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比亚迪新能源汽车动力总成与悬架结构技术全解

2019-08-30 21:33

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汽车之家 技术] 在2019上海车展上,比亚迪展台一次性带来了六款新车,其中包括宋Pro EV、宋MAX EV、宋Pro DM、S2、e2以及纯电动概念车e-SEED GT,除了家族式Dragon Face的设计语言让新车颜值越来越高之外,新车背后的平台架构才是帮助当前比亚迪奠定市场优势的关键,在今天的文章中,我们也一起回顾一下比亚迪在新能源技术发展上走过的“艰难之路”。

2015年1月,比亚迪第一款混动4驱唐正式亮相。而这款集成了比亚迪发动机、变速器、电动机、电池、4驱系统以及整车控制策略精华的混动车从2007年就开始立项研发了。

2015年上海车展,比亚迪的展台以全部为新能源车,引起广泛关注。当然在此之前,因为K9电动大巴和e6电动出租车已经在全球100多个城市运营,比亚迪早已是新能源汽车的标杆企业之一。比亚迪本届车展最吸引眼球的车型当属继唐之后的不同尺寸的混动4驱SUV宋和元。观展者大多走马观花,但笔者见观者所未见,写出来分享。

比亚迪唐将于6月6日在深港澳车展上市,这款电动4驱SUV为市场所瞩目。日前,笔者先对其运动性能做了深度体验。

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2008年,笔者在北京比亚迪模具厂基地抢先评测了,比亚迪第一款电动车F3e。虽然这款车没有上市,但是在比亚迪将电动机与铁电池“完美的结合”后,发现研发电动车不仅仅需要造车的经验,更需要时间积累动力、电池、以及控制软件的应用经验。而此时,唐的项目已经展开了1年有余了。自此之后,F3DM、e6、秦、K9等电动混动车陆续推向市场,唯独唐(曾经试用S6DM的代号)直到2014年初才有琐碎信息流出。

2014年晚些时候,笔者已经对比亚迪首款混动SUV唐进行过深入介绍。其搭载的2.0Ti 6DCT 前电动机 后电动机(110kW或150kW) 电池组件,是比亚迪首次将油电混动系统融入超级电4驱系统。汽油机 电动机的动力总成,已经在比亚迪秦上应用了1年,在此基础上增加一套超级电4驱系统,或许是比亚迪绕过西方车厂在驱动系统上的专利,进行的一次“曲线救国”行动。

比亚迪唐在2014年4月北京国际车展亮相后,笔者有过多次与这款搭载比亚迪第3代混动技术、第1代超级电4驱系统的性能SUV亲密接触。至2015年5月,唐的出镜率以及被关注度直线上升。因搭载的2.0Ti直喷增压发动机和电动机,可以被看做是一台性能SUV;又因具备2台电动机驱动前后车桥,可以被看做是一台电动4驱SUV。2015年3月份,笔者在内蒙古牙克石对唐做过了一次冰雪测试。最直观的感受就是唐的动力输出有些“过剩”。在冰雪路面上,混动工况下的前驱动桥较后驱动桥表现的更活跃。尽管有ESP和ABS系统时不时的将车辆“拉回”正常运行工况。那么在通过“驼峰桥”、多种坡度的滑轮组等工况下,搭载超级电4驱的唐是否还能表现出众呢?

在本次车展比亚迪的新能源阵营中,e2、S2、e-SEED GT均来自于比亚迪的模块化纯电动平台——e平台,而以宋Pro DM为首的插电式混动车型则来自于比亚迪的DM双模平台。由于双模平台已有十余年的历史,且目前来自该平台的车型较多,所以我们先从双模平台聊起。

1、唐的技术提升:

现在,较唐小一个级别的宋、以及更小一个级别的元,各搭载一套油电混合动力以及超级电4驱系统,正式亮相上海车展。这几款新能源车的动力总成和悬架结构的技术提升,就有太多亮点值得深究。

此次,笔者驾驶的唐处于外观和内饰定型,电子系统与动力调校仍接近量产状态。整车长宽高为4815*1855*1720mm,轴距2720mm,设有5座/7座版。动力总成由1台2.0Ti直喷增压发动机(最大功率151kW,最大扭矩320N.m)和1台前驱电动机(最大功率110kW,最大扭矩250N.m)以及1台后驱动电机(最大功率110kW,最大扭矩250N.m ,极速版后驱电机最大功率150kW,最大扭矩300N.m)。搭载了1台6前速湿式双离合变速器,最大扭矩可承受350N.m。磷酸铁电池容量为18KWH。

