导读:汉L DM、唐L DM搭载的第五代DM-p有一个很特别的设计。日常巡航时,后电驱可以从车轮上机械断开;需要加速或者四驱时,再重新接入。后电机不输出动力的时候,为什么还要专门把它和车轮断开?把这个问题搞明白,第五代DM-p的结构和优缺点也就基本看懂了。
如果之前了解过第五代DM-i,不清楚的可以看我之前写的这篇文章《比亚迪第五代DM-i到底强在哪?从P1+P3到92% 电驱效率一次讲清楚》,第五代DM-p的前半部分并不陌生。
它的前桥和第五代DM-i基本采用相同的技术架构,都是混动专用发动机配EHS双电机电混系统。
发动机和EHS电混系统布置在前桥,可以纯电行驶,也可以让发动机发电,再由电机驱动车辆。进入适合发动机高效工作的工况后,发动机还可以通过机械传动路径参与驱动。
第五代DM-p的前桥仍然采用1.5T插混专用发动机和EHS电混系统,后桥增加了一套三合一电驱,并加入全速域轮端解耦。动力电池同时为前后电驱供能。
比亚迪把DM-p放在高性能混动这条路线,官方给出的零百加速能力进入5秒以内,同时强调日常能耗表现。
和前驱DM-i系统相比,第五代DM-p的结构变化主要集中在后桥。后电驱什么时候参与、什么时候退出,以及退出之后怎样减少机械拖曳,正是理解这套系统工作方式的关键。
01 第五代DM-p,结构上多了什么
先把整套系统简化一下。
前桥可以理解成发动机加EHS电混系统,动力电池布置在车身中部,后桥再布置一套独立电驱。
前桥
1.5T发动机
↓
EHS电混系统
↓
前轮
后桥
动力电池
↓
后电控和后电机
↓
减速机构
↓
差速器
↓
轮端解耦机构
↓
后轮
第五代DM-p发布时,比亚迪公布的1.5T发动机额定功率为115kW、最大扭矩225N·m;后驱三合一总成的电机峰值功率达到200kW。与之匹配的功率型刀片电池,官方公布峰值放电功率达到322kW。
从结构上看,这是一套电四驱。前后轴之间没有传统机械四驱里负责把发动机动力送到后桥的纵向传动轴,后轮需要动力时,由后电机直接产生扭矩。
第五代DM-p还进一步处理了一个常见损失。后轮暂时不需要驱动力时,系统可以让后电驱连机械转动也一起停下来。
信息来源:比亚迪第五代DM-p公开技术资料;比亚迪《汉L DM用户手册》。
02 后电机关闭以后,车轮还会拖着它转
后电机不用的时候不给它电,驱动力确实没有了。机械连接却还在。
只要后电机、减速器、差速器和车轮始终连在一起,车辆向前行驶时,两个后轮就会通过半轴反过来拖着差速器旋转。差速器再带动减速齿轮,电机转子也会跟着转。
这时候电机没有主动驱动车辆,车却要拿出一部分能量让整套后电驱跟着转。齿轮啮合会有损失,轴承旋转有摩擦,减速器里的润滑油还要不断被齿轮搅动,电机转子高速旋转也会产生机械和电磁损耗。
所以,电机零扭矩和后电驱机械解耦是两个不同状态。第五代DM-p在车轮和后电驱之间增加了解耦能力,用来切断这条反拖路径。
比亚迪发布第五代DM-p时公布,全速域轮端解耦的快速脱合响应约200ms,拖曳扭矩可以降低30N·m,百公里油耗降低0.5到0.8L。公开资料没有披露这些数据完整的车速、SOC、温度和测试循环,因此这里把它们作为比亚迪公布的技术指标使用。
省油的机理很简单。后电驱少转一套东西,车轮需要克服的阻力也会少一些。
信息来源:比亚迪DM平台总监陆国祥关于第五代DM-p架构、轮端解耦和技术指标的公开介绍。
03 只断开一侧半轴,为什么后电机也能停
比亚迪目前没有公开汉L DM、 唐L(参数|询价) DM量产后桥的完整内部拆解资料。不过比亚迪已经授权的一组相关专利,展示了一种和第五代DM-p轮端解耦原理高度吻合的方案。
