截至 2019 年 12 月,從銷量統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,比亞迪汽車成為全球兩大新能源汽車銷量巨頭之一,其中雙模車占比較大,功不可沒�；仡櫛葋喌系男履茉雌�車發(fā)展之路,雙模車之所以有如此好的戰(zhàn)績少不了 DM (DUAL MODE)技術的加持。其實我們不難發(fā)現(xiàn),每當我們談到比亞迪,哪怕是汽車行業(yè)以外的人都會說一句:比亞迪,技術厲害!到底這個厲害的技術煉成,并且它蘊含哪些黑科技和行業(yè)優(yōu)勢,這就是本文要去和大家好好聊聊的一個重點。

雖然 DM 3.0技術已經誕生兩年時間,但是在 2019 年比亞迪技術體驗創(chuàng)享會上我又找到了一些新的點想和大家好好聊聊,尤其是和楊冬生院長(下文簡稱楊院長)的交流中,挖掘到 DM 3.0技術背后故事,很值得分享給各位技術粉。

· 揭秘比亞迪 DM 雙模技術的發(fā)展史

截至 2018 年底,比亞迪 DM 技術已經實現(xiàn)累計裝機量突破 350,000, 全球裝機量第一,彰顯了雙模技術比亞迪在插電式混合動力技術中的重要地位。如果不說您可能不知道,中國第一輛插電式混合動力汽車就是由比亞迪生產,并且該車型就是搭載 DM 技術。從 DM 1.0技術 到 DM 3.0技術 ,比亞迪雙模技術已經積累十一年發(fā)展經驗,成為最成熟的插混技術,也是插混領域的技術標桿。眾所周知,節(jié)能、舒適和性能是很難兼顧的,DM 3.0技術卻能夠全方位提升了這幾個用車體驗最重要的維度,實屬不易。

時間回到十一年前,我們從 DM 1.0技術開始說起……

篤定信念 五年時間創(chuàng)造 DM 1.0技術

2003 年,比亞迪決定涉足汽車行業(yè),新能源動力、傳動系統(tǒng)的研發(fā)就被視為戰(zhàn)略重點。在行業(yè)新能源行業(yè)還在探索期的時候,比亞迪就推出了中國首款插電式混合動力汽車—— F3 DM,要知道此時僅僅是比亞迪進入汽車行業(yè)的第五個年頭,足以說明比亞迪的技術研發(fā)能力。

一塊接近 15kWh 容量的磷酸鐵鋰動力電池就安裝在一輛緊湊型轎車 F3 DM 上,由于當時的電芯能量密度低和電池組模塊體積大,幾乎被認為不可能的事情,然而比亞迪把它變成了現(xiàn)實。比亞迪把這一套技術命名為:DUAL MODE 雙模技術,從此為新能源汽車技術打開了另一扇大門。

DM 2.0技術時代造就 “542” 性能怪獸

相比于上一代雙模技術,第二代雙模技術具有傳動效率高、動力強、換擋平順性好、燃油模式無動力中斷的優(yōu)點,是基于 DCT(雙離合自動變速器)打造的并聯(lián)結構,屬于 P3 單電機方案。在這個基礎上真正實現(xiàn)了“542”科技。5 代表的是加速時間最快少于 5 秒,4 指的是電四驅技術,2 是 DM 雙模技術車型百公里油耗低于 2 升/百公里。

正是在前軸混動架構的基礎上增加了后軸的 P4 電機,第二代雙模技術才首次實現(xiàn)電四驅。

回歸原點再出發(fā) DM 3.0技術 以用戶體驗為驅動

為了為用戶帶來更好的用車體驗,DM 3.0技術立項時堅持初心,以科技推動人類向更美好生活邁進為研發(fā)的宗旨,將用戶需求放在首位。又歷經 5 年探索,DM 3.0技術 創(chuàng)新式的采用三種組合架構:前驅(P0+P3)、雙擎四驅(P0+P4)、三擎四驅(P0+P3+P4),這也是行業(yè)中首個具備三種架構形態(tài)的插電式混合動力技術。