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量产的唐将会采用2.0Ti 6前速湿式双离合变速器 前电机 电池组件 后电机的动力驱动组合。

1、动力总成:

笔者早些时候曾撰写相关稿件,介绍了比亚迪在动力总成和传动技术的研发思路。从最早的1.0排量直列3缸发动机开始,到1.5、1.8、2.0、2.4排量自然进气发动机。再从1.5Ti增压直喷发动机发展到2.0Ti增压直喷发动机以及作为技术储备用的V6发动机,遵循由小到大,由简入繁的发展规律。而传动技术也式从最简单的5前速手动变速器开始,6前速干式双离合变速器到6前速湿式双离合变速器。每款不同排量动力总成,都尝试过与不同变速器搭载进行动力匹配。比亚迪在新车型上或搭载成熟动力与新变速器小幅度提升,或在新车型上将新动力与老款变速器配套使用。通过逐步的升级与技术积累,最终将第3代混动系统与第1代超级电4驱技术融入到唐上。

开创国内插电式混动车型时代

即便是在2015年1月比亚迪厂家组织媒体进行的“0-200”的加速试驾会,唐的整备状态都没有最终确定。当然,“汽油机 自动变速器 前电机 电池组件 后电机”的硬件组合,以及前驱动桥后驱动桥联合推进测试4驱的软件,从唐在2007年立项时就被确定了。从2007年至2010年,唐的动力总成,采用1台自产2.0自然进气发动机 2台小功率的电动机以及还不完善的4速自动变速器进行技术验证。2011年后,正在研发的1.5Ti直喷汽油机和6前速干式双离合变速器,被应用在唐上进行第3次提升标定参数后的测试。

2015年上海车展,比亚迪带来的唐、宋、元、商、e5和秦EV等新能源车使用的动力总成,既有成熟的型号又有全新的动力总成。

2008年12月,搭载第一代双模系统的比亚迪首款插电式混动车型F3DM正式上市,同时F3DM也是中国品牌首款插电式混合动力车型;其实早在2006年,F3DM就已研发成功,但由于国家政策、充电设施等因素不完善,所以该车型一直被推迟到2008年才上市。

2008年比亚迪第一台电动车F3e在北京车展亮相时,只是采用一台功率不足30kW的电动机,续航里程有120公里,与其搭配的是自主研发的齿轮传动箱。

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2010年,比亚迪第一台混动车F3DM上市,使用的是自主研发生产的0.8排量三缸汽油机 电动机 电池组件的动力结构。此时距离丰田普锐斯第一代上市已经过去了十年。比亚迪功勋车型F3之所以热销不仅是配置丰富,与原型车丰田花冠相似的外观内饰也有着直接关系。但是,F3DM的动力总成以及混动模式,却与丰田普锐斯有着天壤之别。而这种既可以纯电驱动又可以混动驱动的模式,也开启了比亚迪日后多款混动车动力总成的先河。

F3DM所搭载的发动机型号为371QA,这也是后来配备在比亚迪F0上的发动机,排量仅1.0L,最大功率50kW。此外电动系统包括两台电动机(最大转速6000rpm/min),主电动机最大功率50kW,副电动机最大功率25kW,副电机同时还充当发电机。

2012年,在沉寂了4年后,比亚迪e6电动车上市,搭载了最大功率90kW的电动机。作为比亚迪第一款量产的电动车,e6以综合续航里程300公里领先国产电动车。

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2013年,比亚迪第二款混动车秦露出,2014年量产。其搭载了一套由1.5Ti(燃油直喷增压发动机) 110kW电动机 6DCT构成的动力总成。而1.5Ti增压发动机 6DCT双离合变速器已在2012年上市的速锐和G6上成功应用1年有余。110kW的电动机则是e6使用的90kW电动机的重大升级版。

F3DM有EV和HEV两种模式,在中低速行驶时,电动机驱动车辆,当车辆滑行或减速时,电动机反转进行动力回收为电池充电;当车辆高速行驶或急加速时,发动机、电动机同时工作,为车辆提供最强的动力输出。F3DM动力电池组为100块串联的磷酸铁钴锂电池,在纯电模式下,当电池电量剩余20%时,发动机即带动发电机为电池充电。

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步入正轨的比亚迪DM二代

到二代双模系统时,其工作逻辑与一代系统大致相同:纯电模式下,电动机带动车辆,在混动的模式下,系统会默认使用纯电驱动,当电池电量过低或驾驶员需加大动力输出时,车辆可自动或手动切换至混动模式,发动机介入工作。同时在所有模式中,当车辆减速或制动时,电动机都会充当发电机进行能量回收,为电池组充电;若通过外接电源为电池组充电,可在5小时内充满。

