 | 動力位置 | 動力作用/優(yōu)勢 | 動力數(shù)據(jù) | |
P0電機 | 發(fā)動機前端皮帶上 | BSG,實現(xiàn)自啟停、能量回收、扭矩輔助 | 25kW | — |
內(nèi)燃機 | 變速箱輸入端前 | 2.0TI汽油機(奧托循環(huán)) | 151kW | 320N·m |
P3電機 | 變速箱輸出端 | 純電驅(qū)動強,動能回收強 | 110kW | 250N·m |
P4電機 | 非內(nèi)燃機驅(qū)動的軸上 | 實現(xiàn)“全時電四驅(qū)”,加速與越野性能增強 | 180kW | 380N·m |
綜合最大輸出 | 441kW | 950N·m |
“P0+P3+P4”混動架構能讓每一個位置上的電機/內(nèi)燃機都在最恰當?shù)臅r刻、發(fā)最恰當?shù)牧?,因而可以同時實現(xiàn):
1、智聯(lián)創(chuàng)世版0-100公里加速最快4.3秒,普通版也能觸達4.5秒;
2、工況油耗1.6L/100km(本文論述重點);
3、響應速度僅有20ms的全時電四驅(qū)系統(tǒng);
4、純電續(xù)航80km-100km。
既猛又省的駕駛體驗,需要“P0+P3+P4”的詳細分工,P0電機負責自啟停、能量回收、扭矩輔助;P3電機和P4電機分別驅(qū)動前后輪,實現(xiàn)電四驅(qū),兼顧動力與經(jīng)濟。同時,系統(tǒng)也需要在不同工況下使用不同工作模式,來調(diào)配動力與節(jié)油需求,因此第三代DM技術衍生出以下五種工作模式:
Gif圖跳得太快?
那我們一個個來理解:
純電驅(qū)動模式:
這是一個僅僅使用電池組電量的純電消耗模式,也是唐DM節(jié)油的最重要模式,更是插電式混合動力系統(tǒng)與生俱來的優(yōu)勢(通過充電樁補電,比燒油便宜很多)。
唐DM裝備了20kWh(普通版)/24kWh(智聯(lián)創(chuàng)世版)的大容量電池組,純電續(xù)航里程分別為80km與100km。更值得用戶欣喜的是,純電模式下的唐DM依然擁有迅猛的動力輸出,畢竟前后電機的輸出極值分別高達110kW/250N·m與180kW/380N·m。
皆電此前使用唐DM普通版(亦可稱為“唐DM80”)做了一次以高速路況為主的純電續(xù)航測試,成績?yōu)?1.6km。跑到剩余電量為16%時,內(nèi)燃機介入發(fā)電。此時若是長按EV按鍵,還是可以繼續(xù)使用純電模式至6%電量,以此看來唐DM普通版的純電續(xù)航極限應當在90km左右。
如果放到現(xiàn)實使用場景上面來,在城市里使用,擁有80-90km純電續(xù)航的唐DM可以不必天天找充電樁,2-3天充一次即可一直用純電通勤,周末則用混動模式跑長途。
并聯(lián)四驅(qū)模式:
并聯(lián)四驅(qū)模式是唐DM最狂暴的模式。請看筆者畫的下圖,前驅(qū)動輪有來自內(nèi)燃機(紅色)與P3電機(藍色)的動力輸出,后驅(qū)動輪有來自P4電機(橙色)的動力輸出,此時唐DM就迸發(fā)出441kW(600PS)最大功率,峰值扭矩直指950N·m。
別以為這個模式除了“傾盡全力消耗能量獲取駕駛快感”之外就沒了勤儉持家的品性。即使在全力加速階段,BSG電機依然可以反轉發(fā)電(上圖最下方的綠色能量流),為電池組補充電量。
引擎直驅(qū)模式:
唐DM的“引擎直驅(qū)”(這四字是筆者自己編的)模式也是一個非常重要的模式,用于高速路的巡航工況中,此時電動機的效率非常低,但汽油機的效率非常高,因此不能繼續(xù)用混動模式,否則燃耗將非常難看。
如上圖,汽油機的動力直接經(jīng)過雙離合變速箱到達前輪,P3電機不再工作,而BSG電機依然是發(fā)電狀態(tài),一直為唐DM儲備更多電能,為更節(jié)能的純電動行駛或更狂暴的并聯(lián)四驅(qū)極限加速做準備。