CN220410290U《差速器、动力总成和车辆》申请于2023年6月,申请人为比亚迪股份有限公司。专利把轮端解耦器和差速器集成在一起,其中一侧半轴可以选择和半轴齿轮连接或者断开。
一边断开以后,另一只后轮还和差速器连接。后电机之所以还能停止被车轮拖动,和开放式差速器本身的工作方式有关。
普通汽车转弯时,左右车轮走过的距离不同,转速也不同。差速器内部的齿轮通过相对转动,允许两边车轮出现转速差。轮端解耦利用了这个自由度。
比亚迪另一件已经授权的专利CN119123025B,把节能状态描述比较详细。轮端解耦器断开以后,一侧车轮与对应半轴齿轮脱开;另一侧车轮仍然会带动差速器内部的齿轮空转,但车轮无法继续带动差速器壳体旋转。差速器壳体不转,上游减速机构和驱动电机也就不会继续被车轮拖着旋转。
接合状态
后轮 → 半轴 → 差速器 → 减速器 → 后电机
解耦状态
一侧轮端断开,另一侧车轮带来的转速主要由差速器内部齿轮相对运动消化,上游减速器和后电机停止被车轮反拖。
这样只需要控制一侧轮端的连接状态,就有机会把上游一整套后电驱从拖曳路径里隔离出去。
这两件专利还涉及差速锁、脱困控制等功能,适用车型显然不局限于汉L和唐L。公开资料目前也没有汉L、唐L后桥拆解能够确认量产车内部每个执行零件都和专利实施例完全一致。因此,专利用来解释机械原理比较合适,量产车内部执行器、结合齿和零件形状还需要实车拆解才能确认。
信息来源:比亚迪专利CN220410290U《差速器、动力总成和车辆》;CN119123025B《车辆的控制方法、控制器及车辆》。
04 断开之后,后桥怎么快速接回来
驾驶员突然深踩电门,或者车辆需要四驱,已经停止跟转的后电驱要迅速重新加入。这一步比断开更考验控制。
假设车辆正在较高车速行驶,后轮转速很高,解耦后的后电机转速比较低。此时直接把机械机构接上,两边存在较大的转速差,结合瞬间容易产生冲击。
比亚迪CN119123025B给出了比较具体的控制条件。轮端解耦器准备耦合时,控制器会同时判断解耦器两端连接轴的转速差和辅助驱动系统的输出扭矩。专利实施例中,允许轮端解耦器执行耦合操作的转速差可以控制在30rpm以内。理论上,两端转速越接近(不能为 0),接合平顺性越好。
系统判断后桥需要加入
↓
后电机主动调节转速
↓
两端转速接近、扭矩满足条件
↓
解耦机构完成接合
↓
后电机开始输出驱动力
比亚迪公布的约200ms快速脱合,背后涉及电机调速、机械接合和扭矩恢复。几个动作要足够快,还要尽量避免驾驶者感受到明显冲击。
相关专利还给出了高速状态下强制耦合的实施方案。其中一个实施例把第四目标车速设置在120km/h到车辆允许最高车速之间,目的包括避免差速器在高速解耦状态下长期空转,并兼顾可靠性和车辆稳定性。
这个原因和开放式差速器的工作特性有关。一侧轮端断开后,另一侧车轮仍然在转。为了让差速器壳体、减速器和后电机尽量保持较低转速,车轮带来的转速需要通过差速器内部齿轮的相对运动来消化。随着车速升高,两侧半轴齿轮之间的转速差会继续增大,行星齿轮也要以更高速度自转,齿轮、齿轮轴和止推部位的润滑、摩擦和发热负担都会随之增加。
这种大差速状态如果持续时间过长,会增加差速器内部零件的耐久压力。到了较高车速,重新把轮端接合起来,可以明显降低差速器内部的相对转速,让它回到更接近日常行驶时的工作状态,也能减轻长期高速自转带来的磨损和热负荷。
信息来源:比亚迪专利CN119123025B《车辆的控制方法、控制器及车辆》;第五代DM-p公开技术资料。
05 平时开车,它什么时候两驱,什么时候四驱
城市道路轻负荷巡航时,车辆对驱动力要求不高。后桥可以退出,前桥承担主要驱动任务,同时减少后电驱的拖曳。