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但除了工作模式外,DM二代系统相比一代系统在硬件方面有了较大的升级。2013年,比亚迪秦DM正式上市,比亚迪的第二代双模系统也随之首次面世。与之前F3DM所搭载的DM一代不同,DM二代提高了发动机功率、电控系统电压,换装了高转速电机、较高密度电池等等。

相比一代双模系统,DM二代换装了最大功率为112kW的1.5T发动机,这也是后期比亚迪速锐等车所搭载的发动机,相比F3DM的1.0L发动机来说,高功率发动机无疑为秦DM带来了强大的动力提升,再加上最大功率110kW的电动机,DM二代为秦DM提供了最大综合功率222kW的动力表现。

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发动机功率提升的同时,DM二代由DM一代的双电机变成了单电机,全新单电机与一代双模系统中电机的定/转子不同,且电机体积相较之前的电机减小了50%,但新电机最大功率达到了110kW,最大扭矩达到了200N·m,使新电机功率质量比达到了3.9kW/kg。

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此外DM一代中的电机最高转速仅为6000rpm/min,全新的高转速电机转速可达12000rpm/min,为了减小电流、降低电机热衰减、提升系统效率、匹配高转速电机,DM二代的电驱系统电压也由上一代的330V提升至了500V。

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F3DM匹配的是单速变速箱,而秦DM换装了6速双离合变速箱,换装双离合变速箱获得的提升就是更宽泛的齿比可使动力系统在更加高效节能的动力区间工作。综合了动力系统、传动系统的升级,官方给出秦DM的0-100km/h加速时间为6.9秒。

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除以上所升级的方面,秦DM还配备了经过比亚迪改良的高密度、高电容磷酸铁锂电池,F3DM电池容量为16kWh,纯电续航里程在60km左右,而秦DM的10kWh电池组就能为其提供50km的纯电续航里程(电池容量减小37.5%,纯电续航里程仅减少16%)。

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也许第二代双模系统综合实力的提升是对比亚迪很大的鼓舞,秦DM推出后,比亚迪在2014年就落实了“542”战略,“542”战略首款产品唐DM的表现又着实让比亚迪高兴的一把。

比亚迪的“542”战略

在第二代双模系统的基础上,比亚迪推出了“542”战略,“5”即代表0-100km/h加速时间5s以内,“4”即全面实现电动四驱,“2”即百公里油耗2L以内;2014年,比亚迪第一代唐DM作为“542战略”的首款产品亮相北京车展,新车综合最大功率为370kW,最大扭矩达到720N·m,官方给出的0-100km/h加速时间为4.9s,百公里油耗2L。

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相比同样搭载第二代双模系统的秦DM而言,唐DM换装了动力更强劲的2.0Ti发动机,发动机最大功率达150kW,最大扭矩为320N·m;且秦DM只搭载了一台电动机,唐DM则在前后桥各搭载了一台电动机,从而使其综合最大功率达到370kW,最大扭矩达到720N·m。

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当时第一代唐DM可以说是比亚迪二代DM系统中最出色的产品,总的来说,比亚迪二代双模系统相比一代在很多方面有了提升,比如:

换装了更大功率的发动机,更高效、转速更高的电动机,从而实现了更强的动力输出;

电驱系统电压升高,从而提升了系统效率、可匹配高转速电机;

换装了双离合变速箱,使动力系统可在高效节能的工作区间工作;

换装了密度更高、体积更小、质量更轻的全新磷酸铁锂电池;

此外,除了行驶相关方面的提升,DM二代系统还有一项比较实用的技术:双向逆变充放电技术;充电桩、电池组均为直流电,所以充电桩可直接为电池直接充电,而双向逆变充放电技术使家用交流电也可直接为电池组充电。现在几乎所有插电式混动车型均可通过家用交流电充电,但在2014年,这还是创新。

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『图片质量不佳,请见谅』

目前第二代双模系统依然活跃在市场上,但不免有一些被车主诟病的问题,比如掉电快、内燃机介入时平顺性差等等;解决这些问题也只能寄希望于第三代双模系统了。

终于备受关注,火遍大江南北

继DM二代后,现款唐DM搭载的就是比亚迪DM三代系统,这也是目前比亚迪最新的双模系统,相比前两代双模系统来说,用户对DM三代的关注度应该是最高的,我想其中一个原因是目前插电式混动系统备受关注,还有一个原因就是比亚迪的第三代双模系统相比第二代又有了长足的进步。