串聯(lián)驅(qū)動模式:
串聯(lián)式混動經(jīng)常被用于制造增程式混合動力車型(REEV)。把REEV歸類在PHEV之下,是國家現(xiàn)行的分類規(guī)則,畢竟REEV依然需要內(nèi)燃機工作;把REEV歸類在BEV之下,是部分西方的規(guī)則,畢竟只有電動機直接驅(qū)動車輪(前輪藍色、后輪橙色),稱之為“純電動”亦無過錯。
唐DM串聯(lián)驅(qū)動模式的節(jié)能方法是提升“Well-to-Wheel”油井到車輪效率,讓效率在40%以下的汽油機發(fā)電給電池組儲備,當需要能量時,由轉換效率高于90%的P3與P4驅(qū)動電機發(fā)揮到前后車輪之上。
更重要的是,汽油機不僅可以讓P3電機反轉發(fā)電,還能讓P0電機同時反轉發(fā)電。
能量回收模式:
能量回收模式下,前后兩組車輪都沒了電機顏色(藍/橙),此時唐DM進入滑行狀態(tài),內(nèi)燃機關閉,“P0+P3+P4”三臺同時反轉發(fā)電,最大化回收能量。
綜上所述,比亞迪第三代DM技術的五大工作模式幾乎覆蓋了日常用車的全部狀態(tài),做到經(jīng)濟性最優(yōu)。相比第二代DM技術,第三代DM技術的發(fā)電效率提升25%,節(jié)油效率提升15%,這也是其工信部工況油耗1.6L/100km的來源。
比亞迪第三代DM技術的微油耗口碑證明,混合動力的省油,不局限在使用阿特金森循環(huán)發(fā)動機這種放棄動力性的技術。相比之下,使用阿特金森的豐田普銳斯插混版本,百公里加速時間長達11.1秒,做不到動力性能與節(jié)油性能同框出現(xiàn)。
關于節(jié)油的細節(jié),筆者還想多為BSG電機說幾段。其實,筆者在本文首段的奧迪BSG電機解讀文章中已重點提到過BSG的節(jié)油妙用,但奧迪BSG的戲路非常窄,其回收的電能只能儲存在獨立設置小容量的48V鋰電池組之中,且不能通過電機發(fā)力到車輪之上。
誠然,比亞迪唐DM的BSG電機也不能直接驅(qū)動車輪,但由于比亞迪BSG電機反轉發(fā)電所得的電能是直接充給20kWh動力電池組的,因此這些回收電能可以通過P3/P4電機再回車輪之上。這便是第三代DM技術的另一項節(jié)油秘技。
另一方面,比亞迪非常罕見地使用了功率高達25kW的BSG電機(平常的BSG只有10-15kW),這讓內(nèi)燃機自啟停的流暢度有了提升,也能讓BSG電機將汽油機拉升至任意轉速以避免動力系統(tǒng)反拖的沖擊與噪音。
更重要的是,這臺大功率BSG電機擁有最高94%的動能回收發(fā)電效率,換算一下便是23.5kW的發(fā)電功率,也就是說唐DM的BSG輔助電機發(fā)電功率比一臺知豆滿載荷加速的驅(qū)動電機最大功率還要高……
因此,即使在某些高載荷工況下(比如高速巡航),唐DM依然能處于“發(fā)電量>用電量”的充電狀態(tài),并能在接下來的低速巡航/低速蠕行工況下盡可能使用純電驅(qū)動,繼續(xù)刷油耗下限。
比亞迪第三代DM技術的節(jié)油秘技其實就藏在“P0+P3+P4”構型之中,高階的構型顯然更容易實現(xiàn)“動力/節(jié)能雙馨”的美話,當然這也需要非常豐富與合理的混動工作模式才能實現(xiàn),因此比亞迪唐DM開發(fā)出了整整五種混聯(lián)模式,覆蓋日常駕車的種種工況。
小結一句:“P0+P3+P4”構型的分工細致、工作模式豐富,讓每一個位置上的電機都找到最優(yōu)化的輸出方案,因此才能在提供迅猛動力與四驅(qū)性能的同時兼顧節(jié)能環(huán)保。
(圖/文:黃恒樂)
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