在保留上一代 雙模技術優(yōu)勢的同時,加入的高壓高功率的 BSG 電機(P0)是 DM 3.0技術升級的核心亮點,最大功率 25kW。高壓 BSG 電機可實現(xiàn)智能發(fā)電,輔助換擋,急加速助力和怠速啟停四大功能。在發(fā)動機有富余功率時,可帶動高壓 BSG 電機發(fā)電,與此同時高壓 BSG 電機還可以將發(fā)動機轉速調整至高效區(qū)內,減少了能量的損耗。綜合來看,由于高壓 BSG 電機的加持,第三代雙模技術相比上一代的效率提升 21%。

不僅如此,10 公里/小時的蠕行狀態(tài)時,發(fā)動機可以與輪端解耦,帶動高壓 BSG 電機發(fā)電為電池充電,這就相當于一個增程器,此時驅動力電機負責驅動。如此一來,車輛在驅動的同時可以發(fā)電,相較于上一代發(fā)電效率提升 45%,從而大幅度減少饋電情況的發(fā)生。

· 所有黑科技落地 最大化解決插電式混合動力車三大痛點

1、減少饋電狀況的發(fā)生

插電式混合動力車多少存在低電量時候的體驗不佳的痛點,出現(xiàn)這個問題主要由于整車電量不足時,只有發(fā)動機負責輸出動力,電驅的愉悅感是內燃發(fā)動機很難媲美的,并且當發(fā)動機負荷較大時容易出現(xiàn)噪音和抖動,所以體驗較差。但由于插電式混合動力汽車因為動力電池容量比純電動車要小得多,所以電驅的持續(xù)時間其實是有限的。當 SOC(State of charge)荷電狀態(tài)較低時候,內燃發(fā)動機成為主要驅動力的時候,這個差異感就尤其明顯。

要最大化解決這個痛點,唯一可行的辦法就是減少 SOC 長時間處于較低狀態(tài)。DM 3.0技術下 ,高壓 BSG 電機您可以理解成它就是一臺發(fā)電機,串聯(lián)著內燃發(fā)動機,相當于一個小型“增程器”。在大部分工況下,BSG 電機盡可能的給動力電池補充電能提升 SOC。

不僅如此,在走走停停的城市工況下,動能回收系統(tǒng)將輪端阻力矩回收通過驅動電機反轉發(fā)電給電池輸送電量。結合這兩個核心的技術點,相比 DM 2.0技術能大幅度避免 SOC 處于較低狀態(tài)的時間,從而換取更多的電驅時間。除此之外,系統(tǒng)允許用戶通過車內的 SOC 設定最高目標值,使得在怠速的情況下 BSG 電機依然能對動力電池進行回充電量,進一步實現(xiàn)在多工況下對持續(xù)性的對動力電池補能。

2、提升 HEV 模式與 EV 模式之間切換的平順性

另一個用戶體驗最明顯的痛點是 HEV 模式和 EV 模式之間的切換存在頓挫感,出現(xiàn)這個問題的核心關鍵在于內燃發(fā)動機轉速與驅動電機轉速不匹配,此時再耦合變速器就會出現(xiàn)動力銜接的頓挫感。要解決這個痛點的關鍵需要通過兩個手段,第一個是需要一套更完善的驅動策略軟件,另一個則是需要 BSG 電機。

采用 P0 + N 結構的優(yōu)勢在于 P0/BSG 電機能持續(xù)性的控制內燃發(fā)動機工作在最佳轉速區(qū)間,在換擋時通過 BSG 電機控制內燃發(fā)動機的轉速與檔速進行匹配,就可以使 DCT 雙離合變速器的耦合變得更加平順。 無論是在雙擎四驅還是三擎四驅的車型上,這一套新的驅動策略能很好管理 HEV 模式和 EV 模式之間的切換。

