动力构型之插混技术
比亚迪的前后共 3 代 DM 系统分别对应不同构型。1 代 DM 系统属于串联式构型,2 代 DM 系统属于混联 式构型(P3,或 P3 P4 四驱)。前者增程器功率偏小,后者电池电力不足时发动机带动大电动机反转发电效率 不高。前两代 DM 系统 B 状态油耗均较高且电池电量不足时驾驶体验存在顿挫感较明显等短板。
↑图:比亚迪第 1 代 DM 系统结构
↑图:比亚迪第 2 代 DM 系统结构(后电机非必须)
比亚迪第 3 代 DM 系统在第 2 代系统基础上增加了可实现自启停、能量回收功能的 25kW P0(BSG)电机 配合连接 6 档变速器的发动机,发电效率大幅提升至 80%以上;在秦 pro DM 版、唐 DM 版上,分别相当于采 用 P0 P3 前驱构型,和 P0 P3 P4 四驱构型。二者均可以实现纯电驱动、并联前驱、串联驱动和能量回收等工 作模式;唐 DM 还具备串联四驱工作模式。总体而言,对变速箱和相对大功率电机的需求使得比亚迪混动系统 相对复杂,但是多电机和发动机、变速箱协同也使得其系统自由度较高。
↑图:比亚迪第 3 代 DM 系统串联驱动工作模式
↑图:比亚迪第 3 代 DM 系统并联四驱工作模式
最终,比亚迪第三代 DM 技术在秦pro和唐的对应车型上分别体现出了能耗控制为主和动力性为主的性能 特点。秦 pro DM 的 1.5T 发动机具备 113kW 最大功率和 240Nm 峰值扭矩;P3 电机具备 110kW 最大功率和250Nm 峰值扭矩。其B状态油耗为4.3L,大幅优于 2020 年燃料消耗目标(轿车在仅考虑油耗和整备质量时相比于 SUV更易达标)。唐 DM 的发动机具备 151kW 最大功率和 320Nm 峰值扭矩;P3 电机具备 110kW 最大功率和 250Nm 峰值扭矩;P4 电机具备 180kW 最大功率和 380Nm 峰值扭矩。在动力性强大、具备 5 秒内破百的加速能力同时, 其中B 状态油耗仅为 7.6L,微逊于 2020 年燃料消耗目标。
上汽荣威用于其插混乘用车的“绿芯混动”三电系统,包含 EDU 电驱、HCU 电控和 ESS 三元锂离子电池 包。其中电控实现工作模式切换,电池用于纯电驱动及均衡能耗。其主要亮点在于 EDU 电驱设计。
↑图:搭载“绿芯混动”技术的 eRX5 系统组成
↑图:上汽荣威EDU电驱系统结构
和本田i-MMD系统类似,荣威“绿芯混动”系统同样采用了 P1 P3 双电机。P1 对应的 ISG 电机具备 30kW 最大功率和 150Nm 峰值扭矩,用于功率跟随充电、启停与制动能量回收;P3 对应的 TM 电机具备 56kW 最大 功率和 318Nm 峰值扭矩,用于驱动车辆。其具备纯电驱动、串联、并联、制动能量回收等多种工作模式。大扭 矩电机的使用使得其在助力发动机工作方面优势较明显。
↑图:EDU 电驱与对应典型工作模式
与 i-MMD 不同的是,“绿芯混动”技术通过平行轴-两档变速器在规避了嵌套轴的工程技术难题同时保留了 变速比(两个不同的速比),可以实现调节电机和发动机工作点的效果。
搭配最大功率 124kW、峰值扭矩 250Nm 的 1.5T 涡轮增压发动机后,采用“绿芯混动”技术的荣威 eRX5 具备 704kW 的峰值扭矩和 1.6L 的综合工况油耗。其动力电池容量 12kWh(含冗余),纯电驱动续航 60km,可 计算得其 A 状态电耗约 20kWh/百公里,B 状态油耗约 5.4L。eRX5 的 A 状态电耗优于国家标准,B 状态油耗优 于 2020 年燃料消耗目标 1 档整备质量。
虽然国际车企插混产品有大军压境之势,但自主品牌龙头的技术进步使得其并非没有还手之力。以比亚迪 秦 pro DM 和丰田卡罗拉双擎 E 对比,前者在整备质量更高的情况下保持了和后者相当的 B 状态油耗,且纯电 续航里程更长。
↑图:比亚迪秦 pro 对比丰田卡罗拉双擎 E
当前的优质插混车型已相当程度上可发挥节油、以电代油作用,但 A 状态电耗仍不同程度有待优化。如比 亚迪秦 pro 纯电和插混版对比,插混版百公里电耗相当程度偏高,可能的原因包括电机功率扭矩需和发动机匹 配造成效率妥协、动力电池包带电量较小相对放电倍率高内阻增加电耗增加等。动力电池包的问题可能需要选 择合适性能特点的电池并优化成组加以部分解决,而电机功率扭矩和发动机匹配的问题则可能通过采取串联结 构的增程式插混方案加以解决。