研判:高海拔环境汉DM超级电四驱系统扭矩再分配控制策略

在“大唐强汉,一路向前”的旅途中,新能源情报分析网评测编辑驾驶比亚迪汉DM,前往最高海拔超过4700米的阿里地区狮泉河-日土县-班公湖区域,向在卫国戍边、英勇作战的解放军指战员致以崇高的敬意。

抵达阿里地区后,即刻前往建立于1972年的狮泉河烈士陵园于(位于阿里地区噶尔县狮泉河镇北面山坳,占地面积2.85万平方米)。在解放西藏、对印作战、和平建设时期牺牲、所属党政军警各单位的干部和群众。在陵园纪念碑前,分别树立了李狄三和孔繁森的墓碑。

1951年1月30日,李狄三同志被西北军区授予“进藏英雄先遣连”荣誉称号,为全连官兵各记大功一次,同年6月1日,新疆军区追授李狄三“人民功臣”荣誉称号。

在陵园的前半部分(1972年修建的区域),多为中国人民解放军新疆军区独立骑兵师一团一连进藏先遣连烈士的衣冠冢。在陵园的后半部分多为2009年时期修葺,埋葬了38名无名烈士以及在2020年因公牺牲的边防军战士。

2004年,阿里地区民政局向自治区电业局和交通厅申请资金67.8万元,对烈士墓碑和陵园简介石碑进行了维修。阿里的党、政、军、学生和群众都把此处当作爱国主义、理想信念教育的好场所。

在完成狮泉河烈士陵园祭奠仪式后,则开始了在高海拔地区比亚迪汉DM的低温油电冷启动,第6种技术状态的超级电四驱系统扭矩在分配控制策略的评测工作。

1、在海拔4700米+砂石路面,汉DM第6种技术状态超级电四驱系统扭矩再分配控制策略:

比亚迪汉DM与唐DM双擎四驱版一样,适配完全相同的2.0Ti发动机+15000转/分BSG启停电机+三元锂电池系统(装载电量15.2度电)+后置180千瓦“3合1”电驱动总成。具备HEV+ECO、HEV+SPORT、EV+ECO、EV+SPORT和冰雪泥沙5种行车模式。此次高海拔汉DM超级电四驱系统扭矩在分配控制策略测试,将以HEV+ECO模式、HEV+SPORT模式和EV模式为主(关闭车身稳定程序-ESP)。

在随后多次HEV+ECO模式+低负载加速测试过程中,行车速度35公里/小时为后驱/四驱切换、即第6种技术状态激活阈值。只要车速不超过35公里/小时,汉DM恒定以后驱模式加速;超过35公里/小时,在BSG启停电机作用下,发动机转速拉升至1300转/分,2.0Ti发动机启动并通过6DCT输出扭矩至前驱动桥轮端。

进入HEV+SPORT模式(关闭ESP)、在砂石路面进行全负载“油+电”加速测试,汉DM的后置“3合1”电驱动(红色箭头所指)系统最先输出扭矩,由2.0Ti发动机+6DCT直接控制的驱动桥(蓝色箭头所指)并未输出扭矩。

此时汉DM处于后驱状态进行加速。

加速1秒之后,汉DM的后置“3合1”电驱动(红色箭头所指)系统持续输出扭矩同时,前驱动桥(蓝色箭头所指)接开始输出来自发动机传递至轮边的扭矩。

此时汉DM处于后驱-四驱状态转换过程。

在持续加速过程中,汉DM的前驱动桥(由2.0Ti发动机)和后驱动桥(“3合1”电驱动系统)同时且持续输出扭矩,完全激活第6种技术状态超级电四驱系统。

此时汉DM处于“前油(蓝色箭头所指)”+“后电(红色箭头所指)”状态。

进入EV+SPORT模式(关闭ESP),后置“3合1”电驱动系统第一时间将330牛米最大扭矩扭矩输出至后轮端,险些导致砂石路面的陷车。在EV+ECO模式中(开启ESP),后驱动桥的扭矩输出被限定并辅以ABS/ESP系统,汉DM的加速顺畅且线性。

