截至 2019 年 12 月,從銷量統(tǒng)計(jì)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。回顧比亞迪的新能源汽車發(fā)展之路,雙模車之所以有如此好的戰(zhàn)績(jī)少不了 DM (DUAL MODE)技術(shù)的加持。其實(shí)我們不難發(fā)現(xiàn),每當(dāng)我們談到比亞迪,哪怕是汽車行業(yè)以外的人都會(huì)說一句:比亞迪,技術(shù)厲害!到底這個(gè)厲害的技術(shù)煉成,并且它蘊(yùn)含哪些黑科技和行業(yè)優(yōu)勢(shì),這就是本文要去和大家好好聊聊的一個(gè)重點(diǎn)。

雖然 DM 3.0技術(shù)已經(jīng)誕生兩年時(shí)間,但是在 2019 年比亞迪技術(shù)體驗(yàn)創(chuàng)享會(huì)上我又找到了一些新的點(diǎn)想和大家好好聊聊,尤其是和楊冬生院長(zhǎng)(下文簡(jiǎn)稱楊院長(zhǎng))的交流中,挖掘到 DM 3.0技術(shù)背后故事,很值得分享給各位技術(shù)粉。

· 揭秘比亞迪 DM 雙模技術(shù)的發(fā)展史

截至 2018 年底,比亞迪 DM 技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)累計(jì)裝機(jī)量突破 350,000, 全球裝機(jī)量第一,彰顯了雙模技術(shù)比亞迪在插電式混合動(dòng)力技術(shù)中的重要地位。如果不說您可能不知道,中國(guó)第一輛插電式混合動(dòng)力汽車就是由比亞迪生產(chǎn),并且該車型就是搭載 DM 技術(shù)。從 DM 1.0技術(shù) 到 DM 3.0技術(shù) ,比亞迪雙模技術(shù)已經(jīng)積累十一年發(fā)展經(jīng)驗(yàn),成為最成熟的插混技術(shù),也是插混領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)桿。眾所周知,節(jié)能、舒適和性能是很難兼顧的,DM 3.0技術(shù)卻能夠全方位提升了這幾個(gè)用車體驗(yàn)最重要的維度,實(shí)屬不易。

時(shí)間回到十一年前,我們從 DM 1.0技術(shù)開始說起……

篤定信念 五年時(shí)間創(chuàng)造 DM 1.0技術(shù)

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

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

DM 2.0技術(shù)時(shí)代造就 “542” 性能怪獸

相比于上一代雙模技術(shù),第二代雙模技術(shù)具有傳動(dòng)效率高、動(dòng)力強(qiáng)、換擋平順性好、燃油模式無動(dòng)力中斷的優(yōu)點(diǎn),是基于 DCT(雙離合自動(dòng)變速器)打造的并聯(lián)結(jié)構(gòu),屬于 P3 單電機(jī)方案。在這個(gè)基礎(chǔ)上真正實(shí)現(xiàn)了“542”科技。5 代表的是加速時(shí)間最快少于 5 秒,4 指的是電四驅(qū)技術(shù),2 是 DM 雙模技術(shù)車型百公里油耗低于 2 升/百公里。

正是在前軸混動(dòng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了后軸的 P4 電機(jī),第二代雙模技術(shù)才首次實(shí)現(xiàn)電四驅(qū)。

回歸原點(diǎn)再出發(fā) DM 3.0技術(shù) 以用戶體驗(yàn)為驅(qū)動(dòng)

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

在保留上一代 雙模技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí),加入的高壓高功率的 BSG 電機(jī)(P0)是 DM 3.0技術(shù)升級(jí)的核心亮點(diǎn),最大功率 25kW。高壓 BSG 電機(jī)可實(shí)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(dòng)機(jī)有富余功率時(shí),可帶動(dòng)高壓 BSG 電機(jī)發(fā)電,與此同時(shí)高壓 BSG 電機(jī)還可以將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至高效區(qū)內(nèi),減少了能量的損耗。綜合來看,由于高壓 BSG 電機(jī)的加持,第三代雙模技術(shù)相比上一代的效率提升 21%。

不僅如此,10 公里/小時(shí)的蠕行狀態(tài)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)可以與輪端解耦,帶動(dòng)高壓 BSG 電機(jī)發(fā)電為電池充電,這就相當(dāng)于一個(gè)增程器,此時(shí)驅(qū)動(dòng)力電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)。如此一來,車輛在驅(qū)動(dòng)的同時(shí)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(dòng)力車三大痛點(diǎn)

1、減少饋電狀況的發(fā)生

插電式混合動(dòng)力車多少存在低電量時(shí)候的體驗(yàn)不佳的痛點(diǎn),出現(xiàn)這個(gè)問題主要由于整車電量不足時(shí),只有發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)輸出動(dòng)力,電驅(qū)的愉悅感是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)很難媲美的,并且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較大時(shí)容易出現(xiàn)噪音和抖動(dòng),所以體驗(yàn)較差。但由于插電式混合動(dòng)力汽車因?yàn)閯?dòng)力電池容量比純電動(dòng)車要小得多,所以電驅(qū)的持續(xù)時(shí)間其實(shí)是有限的。當(dāng) SOC(State of charge)荷電狀態(tài)較低時(shí)候,內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)成為主要驅(qū)動(dòng)力的時(shí)候,這個(gè)差異感就尤其明顯。

