比亚迪公布全新插电混动战略

纠结,是很多消费者在面对新能源车时的心态。

电动车强劲的动力体验,低廉的使用成本以及绿牌的政策,让很多消费者欲罢不能。

但是,续航焦虑和充电设施不足却让很多人打了退堂鼓,不菲的购买成本也让人感到囊中羞涩。

如果小区里没有固定充电桩,纯电动车带来的续航焦虑是对车主痛苦的折磨。

尤其打算购买第一辆家庭用车的群体。作为全家人出行的希望,承担着全体家庭成员各类出行场景需求。既要满足日常通勤的压力,又要满足节假日等特殊时期远距离出行需求。

很多人都有一个想法,有没有这样一台车,既有纯电动车的低使用成本以及强大的动力驾乘体验,又没有续航里程焦虑,还能送新能源牌照?

答案是有的,比如插电式混动车。

2008年,比亚迪在F3车型的基础上,量产了世界上第一款插电式混合动力车F3DM,推出时间比丰田还要早一年。


丰田在其官方网站对比亚迪首家量产插电混动车型的身份予以认可。比亚迪在插电混动和纯电动领域的表现,正是丰田选择与其合作成立新能源公司的最重要原因。


这是中国汽车工业史上,极为少见的技术创新,尤其是在技术门槛最高的动力系统领域。

和当时丰田为代表的日系油电混合技术比,比亚迪插电混动的独特之处在于其电池容量更大,并且有充电接口,可以使用外接电源能量补给,实现纯电模式下行驶。

日常通勤场景下,在家用充电桩的配合下,可以做到纯电动行驶,使用成本低。在紧急情况和长途出行时,可以使用燃油,没有续航里程忧虑。实现短途用电,长途用油。

但是,F3DM受制于当时的新能源市场环境,以及动力电池的成本,明显高出一截的售价,无法在乘用车市场上掀起波澜。大部分车企没有对插电混动技术进一步跟进。

同时,国家在新能源补贴上,将纯电动车型作为补贴的重点,相比之下,当时的插电混动车型的市场仍较小,处于市场培育阶段。

但是,情况在2019年出现转变。

随着日趋严苛的环保法规的公布,传统车企面临巨大的燃油积分压力。对于燃油车销量基数庞大的传统车企而言,逐步把所有的燃油车电动化是更务实的选择。

插电混动车型能够提供宝贵的新能源积分,有效的降低油耗。同时,比纯电动车更低的购车成本和便捷的能量补给优势使消费端更容易接受。

插电混动技术成为车企向电动化过渡的救命稻草。

从2019年起,各大传统车企加大布局插电混动技术。大众、宝马等跨国巨头在华通过燃油车改造实现了部分车型的插电混动化。

在欧洲,奔驰和宝马坚定的加强插电混动车型的研发,计划将旗下大部分车型插电混动化。

随着越来越多玩家的加入,插电混动市场正在崛起,这将助推插电混动车型的普及。

2020年6月22日,工信部发布新版双积分政策,明确插电混动车型为新能源车型,给予新能源正积分。

与此同时,插电市场正从政策导向逐步过渡到消费者需求驱动。根据最新的上牌数据,目前插混购买人群在非限购城市占比已超过50%,越来越多的插电混动车型依靠产品力抢夺燃油车用户。


此时,比亚迪已经将插电混动技术进化到了第3代。比亚迪对插电混动技术的坚持,终于到了收获的季节。

01/ 罗马不是一天造成的

比亚迪能够首先在插电混动技术取得突破,最重要原因就是插电混动的技术特点,与比亚迪独特技术基因非常契合。

以丰田为代表的普通混动系统,其核心思路是,利用行星齿轮组切换,以及电机转速变化调整发动机的扭矩和转速,实现对发动机的运转工况的调节,使其尽可能维持在高效率运转区间,提高发动机运行效率。