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其实比亚迪第二代双模系统为第三代打了很好的底子,以至于第三代双模系统在二代的基础上根本不需要“大手术”就能有很不错的表现,不过DM二代中有一个让车友吐槽的短板——掉电快,这个缺点即在DM三代系统中通过加入BSG电机进行了优化,同时这也是DM三代较为重要的升级。

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金莎娱乐场app下载,在DM三代系统中,BSG电机的电机编号为P0,与发动机距离越远的电机编号越大,比如P0、P1、P2、P3……BSG电机不是主要的驱动电机,所以与DM二代相同,新系统依然配备了另外两台电机,电机编号分别为P3、P4,三台电机综合起来就是“P0 P3 P4”混动架构,它使电机们各司其职,每台电机做了最擅长的工作,从而将工作效率大大提升。

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DM三代中的BSG电机工作电压高达360V-518V,而在48V轻混车型上,BSG电机工作电压仅为48V,高电压带来的好处就是电流小、发电效率高。在常规需要发电的情况下,BSG电机可直接为动力电池充电;此外在发动机处于怠速运转或车辆蠕行时,由于车轮转速过慢,所以传统发电机难以高效率发电,此时BSG电机仍可在发动机的带动下,以较高效率进行发电;

除了节能,我们说过BSG电机兼做了起动机的工作,BSG电机启停转速可达到800-1600rpm/min左右,这超过了发动机的怠速,所以由它做起动机还优化了一个不足——减小发动机介入时的突兀感。

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除了新架构,更复杂的热管理交叉系统也是DM三代的提升点,因为其可减小电池在低温环境下的能量衰减。DM三代实现了用发动机作为空调系统的热源,利用发动机热源为电池组提供预热、保温,利用空调系统中的冷媒为电池、电机系统降温,从而减小了电池组在低温环境下的能量衰减。

DM三代在实车上表现如何呢?以现款唐DM以及搭载第二代DM系统的上一代唐DM为例:

说完了双模平台,我们简单说一下在开篇提到的比亚迪用于生产纯电动车的模块化平台——e平台,因为元EV、e1、e2、e-SEED GT均出自e平台,日后e平台也要诞生更多的纯电动车,所以趁着车展,我们用比亚迪带来的平台模型简单聊聊关于e平台的事。

模块化平台——e平台

比亚迪e平台即纯电平台,“33111”高集成度标准模块化设计是e平台亮点之一,其中第一个“3”代表着驱动电机、电控和减速器组成的三合一模块;第二个“3”是指高压充配电系统OBC、DC和PDU组成的三合一模块;第三个数字“1”表示各种车身控制器集成在一起的一块PCB板;第四个数字“1”表示一块搭载“DiLink”系统的智能旋转大屏;最后一个“1”代表一块动力电池模块。

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高集成度标准模块化带来的优势就是,根据车型不同,可匹配不同动力平台,比如元EV360采用70kW动力平台,而唐EV600采用180kW动力平台,如此一来,至于为什么比亚迪能在本次车展推出这么多款新车,也就可以理解了,因为如此成熟的高集成度模块化平台可以支撑比亚迪推出不同级别、不同需求的纯电动车。

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此外,电驱动系统是电动车中不可或缺的部分,在电驱动系统中,比亚迪自主研发的IGBT也是e平台的重头戏,IGBT全称“绝缘栅双极型晶体管”,其直接控制驱动系统的直流电、交流电转换,决定了电动车扭矩、功率等,IGBT的芯片和动力电池电芯即我们常说的“双芯”,比亚迪也是中国第一家实现车规级IGBT大规模量产的车企。

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总结:

相比于双模系统来说,e平台的历史并不长,但e平台的高度集成化、标准化、模块化为比亚迪带来了重大价值,起码它能使比亚迪在推出新车时节省研发成本、节省研发时间。总的来说,从第一代双模系统到第三代双模系统,再到e平台,我相信比亚迪的一次次革新并不轻松,但好在我们迎来的是一款款更加出色的产品、一代代更经济、更成熟的平台。

据我们的一份调查问卷结果显示,在近500人中,有超过一半的消费者认为:国家新能源车补贴应该退坡,让市场促进新能源车的成长。让车企们“自食其力”,也许这会激发出更多好产品,同时我相信众多消费者也会和我一样,期待更多中国车企形成自主技术壁垒,让中国新能源车领跑全球市场。不知道你们对目前比亚迪的新能源产品、对中国品牌的新能源产品有什么看法呢?留下来聊聊?(文/汽车之家 尤冬青)

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