要最大化解決這個(gè)痛點(diǎn),唯一可行的辦法就是減少 SOC 長(zhǎng)時(shí)間處于較低狀態(tài)。DM 3.0技術(shù)下 ,高壓 BSG 電機(jī)您可以理解成它就是一臺(tái)發(fā)電機(jī),串聯(lián)著內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī),相當(dāng)于一個(gè)小型“增程器”。在大部分工況下,BSG 電機(jī)盡可能的給動(dòng)力電池補(bǔ)充電能提升 SOC。

不僅如此,在走走停停的城市工況下,動(dòng)能回收系統(tǒng)將輪端阻力矩回收通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)發(fā)電給電池輸送電量。結(jié)合這兩個(gè)核心的技術(shù)點(diǎn),相比 DM 2.0技術(shù)能大幅度避免 SOC 處于較低狀態(tài)的時(shí)間,從而換取更多的電驅(qū)時(shí)間。除此之外,系統(tǒng)允許用戶通過車內(nèi)的 SOC 設(shè)定最高目標(biāo)值,使得在怠速的情況下 BSG 電機(jī)依然能對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行回充電量,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在多工況下對(duì)持續(xù)性的對(duì)動(dòng)力電池補(bǔ)能。

2、提升 HEV 模式與 EV 模式之間切換的平順性

另一個(gè)用戶體驗(yàn)最明顯的痛點(diǎn)是 HEV 模式和 EV 模式之間的切換存在頓挫感,出現(xiàn)這個(gè)問題的核心關(guān)鍵在于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速不匹配,此時(shí)再耦合變速器就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力銜接的頓挫感。要解決這個(gè)痛點(diǎn)的關(guān)鍵需要通過兩個(gè)手段,第一個(gè)是需要一套更完善的驅(qū)動(dòng)策略軟件,另一個(gè)則是需要 BSG 電機(jī)。

采用 P0 + N 結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于 P0/BSG 電機(jī)能持續(xù)性的控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間,在換擋時(shí)通過 BSG 電機(jī)控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與檔速進(jìn)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(qū)還是三擎四驅(qū)的車型上,這一套新的驅(qū)動(dòng)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(gè)非常難的事情,在傳統(tǒng)車企的做法就是:采用多軸懸置內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以減少振動(dòng)、采用隔音棉對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行包裹降低工作狀態(tài)下的噪音等等。但事實(shí)上要改善 NVH 最核心的還是從硬件結(jié)構(gòu)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(dòng)系數(shù),并提高各缸間的壓力值一致性,從而達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)的扭振源頭的目的。另一方面通過裝配高隔振率的雙質(zhì)量飛輪或離心擺飛輪,使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的角加速度波動(dòng)傳遞到變速器端很小,基本在 300rad/s^2 以內(nèi)。當(dāng)然,這還不夠,為了進(jìn)一步消減發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,比亞迪工程師對(duì)排氣和進(jìn)氣系統(tǒng)也下了不小的功夫。進(jìn)氣系統(tǒng)的NVH優(yōu)化包括優(yōu)化管路材料、形狀、歧管結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)諧振腔,以及匹配低噪聲的渦輪增壓器等,降低進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲。排氣系統(tǒng)的優(yōu)化則是通過對(duì)排氣消音器的傳遞損失優(yōu)化、殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、波紋管設(shè)計(jì)、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(dòng)激勵(lì)的。

然而,光發(fā)動(dòng)機(jī)降噪肯定還是不夠的,電機(jī)和變速器也是提升動(dòng)力總成聲品質(zhì)的重要一環(huán)。比亞迪工程師們通過電磁氣隙、方案、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡設(shè)計(jì),控制電機(jī)的扭矩波動(dòng)在3%以內(nèi),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(jī)的嘯叫。而為了降低變速器嚙合噪音,工程師會(huì)將變速器齒輪重合度設(shè)計(jì)成大于 4 以上,傳遞誤差小于 0.5um 等,如此來降低齒輪激勵(lì)。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(dòng)機(jī)排氣轟鳴,電機(jī)嘯叫等動(dòng)力總成的噪聲,提升品質(zhì)。

4、提升充電效率

DM 3.0技術(shù)的動(dòng)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(shù)的全新一代唐 DM 來看,其百公里能耗較市場(chǎng)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(jié)底,充電效率依然是新能源汽車中非常重要的一個(gè)點(diǎn)。

與 DM 2.0技術(shù)相比,DM 3.0技術(shù)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(dòng)力車型的峰值 3.3kW 充電功率對(duì)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(gè)小時(shí)即可。在同等條件下,如果采用 3.3kW 充電功率則需要 8 個(gè)小時(shí)才能充滿。相比之下,充電效率提升 56%。

· 歷經(jīng) 11 年進(jìn)化,比亞迪 DM 3.0 奠定三個(gè)第一

截至 2018 年底,DM 雙模技術(shù)的裝機(jī)量全球第一,使用占比率第一,技術(shù)成熟度第一,DM 技術(shù)累計(jì)裝機(jī)量突破 300,000。

DM 3.0技術(shù)足夠厲害嗎?足夠。但它足夠完美嗎?我個(gè)人認(rèn)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(shí)間還能縮減到更短、驅(qū)動(dòng)架構(gòu)應(yīng)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(shù)能帶給我們更多的驚喜和更好的用戶體驗(yàn)。

歷經(jīng) 11 年進(jìn)化,DM 技術(shù)成為行業(yè)標(biāo)桿。歷經(jīng) 11 年進(jìn)化,DM 3.0技術(shù)成就了比亞迪在新能源汽車領(lǐng)域中的又一份自信。

文章轉(zhuǎn)自《新出行》