本质上,这是以发动机为核心,围绕内燃机排放进行的效率优化。这种模式对动力电池的要求并不高,性能和容量低的镍氢电池就能够胜任。

和传统车企以优化内燃机效率为出发点不同,比亚迪以尽力“用电”的思路切入了混动领域。

因为比亚迪是做电池出身,比亚迪决定做汽车的初衷,就是要利用电池技术,研发新能源汽车。插电混动技术对动力电池容量和技术的高要求,正是比亚迪的优势所在。

为了发挥电池领域的技术优势,比亚迪必须掌握关键的纯电动和动力电池技术,然后实现纯电动与内燃机的结合。

在量产首款插电混动车F3DM之前,比亚迪在2006年先开发了纯电动车型F3e,这款车纯电动续航300公里,最高时速150公里/小时。

在完成了纯电动车的技术积累后,比亚迪在2008年实现了内燃机与纯电动的结合,量产了F3DM。

比亚迪发展插电混动技术的出发点是鼓励用户“用电为主,用油为辅”。越用电,越便宜,越环保,这既符合政策法规鼓励发展新能源的初衷,也满足消费者对低成本,高动力的用车需求。

传统车企没有自产电池的能力,在电池和电机控制领域,无论是电池成本,还是技术开发,传统车企经验和技术明显不足。

此外,对传统车企而言,插电混动技术的复杂性是研发的一大难点。

更大的动力电池和更强劲的电机,给动力系统带来了更多的模式组合和可能性。

多种模式组合的好处是可以针对不同的使用场景进行模式切换,精髓就在于控制逻辑的标定。

换句话说,如果插混系统的硬件架构设定包容性足够强,软件标定足够出色,一套混动系统就能够兼顾高效的燃油排放和大动力输出两大要求。

需要兼顾的场景越多,所需要的模式组合就越多,除了硬件成本不可避免的上升,技术难度也在升级。

不同动力模式的技术标定和匹配更是一大难点,尤其是不同动力模式之间无缝、智能的切换。这种技术上的硬功夫,需要相当长时间的研发和测试积累,是无法靠花钱从供应商那里直接买到的。

这是比亚迪插电混动技术的核心竞争力。

要打造这样一套成熟的技术融合体系和程序控制能力,即使比亚迪掌握领先的动力电池技术,也用了10年的时间。

2008年,第一代的DM技术使用了用双电机串并联架构,侧重的是燃油经济性。图源 :嘿电HIEV

2013年,第二代DM技术的侧重于提高大动力输出能力。

一个很重要的原因是,插电混动车型的购车成本较高,要打开市场局面,需要强有力的产品优势和卖点为支撑。

越级的动力性成为不二的选择。

以P3电机为核心的基于多速DCT并联架构,P3的电机放置在变速箱的输出轴,电机的动力直接驱动车轮。图源:嘿电HIEV

2015年,比亚迪在唐的后桥上增加了一台P4电机。2.0T发动机与前后电机共同驱动下,最大功率431Kw,最大扭矩950N·m,百公里加速仅4.9秒。相当于一台6.0排量的V8发动机的动力水准。这就是著名的“542”战略。

比亚迪DM2.0技术的大动力吸引了一大批对动力有高需求的粉丝,在市场层面取得了出色的成果,是比亚迪新能源汽车腾飞的起点。

在2015年,比亚迪以6.2万的成绩,首次成为全球新能源车企销量第一。并在接下来的3年时间里,蝉联了该项荣誉,插电车型功不可没。

从DM 2.0开始,动力成为比亚迪插电混动的重要标签和独特的竞争优势。

2018年,在第一代F3DM发布10年之后,历经两代DM技术的积累,第三代DM技术终于实现了燃油经济性和大动力输出的兼顾。


同时达到了“破百4.3秒+全时电四驱+纯电续航100公里+工况百公里油耗1.6升”的指标。

100公里的纯电续航基本满足了城市普通用户80%的使用场景。4.3秒的百公里加速能力已经属于百万级跑车级别。

对技术的持续投入,最终转换为技术的壁垒。

当前,很多车企迫于环保压力在向插电混动技术转型,但是产品大多是对燃油车的改造。这和比亚迪在设计之初就充分考虑混动系统的布局完全不同。

体现在产品端,合资企业的插电混动产品几乎都无法兼顾“省油”和“动力”两项要求。


同等动力输出水平,市场上竞争对手的价格在百万级左右。即使是混动技术积累最雄厚的丰田,其插电混动车型的纯电动续航里程,和加速性能依然不如比亚迪DM3.0。

截止2020年,比亚迪DM车型已经累计销售超过35万辆,市场占有率达到45.7%。

02/ DM 3.0技术的秘诀-BSG电机

迭代到第三代的DM3.0技术,是市场上少数能兼顾强动力输出,纯电行驶和经济省油的混动技术系统。为了打造这样一套系统,比亚迪用了10年时间。

实现这一技术突破的关键在于,在P0端加装了25kW的大功率BSG电机,这个电机功率,已经接近奇瑞eQ1之类的微型车驱动电机的功率。相当于在发动机端,实现了“弱混”。

