EHS是什么意思啊(DM)

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EHS是什么意思啊(DM)

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首先请大家原谅这个标题有点像社会新闻,其实本文是一条严肃的技术贴。

看过了100篇DM-i超级混动的“深度解析”车评,但大概99篇在重复片儿汤话,最典型的是“DM-i以纯电行驶为主......DM-p里的p代表performance,DM-i里的i代表intelligent......DM-i与iMMD的前世今生恩怨情仇......”。我觉得比亚迪的市场部有点与公司定位脱节,比亚迪公司的人设是“技术流、理工男”,而市场部的宣传通稿却没有太多技术含量。

作为一个曾经的e6车主及DM-i盲订客户,我最近被激发起了强烈的好奇心,我想搞明白,DM-i的核心技术到底是什么?DM-i与DM-p的核心差异点到底是什么?前几日写《刀片电池参数大全》系列文章时,与几位网友的讨论给了我很多启发,尤其是@明月清风0216与@同車一曰的评论让我找到了一点灵感,我感觉快搞明白了。对于这样一套复杂的机电系统,其研发过程必然艰难,十数年的积累,成功与失败,无数的会议、争论与测试......写下这篇小文向比亚迪的工程师们致敬。

既然谈到核心技术机密,那一定是不能公开的。DM-i超级混动系统迄今已经公开了几乎所有主要参数,包括:(为叙述方便仅以EHS145为例)

汽油发动机,骁云1.5,净功率78kW电机,峰值功率145kW系统峰值功率,173kW电池包,专用功率型刀片电池,18.3kWh电池包峰值功率,110kW(PPT扒图而来的数据)刀片电池参数,25.6V/47.7Ah

唯一,迄今,仍然没有公开的重要参数是什么?是发电机的功率!所以,我倾向于认为,发电机(不是汽油发动机)是DM-i超级混动的核心技术,也是DM-i与DM-p的核心差异。有人可能会反驳说控制逻辑和软件那些不会公开,才是真正的技术机密,我不否认这种观点,但我认为,硬件系统架构是基础,尤其对于这种动力系统,能量部件是所有控制的起点,没有能量,控制玩不出花儿来。

DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

EHS超级电混系统内部结构

写到这里已经700字了,才放出第一张图片,我预估98%的读者会就此放弃,手指一划,退出阅读。没关系,这篇文章更主要目的是作为我自己思路的一个整理记录。分析才刚刚开始.....

DM-p的能量流架构DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

唐DM三擎四驱版能量流架构图

这个图片是我从唐DM最新款的使用说明书中摘出并标注的。我觉得“DM-i主要以纯电行驶为主”这种市场宣传对DM-p是不公平的,DM-p的设计初衷肯定也是要以纯电行驶为主,所谓Performance是因为纯电的加持才存在的,唐DM车主都吐槽过一句话“有电一条龙,亏电一条虫”,说的就是这个意思。但是,DM-p做不到以纯电行驶为主,因为它的发电机功率不够!(不是电池能量不够,唐DM-i车系的电池比DM-p电池还小,才21.5kWh。)

唐DM-p也有HEV串联工作模式,这种模式的关键部件是BSG电机。BSG电机本来是汽油发动机的启停电机,最早是48V的,功率小于10kW,但比亚迪第三代DM把这个BSG电机的功率提升到了25kW,工作电压360V-518V。这种设计可以在HEV工作模式下,让发动机带动BSG发电,通过前轴逆变器给电池组充电,或与电池组一同供电给后轴电机驱动车辆。

这里有一个点需要强调清楚,前轴电机(110kW)在HEV串联模式下并不作为主发电机补能,主发电机是BSG电机,最大只有25kW。至于为什么BSG电机的功率只设计为25kW,而不是更大,我有一个推测,原因是工况、电池的充电倍率以及发动机高效工作点。

DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

宋PLUS DM-i发布会PPT

宋PLUS DM-i上市发布会上,杨冬生的PPT列出了各种工况的平均功率(注意不是峰值功率),其中除了高速工况平均功率为28.2kW,其他都工况都小于25kW。那么工程师可以合理地认为在普通城市工况甚至稍微复杂一点的工况平稳行驶时,25kW的最大发电功率可以补充电量的消耗,此时电池组的能量大致可以保持出入平衡,实现所谓的保电以及纯电为主行驶。

那么,为什么不再加大一点功率,让BSG电机大于28kW,这样在高速工况也可以有足够的发电功率了呢?我觉得原因有三条:

高速工况时,发动机通过变速箱直接驱动前轮,没有必要非得发出28kW功率的电驱动电机,否则不就变成理想ONE了吗?电池组能量为22.3kWh,官方设定的长时快充倍率应该是1C,28kW充电功率大于1C了。车辆急减速情况下,电机回馈能量的功率可能瞬时高达80kW,短时间内电池承受这么大充电电流OK,但长时间充电还是1C安全。汽油发动机的低噪音高效工作点例如2000rpm时输出功率就是25kW。

DM-p这种能量流设计,应该说还是挺有道理的。但是,DM-p最大的问题是,电池亏电状态下,仅靠最大25kW的BSG电机发电提供系统的电能,就不够给力了,此时需要看的功率是峰值功率,而不是平均功率。还是以杨冬生PPT说明(杨冬生是个宝藏男孩),可以看到即使是城市工况,峰值功率也需要50kW。

DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

峰值功率需求统计

由此,终于引出了我的主要论点:DM-i的秘密武器是把发电机加大了。

DM-i的能量流架构DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

发布会PPT系统架构

掌声送给杨冬生,他的PPT是我的真爱,常看常新,总有发现和收获。

先说HEV串联模式,此时直驱离合器断开,发动机只驱动发电机G,此模式又有3种工况:

急加速时,发电机G发电,电池输出电能,共同驱动电动机MG。电机MG功率可高达120+kW(试驾短续航版时观察到的数值)。平稳驾驶时,发电机G发电,驱动电动机MG,同时给电池组充电。电机MG功率为正值。收油门时,发电机G发电,车轮减速带动电机MG回馈能量,G与MG同时给电池组充电。电机MG功率为负值。DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

HEV串联模式能量流(红色线路)

回到与DM-p的对比,这种HEV串联模式两者类似,但DM-i的发电机不是25kW的BSG电机,而是一个大家伙,至于有多大,现在到了破案的时候。

DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

从发布会展示的照片看,EHS双电机系统的发电机和电动机完全一样,轴高、轴长、绕组密度、甚至引线粗细都是一样的,所以,发电机G的功率与电动机MG的功率应该是一样的。目前已知电动机的峰值功率是145kW,但是请注意,这是峰值功率。发电机的功率到底能用到多少,要根据工况估算,但汽油发动机的净功率才78kW(最高转速6000转),所以发电机的功率很可能最大只能用到78kW的90%,也就是70kW。(补充:有评论反馈,@唯电新能源汽车社区一位大V文章提到内部信息说这个发电机最大功率是75kW。)

DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

还是杨冬生的PPT,有这么一张发动机线工况图。可以看到一个典型的高效工作点大概在2500转,此时对应扭矩约90Nm。因为功率=9550*转速*转矩,又已知此发动机78kW约对应6000转120Nm,所以高效工作点的功率约为24kW。虽然这个功率看上去与BSG的25kW功率差不多,但是别忘了,这个大发电机有能力输出更大的功率,也许高达70kW。这就可以覆盖亏电时城市工况的峰值功率需求了(50kW)。我在试驾宋PLUS DM-i(短续航版,SOC40%)时,20公里时速时踩下地板油,首先电池支撑电机输出70kW,之后发动机介入高速旋转,电机功率上升到120+kW,简单计算此时发电机功率接近60kW。

DM-i高速工况

至于高速工况(>80km/h),就进入了直驱及HEV并联模式,此时直驱离合器闭合。

DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

HEV并联模式能量流(蓝色线)