3、改善 NVH

在硬件上改善 NVH 是一個非常難的事情,在傳統(tǒng)車企的做法就是:采用多軸懸置內燃發(fā)動機以減少振動、采用隔音棉對驅動電機進行包裹降低工作狀態(tài)下的噪音等等。但事實上要改善 NVH 最核心的還是從硬件結構和軟件上著手。

工程師們一方面通過電噴系統(tǒng)的硬件以及控制策略優(yōu)化,減小單缸燃燒循環(huán)變動系數(shù),并提高各缸間的壓力值一致性,從而達到控制發(fā)動機的扭振源頭的目的。另一方面通過裝配高隔振率的雙質量飛輪或離心擺飛輪,使發(fā)動機輸出的角加速度波動傳遞到變速器端很小,基本在 300rad/s^2 以內。當然,這還不夠,為了進一步消減發(fā)動機噪聲,比亞迪工程師對排氣和進氣系統(tǒng)也下了不小的功夫。進氣系統(tǒng)的NVH優(yōu)化包括優(yōu)化管路材料、形狀、歧管結構和設計諧振腔,以及匹配低噪聲的渦輪增壓器等,降低進氣系統(tǒng)噪聲。排氣系統(tǒng)的優(yōu)化則是通過對排氣消音器的傳遞損失優(yōu)化、殼體結構優(yōu)化、波紋管設計、排氣吊鉤位置和剛度優(yōu)化等,來減小排氣系統(tǒng)的噪聲和振動激勵的。

然而,光發(fā)動機降噪肯定還是不夠的,電機和變速器也是提升動力總成聲品質的重要一環(huán)。比亞迪工程師們通過電磁氣隙、方案、轉子動平衡設計,控制電機的扭矩波動在3%以內,并且使電磁力 8 階、24 階各低于電磁力直流分量的 35%,從而降低電機的嘯叫。而為了降低變速器嚙合噪音,工程師會將變速器齒輪重合度設計成大于 4 以上,傳遞誤差小于 0.5um 等,如此來降低齒輪激勵。通過工程師們兢兢業(yè)業(yè)的不斷努力,如此便可弱化發(fā)動機排氣轟鳴,電機嘯叫等動力總成的噪聲,提升品質。

4、提升充電效率

DM 3.0技術的動力電池容量涵蓋 9.03kW-23.97kWh,純電續(xù)航里程從 53 公里至 100 公里。憑借 IGBT4.0 的使用,以搭載 DM 3.0技術的全新一代唐 DM 來看,其百公里能耗較市場主流車型百公里電耗降低約 3%,IGBT4.0 搭載的 V315 封裝膜更是采用 AISiC(鋁碳化硅)有效提高溫度循環(huán)能力。不過歸根結底,充電效率依然是新能源汽車中非常重要的一個點。

與 DM 2.0技術相比,DM 3.0技術最大 7kW 的充電功率,裝配在全新一代唐 DM 純電 100 公里配置上,與普通插電式混合動力車型的峰值 3.3kW 充電功率對比,7kW 的充電功率充滿一輛具備 100 公里純電續(xù)航的全新一代唐 DM,僅僅需要 3.5 個小時即可。在同等條件下,如果采用 3.3kW 充電功率則需要 8 個小時才能充滿。相比之下,充電效率提升 56%。

· 歷經 11 年進化,比亞迪 DM 3.0 奠定三個第一

截至 2018 年底,DM 雙模技術的裝機量全球第一,使用占比率第一,技術成熟度第一,DM 技術累計裝機量突破 300,000。

DM 3.0技術足夠厲害嗎?足夠。但它足夠完美嗎?我個人認為還有提升的空間:性能還有很大的提升余地、節(jié)能性還能優(yōu)化得更好、饋電狀態(tài)的持續(xù)時間還能縮減到更短、驅動架構應該還有更多的組合玩法等等,而這一切我們都寄望于下一代 DM 技術能帶給我們更多的驚喜和更好的用戶體驗。

歷經 11 年進化,DM 技術成為行業(yè)標桿。歷經 11 年進化,DM 3.0技術成就了比亞迪在新能源汽車領域中的又一份自信。

文章轉自《新出行》