需要注意的是,在海拔4700米的阿里地区(狮泉河附近)的砂石路面进行汉DM的前后扭矩在分配测试表现,与路面和轮胎摩擦力有着直接关联。如果摩擦力过小,可以更明显的看到汉DM的前驱动桥(2.0Ti发动机)输出的扭矩,与后驱动桥(“3合1”电驱动系统)输出的扭矩存在转速差和时间差。即便摩擦力较小(高于铺装路面)的砂石路面,也可以体验到汉DM适配的第6种技术状态超级电四驱系统接入时车身姿态的不同。

2、在海拔4700米+铺装路面,汉DM充\放电控制策略:

在售的汉DM的驱动技术架构与双擎四驱版唐DM完全相同,性能更高的三擎四驱版唐DM,汉DM没有配备前置电驱动系统,仅保留了最大输出功率(用于发电和启动)25千瓦、15000转/分、液冷散热的BSG启停电机,后置最大输出功率180千瓦的“3合1”电驱动系统(用于驱动)。

实际上,汉DM配置的第6种技术状态超级电四驱系统,虽然性能上不如三擎四驱版唐DM,但是前后驱动桥扭矩分配的更合理(前141千瓦、后180千瓦)、更贴合于高性能传统四驱车的设定模式。

就在不久前,比亚迪通过OTA给汉DM推送了新的“保持电池电量”的功能,具备智能“保电”和强制“保电”两种“行车充电”策略。

从阿里机场至狮泉河烈士陵园的55公里的路途中(海拔从4200米-4700米不等),汉DM的动力电池SOC值设定在70%(最高点)、调节至“智能保电”状态和HEV+ECO驾驶模式。汉DM搭载的这台2.0Ti发动机输出的扭矩优先用于前后驱动桥,并将“非驱动用”的动力经过BSG电机转化为电量存储至动力电池系统。

在匀速行驶过程中,汉DM以前驱模式进行“行车充电”。

汉DM的动力电池SOC值设定在70%(最高点)、调节至“强制保电”状态和HEV+SPORT驾驶模式。汉DM搭载的这台2.0Ti发动机输出的扭矩优先经过BSG电机转化为电量存储至动力电池系统同时,将其他扭矩分配至前后驱动桥。

在加速行驶过程中,汉DM搭载的第6种技术状态超级电四驱模式激活同时,进行“行车充电”。

在HEV+SPORT模式进行全负载加速测试过程中,汉DM的停止进行“行车充电”,全部动/电力均衡分配至前驱动桥和后驱动桥。实际上,将动力电池SOC值调节至70%最高点,既可以通过EV模式获得更好的全电续航里程,而是为后“3合1”电驱动系统提供更充沛的电量,在不同路况均和不同车速都可以四驱模式行驶,获得更好的行车安全保障。

有意思的是,在2015年款唐80、2017年款唐100以及2018年款唐DM,是可以通过“行车充电”功能将动力电池SOC值“充”至70%。在汉DM上,虽然将动力电池SOC值设定为70%,但是通过“行车充电”功能却可以“充”至75%。

相对唐DM的“怠速发电”功能分为8千瓦合4千瓦2个档位设定,汉DM只设定了1个档位的8千瓦“怠速发电”功能。

鉴于整车自重只有2.1吨,2.0Ti发动机+6DCT+BSG启停电机+中置动力电池总成+后置“3合1”电驱动系统的驱动架构,无论短途拥堵的市区早晚高峰行驶,亦或成绩间铺装路面高速旅行,汉DM都可以轻松做到放电效率与驱动效率均衡。

根据不同驱动模式和动力电池SOC至保持模式,驾驶员可以更灵活的选择需要的行驶性能与行车安全的占比。

在市区短途行驶时,可以将动力电池SOC值调节至较低的25%-40%、HEV+ECO+“智能保电”组合模式,行车速度低于35公里/小时电驱动行驶;车速高于35公里/小时2.0Ti汽油机驱动并不将“富余”的动力转化为电量存储至动力电池。在低效率的使用工况,汉DM更倾向于全电驱动降低油耗,2.0Ti发动机补电的设定。

在城际长途行驶时,可以将动力电池SOC值调节至较高的50%-70%、HEV+SPORT+“强制保电”组合模式,2.0Ti汽油机驱动在保持高效率输出扭矩至前驱动桥、转化的电量输出至后驱动桥同时,主动将“富余”的动力转化为电量存储至动力电池。在高效率的适用工况,汉DM更倾向于油电混合驱动保证行车安全同时,2.0T发动机主动补电的设定。