我在之前有一个误解,以为直驱及HEV并联工况下,汽油发动机与发电机G之间会有一个离合器将其断开,但是杨冬生PPT上画得很清楚,那条动力回路没有离合器,只有齿轮连接。不过没关系,只要发电机的电控(逆变器)封锁不通电,发电机就不会工作,这个传动路径只会有些摩擦损耗。

HEV并联模式下,也有3种工况:

急加速时,发动机输出功率驱动车轮,电池给电动机MG供能,同时驱动车轮。平稳驾驶时,发动机输出功率驱动车轮,如有功率富裕,同时通过MG给电池充电。收油门时,车轮减速回馈能量,一部分通过汽油发动机消耗掉,一部分通过MG回充给电池。

一个比较难理解的地方是上面第2种情况,发动机如何在驱动车轮的同时,通过MG电机给电池充电?因为此时车轮转速是正的,电机转子跟随车轮转速也是正的,大多数人都会认为只有电机反转才能回馈发电,其实不然,电机回馈发电的原理是:定子的旋转磁场速度慢于转子速度时(即定子磁场相对转子速度为负时),反向切割磁力线,就会产生负功率。因为定子的旋转磁场是由逆变器控制的,所以发动机驱动车轮向前并带动电机转子正向旋转时,也是可以控制MG电机反向发电的。(补充:评论区一位朋友@用户3946994164951提到这种情况不通过MG给电池回充电量,而是仍然通过发电机G给电池充电,我认为非常有可能,前面已经写下的文字就不改了。)

之前与几位网友曾讨论过EHS系统最大功率173kW出现在什么时候?我分析应该出现在车辆接近极速170km/h的时候,此时发动机高转速输出60kW,满电电池组提供110kW能量驱动电机,合计约170kW。

下面这张高速超车工况图的细节在于车轮上的箭头颜色,红色代表发动机出力,蓝色代表电动机出力,这种情况下发动机与电机共同出力都直接驱动车轮。

DM-i超级混动的核心技术机密,官方迄今讳莫如深从未公开的参数

DM-i有没有缺点?

希望比亚迪的死忠粉喷子都没有耐心看到这里:)

我认为,亏电状态下,如果在高速路况激烈驾驶,电量不够,系统总功率也不够,高速的动力性就会受影响。

长时间上坡路况,如果也是激烈驾驶,比如经常山路超车,坚持不了多长时间,车辆动力也会不太够用。

但只要多数时间平稳驾驶,偶尔暴躁一下,DM-i系统应该是足够给力的。

关于理想ONE

希望理想的死忠粉喷子也没有耐心看到这里:)

一个神奇的事情是,理想ONE的发电机功率也从未公开过。各家在宣传电动机功率时都不遗余力,最高转速、最大功率、最大扭矩,恨不得牛掰得吓死你,但是,发电机这个小可爱从来没人谈起。

@新能源情报分析的一篇文章中《理想ONE试研判》也提到过这件事情。文中推测其发电机最大功率在40-70kW这个区间。

理想ONE面临的挑战是,发动机外购,发电机及电控应该也是外购,把这些能量部件整合起来,系统的效率、可靠性、灵活性与比亚迪这套EHS系统相比应该有较大差距。

我认为李想是个非常好的产品经理,理想汽车的品牌形象、产品力都非常好,也很了解客户的需求痛点。理想的市场营销非常成功,用户口碑也很好,例如很多人都说纯电行驶加速快,动力流畅随叫随到等等。但理想ONE这套动力系统,我越研究EHS越对其没有信心,并非是说理想ONE的这套动力系统有很大缺陷,不好用或者落后,只是作为一个理工男来看这套系统不够美。

比亚迪在推出DM-i系统时,曾说过这个系统完全有能力改为增程系统,我认为这个说法没毛病,DM-i的发电机功率已经看齐甚至超越理想ONE了,这就是改增程的关键,甚至DM-i系统的电池都不用加大,改改控制逻辑就可以。

成文仓促,欢迎有耐心读完本文的读者评论探讨。

下一篇预告:DM-i配四驱系统的可能性分析。



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