BSG电机与驱动电机组成双电机架构,实现了发电与驱动的解耦。

在保留了DM2.0大动力输出特点的同时,BSG对发动机转速的智能调节能力,以及能量的智能回收能力,带来另外两个显著的优化:经济高效,运转平稳。


在混动系统中,提高发动机燃油排放的核心是利用电动机转速快,扭矩分配精准的特性,调节发动机的转速,使发动机尽可能工作在高效工况区间,避免在低效区间。

BSG电机正是扮演这样的角色,通过与发动机直连,不断调节发动机的转速,使其持续工作在高效能区域,还可以控制发动机的启停。

比如在发动机启动阶段,BSG电机提前介入,提前抬高发动机转速,避免发动机在燃烧不充分、震动大的低转速区域点火,实现发动机快速平稳启停,行车油耗可降低3%,效率远高于燃油车上使用的12V起动机。

BSG位于皮带端,并且不同于48V轻混系统,BSG电机工作电压达到360V-518V,这使发动机带动BSG的发电效率更高,最高能够达到94%,而且可以实现驻车状态发电。

当发动机工作在高效工况时,比如高速公路上匀速行驶,BSG可以实现对发动机能量的智能回收,将多余的能量储存起来,在需要电机输出时再释放电能,实现能量的高效利用。

因此,即使是亏电状态下,整套系统的油耗依然能够控制在合理的水平。

平稳和安静是BSG电机带来的另一大优势。

BSG可以快速拖动发动机到任意指定转速,发动机能够保持在平稳的运转状态。在发动机升降挡过程中,BSG电机主动控制发动机转速,使其与车速、挡位相对应,提升行驶中换挡平顺性,换挡速度更快,平顺性更好。

尤其对混动车而言,在纯电模式向混动模式切换时,由于纯电动模式下动力系统有着极佳的静谧性,用户对突然介入的发动机震动更为敏感。

BSG的存在改善了车辆的NVH性能。NVH的提升,带来的是整车行驶质感的升级。

在加入BSG后,整套混动系统控制逻辑的愈发完善。比亚迪DM 3.0实现了集多种模式于一身的切换技术,覆盖了几乎所有的工作场景。


比如:

日常短途出行时使用纯电模式,油耗为0;

在城市路况低速走走停停时,发动机带动BSG电机发电的HEV串联模式,降低发动机的工作负担和油耗;

在中高速超车,需要大动力输出时,可以使发动机和电机同时驱动的HEV并联模式,利用大电机直接驱动车轮,带来迅猛的动力输出;

在高速路上需要长距离匀速驾驶时,发动机高效驱动的同时用富余功率发电,储存发动机多余的能量。

在车辆减速时,发动机端与前后轴上的电机都能够同时能量回收,减少油耗,回收效率高于普通混动。

除此之外,比亚迪插电混动在应用场景上还有一个独特的大彩蛋——外接放电功能。比亚迪在车上预装了大功率逆变器,可以实现车载动力电池对外220V放电功能。


这拓展了一个独特的场景,外出自驾游用电,这是自驾游车主长期以来最大的痛点。因为燃气排放安全的问题,传统燃油车无法在车辆静止时时间使用空调。此外,传统燃油车的外接逆变器功率小,带不动大功率电器。

比亚迪的大电量电池和外接放电功能成为理想的解决方案。

吃饭、烧水不用携带瓦斯炉,直接用电磁炉连接大电池。晚上睡觉时可以利用车载大电池,使用空调功能。甚至可以当做充电宝给其他电动车反向充电。

从低速到高速,从短途到长途,从动态到静态,DM3.0技术匹配了几乎所有使用场景。整套系统的架构设定和软件标定上已经达到相当成熟的高度。

那么下一个问题是,比亚迪DM3.0的下一站进化方向是什么?