3、比亚迪汉DM动力系统技术状态解析:

上图为比亚迪汉DM的动力舱各分系统技术状态特写。

红色箭头:伺服发动机、BSG启停电机和电控系统循环管路补液壶

黄色箭头:15000转/分BSG启停电机

蓝色箭头:BSG启停电机控制系统

绿色箭头:伺服动力电池的高温散热和低温预热循环管路补液壶

白色箭头:IPB制动系统补液壶

目前在售的汉DM没有配置前置驱动电机,只有最大输出功率141千瓦的前置2.0Ti发动机和最大输出功率180千瓦后置“3合1”电驱动系统,构成了“前油”+“后电”的第6种技术状态超级电四驱系统。

根据不同驱动模式和动力电池SOC至保持模式,驾驶员可以更灵活的让汉DM在行驶性能与行车安全之间选择。换句话说,汉DM在性能与效率之间的均衡,与这台15000转/分、液冷散热、最大输出功率25千瓦的BSG启停电机优质而直接关联。

采用350伏电压平台的比亚迪系BSG启停电机,与其他品牌量产搭载48V电压平台的启停电机有着质的区别。更高的电压意味着发电功率更加强劲,15000转/分的高转速可以将发动机启动转速快速拉高至1200转/分甚至更高,降低顿挫感。

比对秦Pro DM 宋Pro DM、唐DM和汉DM等不同驱动架构车型适配的同一款BSG启停电机使用表现看,行车发电效率从10千瓦至14千瓦,“怠速发电”效率稳定在4千瓦-8千瓦。从比亚迪售后渠道反馈的数据看,这款BSG启停电机与BC系列电动空调压缩机的可靠性异乎寻常的出色。

这台于2018年量产并装车的BSG启停电机由比亚迪自行研发和量产,可以分别用于1.5Ti发动机和2.0Ti发动机,并在秦Pro DM、宋Pro D、和唐DM和汉DM等车型。

伺服BSG启停电机的电控系统,原本是单独设定并配置于2018款唐DM。在2021款唐DM,BSG启停电机电控系统与前置驱动电机电控系统进行了“2合1”整合。

汉DM的动力电池热管理系统由PTC控制模组用于低温预热,由水冷板控制模组用于高温散热,并串联在一套30kPa低压循环管路中。

位于汉DM的车身焊接防火墙位置,并排固定了3千瓦PTC控制模组(红色箭头所指)和水冷板控制模组(黄色箭头所指)。需要注意的是,为了降低热量或冷量的损耗,汉DM的动力电池热管理系统循环管路以及控制模组,全部被设定的更“紧凑”,且缩断了物理长度。

截止2021年4月,比亚迪是国内首款搭载IPB制动系统的PHEV车型。然而,基于相同的IPB硬件,比亚迪和博世联合开发的dTCS搭载在汉EV四驱版上实现全球首发。相比之前传统的TCS牵引力控制系统,汉EV四驱版dTCS的扭矩控制时间加快了20倍,扭矩响应闭环加快了10倍,可最大程度减少车轮打滑量,再次极大程度地提升了汉EV四驱版整车的安全性、高效性、操控性和舒适性。

笔者有话说:

此次在海拔4200米-4700米的西藏-阿里-日土县-班公湖一线,对汉DM适配第6种技术状态超级电四驱系统,前后驱动桥扭矩再分配控制策略的测试十分满意。全负载加速时从EV-HEV过渡点,感受不到汉DM搭载2.0Ti发动机启动的顿挫感。在前驱、后驱和四驱状态的改变是在瞬间完成,在电控系统判定前后桥扭矩进行频繁再分配过程中,只有在复杂路况才可以从操控层面感受到不同。汉DM适配的这台发电功率最高14千瓦的BSG启停电机,在“怠速发电”和“行车充电”效率较三擎四驱版唐DM更高。

作为一家纯粹的中国车厂,“比亚迪坚持构建一个以中国市场为核心、辐射美洲、欧洲、东北亚地区的全球新能源产业链帝国”的野望,符合中国国家利益的发散。逐梦十年的比亚迪,在整个新能源领域的发展完美地契合了国家战略。而打破化石能源高度依赖、打破石油美元对中国经济的束缚也将是未来十年中国经济的核心工作。乘风破浪,如果说这个时代是留给比亚迪们的,更是留给我们中国的。

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