自主混合动力技术的新标杆?比亚迪DM-i技术浅析
比亚迪DM技术的DM是Dual Model的缩写,意思是双模车,也就是传统的混合动力汽车,有燃油动力和电力两种动力模式。比亚迪自2008年以来一直在开发混合动力技术。
DM-i是比亚迪迄今为止的第四代混合动力技术。由DM1代1.0升自然吸气发动机和两台电机串联的结构升级而来。拥有专门为DM-i研发的热效率超过43%的1.5升阿特金森循环发动机,以及功率提升两倍以上的两台电机,以电动设计理念定义混动技术。
在大功率电机、大容量高性能动力电池和极高热效率发动机的支持下,DM-i实现了超低油耗、安静平顺、动力出色等近乎完美的整车性能。
晓云-插电式专用1.5L高效发动机
为什么小云的1.5L高效发动机热效率达到43.04%?原因是它完全只为发电服务。与传统的主机厂不同,它需要一台发动机匹配多个车型,兼顾混合动力汽车和纯汽油车,不能完全利用设计来提高热效率。比亚迪做了哪些改进才达到43.04%的热效率?
15.5的超高压缩比:1
●阿特金森循环
●冷却EGR(冷却废气再循环)
●分离冷却
低超低摩擦
●无轮系统设计
注意,以上设计决定了这款发动机的偏性,只能用于混动车型,不可能在普通汽油车上使用这款发动机,注定了这款发动机热效率高,放弃燃油平台,只用于插电式混动。
DM-i系统的核心——EHS电动混合动力系统
DM-i超级混动的核心系统比亚迪称之为EHS电动混合动力系统,是一种双电机结构,采用串并联结构。下面介绍电机的改进。
这是传统的铜线绕线电机。由于铜线截面为圆形,多股平行缠绕,槽满率(即铜线在固定铜线的槽中所占的比例)相对较低,浪费了大量空间。另外,由于绕组结构,散热困难,发热量大,难以进一步提高功率密度。
这是一款扁线电机,DM-i的电机就采用了这种技术。扁线电机的优点是槽满率高,比传统电机高50%以上,可以达到70%甚至更高。散热性能好,一方面表面积增大,散热面积大;另一方面,绕组之间的接触面积大,间隙小,导热性更好。绕组端部较短,即绕组两端布线所需空间较小,节省更多空间。更小的尺寸可以有效减小电机的体积,提高功率密度。另外NVH更好,因为槽形不一样,电磁噪音更低。
EHS电混合动力系统集成了两个电机和两个电控,没有外接电路,降低了线损,提高了可靠性。与第一代DM系统相同的串并联结构,单挡直驱,大大提高了传动效率。
EHS系统的两个超高速电机是并行设计的。发电机直接与发动机相连,通过离合器和减速齿轮与减速器相连。驱动电机通过减速齿轮直接与减速器连接。
简单的单级减速器结构大大提高了传动效率,湿式离合器保证了离合器的寿命和稳定性,在急加速时能传递更高的扭矩,进一步提高了系统性能,减少了能量损失。
改进的冷却方式,直喷转子油冷却技术与电机通过在外壳上设计水道的间接冷却方式相比,直喷冷却技术可以缩短传输路径,用冷却油直接均匀冷却扁线绕组,大大增强了散热能力。与传统冷却方式相比,电机额定性能大幅提高32%。另外,之前的散热方式无法冷却转子,转子的永磁体非常怕高温。比亚迪的直喷转子油冷却技术可以直接冷却转子,使电机在极端工况下使用寿命更长,性能更高。这些都使得EHS系统高效稳定。
DM-i超级混合动力专用刀片电池
最后,比亚迪的王牌是刀片电池。大家都知道比亚迪是做电池起家的。这次对之前的刀片电池做了哪些改进?
电池组是磷酸铁锂电池,安全性极高。采用无模块设计,将刀片电池与袋体设计融为一体,形成稳定的蜂窝结构,大大提高了电池组的强度,也使得空间利用率高达65%,提高了电池组的能量密度。
超级混合动力特种动力刀片电池采用最新的脉冲自加热和制冷剂直接冷却技术,取消水冷系统作为中间商赚取差价。脉冲自热是世界上第一个搭载该技术的动力电池。电池控制器控制电池的短时大功率充放电,使电池升温,达到加热电池的效果,满足高安全性的要求。因为是自发热,发热均匀性更好,产生的热量全部用来提高电池温度。与传统的用冷却液加热电池组的方式相比,加热效率提高了10%以上。
制冷剂直接流入位于电池组上层的冷却板,冷却板与冷却单元直接接触,换热效率更高,换热能力更大。以上使得电池组在任何时候都工作在最佳状态,性能有保障,更安全。
综合来看,比亚迪DM-i技术的核心优势是构建了以高热效率发动机、扁线电机、舒适温度刀片电池为核心的行业领先的硬件架构。由于篇幅所限,本文只讨论比亚迪的DM-i的硬件系统,其实际使用经验和感受将在下文与大家分享。有兴趣的朋友也可以继续关注我的车号——郑思学,我也会。