最近,比亚迪正式给出了答案——DM-p和DM-i。

03/ DM系列组合拳

自从2013年DM2.0推出之日起,动力强劲已经成为比亚迪插电混动技术的标签。

2020年6月,比亚迪对DM系统平台进行了全新的战略调整,将比亚迪目前量产的DM平台命名为DM-p(强劲版), “p”即powerful,指动力强劲、极速,满足“追求更好的驾驶乐趣”的用户。

现有的唐,秦,宋等DM车型都归于DM-p技术,是原有DM技术的延伸。

比亚迪还将推出DM-i(经济版),“i”即intelligent,指智慧、节能、高效,满足对动力需求不强,追求更低行车油耗的用户。

在新一代比亚迪汉上,比亚迪将搭载最新的DM-p技术。


关于最新DM-p的技术特点,比亚迪产品规划及汽车新技术研究院院长杨冬生在比亚迪举办的DM-p品鉴会上给出了方向。


相比于DM3.0技术,DM-p在保持BSG的同时,继续优化整套混动系统的控制逻辑和综合性能。

DM-p的发动机依然是全新一代唐DM的发动机,但是比亚迪和AVL继续合作,在进排气、发动机内部的燃烧室、热力学做了进一步优化,并对电喷程序做了新的调教,提高了发动机本身的NVH性能。

但是,重点是提升BSG与发动机的融合能力。


杨冬生认为,BSG电机能力强大,它是连接发动机与动力电池的桥梁,而且是可以实现能量双向流通的双向阀,因此BSG的功能和效率对DM-p整体性能起到关键作用。

BSG与发动机的一体化匹配将是DM-p进化的重点,BSG和发动机将合二为一,更为智能,电机控制水平将决定发动机整体的热效率。

从2018年6月唐上市到新款汉DM,BSG软件标定方面进一步提高了BSG对发动机转速的调节能力,BSG 25 kW的电机能够实现全程发电。

在这套一体化的动力控制系统中,杨冬生将发动机比喻成一个大水库,而BSG是一个涓涓溪流,把发动机的高效能量储存起来,把低效的能量送回去,相当于BSG是双向阀,好的时候多存一些电,差的时候进行补给。

据杨冬生透露,在发动机综合热效率上,通过电机和发动机融合,热效率预计已经突破40%。

通过平顺性的提升,能效的提升,DM-p技术在汉上,目前测试的亏电油耗达到了5.9升。就是这款车不充电,当燃油车开,油耗只有5.9升,达到主流中级燃油车的油耗水平。

此外,新的BSG对发动机的转速控制更为智能,使其与车速、挡位相对应,减少离合器的磨损延长了寿命,进一步提升整车平顺性和NVH。

在动力性上,比亚迪汉DM 的BSG电机将直接介入急加速模式,提升整车动力性。在BSG电机的助力下,百公里加速缩短了0.58s,汉DM车型实现百公里加速4.7s,继续保持百万级跑车的水准。

DM-p的模式比较符合消费者真实的用车场景。

根据比亚迪的统计数据,用户平均76%的时间处于中低速行驶,在中低速及拥堵路况下,DM-p综合性能远优于燃油车。

而且,DM-p在纯电续航里程上并没有压着补贴线设定,续航可以达到80-100公里,基本上覆盖了主流人群的日常出行需求,更符合真实的用车场景。

更省、更快、更稳是DM-p的终极追求。

比亚迪将DM-p作为长期技术发展路线,继续强化其在插电混动技术上的领先优势。通过越级的动力,提升比亚迪的品牌形象和品牌力。

毫无疑问,DM-p是比亚迪最独特的“标签”, 是比亚迪技术的精髓和品牌标志。

比亚迪唐累计超过20万辆的销量,证明了市场对比亚迪的高性能优势十分买单。

除了DM-p,为了进一步扩大市场,尤其是对动力需求不强,追求更低油耗的用户,比亚迪还将推出了DM-i技术。

DM-i采用全新动力架构,侧重于提高燃油经济性,同保证足够的动力储备,百公里加速比燃油车快两三秒钟。

动力需求高的客户可以选择DM-p,燃油经济性要求高的客户可以选择DM-i。

目前,比亚迪DM-i还处未正式发布,预计将在今年10月份左右正式亮相,届时,这套主打经济性的动力系统,将和合资车企的插电混动车型展开正面竞争。

比亚迪用十年时间,打造出了DM-p和DM-i双技术体系,构建了一套组合拳,在插电混动市场实现对主流群体的全覆盖。

这十年时间证明,在技术领域没有捷径可走,只有创新和坚持,而所有的坚持终会成为自己的护城河。

(转自公众号 建约车评,刀客原创)


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