电池电量充足时,前电机可以直接驱动车辆。电池电量下降以后,发动机可以启动发电,电能再送给驱动电机。进入适合发动机机械驱动的工况后,前桥EHS还保留发动机参与驱动的能力。
驾驶员深踩电门,整车需要更大的轮端功率,后电驱就有了加入的价值。系统先完成转速匹配和机械接合,随后后电机开始输出扭矩,车辆进入四驱。
路面附着较低,或者整车控制系统判断前后轴同时驱动更有利时,后桥同样可以参与。
减速回收时,如果系统准备让后电机参与能量回收,后电机和车轮之间也需要保持机械连接。车轮带动电机发电,再把一部分车辆动能回收到动力电池。
第五代DM-p发布时,比亚迪一共列出了五种两驱状态和五种四驱状态,包括纯电、串联、混动助力、发电和能量回收。实际开车时不用记这十个名字。需要后桥参与驱动时,系统会自动接入;后桥不需要参与时,系统会根据当前工况退出。
具体什么时候切换,还要看油门需求、SOC、车速、路面附着、驾驶模式和控制标定。
信息来源:第五代DM-p公开技术资料;比亚迪EHS电混系统官方技术说明。
06 这套解耦电四驱,解决了什么问题
汉L、唐L这类车型既要较强的加速和四驱能力,也要兼顾日常能耗。增加后电机可以直接提高后轴驱动力,随之增加的重量、机械损失和成本也会长期存在。
轮端解耦主要处理其中的机械拖曳。日常通勤时,后桥可以退出,车辆的工作方式更接近前驱DM混动;需要性能时,200kW级后电驱再重新加入。
这种结构还有电四驱本身的优势。前后轴各自有独立驱动源,后轮扭矩不需要从发动机经过纵向传动轴送过去,前后轴的动力分配可以由电机和控制系统快速调整。
从车主角度看,它带来的体验也很好理解。正常通勤时,不需要让整套后电驱始终承受同样的机械拖曳;真正需要动力的时候,那台后电机仍然可以快速参与。
比亚迪目前把DM-p放在高性能混动这一条线上,官方给出的零百加速能力进入5秒以内,同时强调油耗表现。轮端解耦就是这套系统兼顾两类需求的一项关键结构。
信息来源:比亚迪品牌中心DM-p技术说明;第五代DM-p公开技术资料。
07 能解耦,也代表系统多了一些东西
轮端解耦没有消除四驱硬件本身的重量和成本。后电机、逆变器、减速器、差速器和半轴依然要装在车上,解耦机构还会增加执行器、结合机构、传感和控制。
固定连接的电驱桥,电机主要负责输出和回收扭矩。加入轮端解耦以后,系统还要决定什么时候退出、什么时候接入;重新接入前要控制转速差和扭矩,接合完成后再恢复后桥动力。
这一套动作还要考虑耐久和故障处理。专利中连高速状态下是否允许长期解耦都专门设置了条件,也能看出这项结构增加了新的机械和控制约束。
系统越复杂,标定的重要性也越高。同样一套解耦硬件,如果控制策略更偏向动力响应,后桥可以保持更长时间的接合;如果更偏向降低能耗,系统会寻找更多退出机会。具体取向要看车型定位和工况。
对普通车主来说,理解第五代DM-p不用记很多模式。它的关键变化就发生在后桥。日常不需要四驱的时候,轮端解耦可以减少后电驱拖曳;需要加速或四驱时,后电机先完成转速匹配,解耦机构再接合,后桥重新输出动力。
这套方案增加了机械和控制复杂度,也给高性能四驱和日常能耗之间留下了更大的调节余地。
信息来源:比亚迪《汉L DM用户手册》;比亚迪第五代DM-p公开技术资料;比亚迪相关授权专利。主要资料来源:
1. 比亚迪品牌中心,DM-p王者混动技术说明;
2. 比亚迪《汉L DM用户手册》;
3. 比亚迪第五代DM-p公开技术资料及DM平台总监陆国祥公开介绍;
4. 比亚迪EHS电混系统官方技术说明;
5. 比亚迪专利CN220410290U《差速器、动力总成和车辆》;
6. 比亚迪专利CN119123025B《车辆的控制方法、控制器及车辆》。
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