深度解析比亚迪DM-i混合动力系统

  • 汽车之家/常庆林
  • 2021-02-04 16:25:14
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DM-i混合动力系统对于比亚迪乃至中国汽车界来说都是一项非常重磅的技术,其包含的电池、电机、发动机以及电控技术都是业界领先的存在。

作者 | 汽车之家/常庆林

来源 | 智享新动力

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2020年,骁云1.5T发动机正式搭载量产车型宋PLUS(参数|询价),在动力性能和热效率上有了飞跃。2021年1月11日,搭载DM-i混合动力系统的秦PLUS、宋PLUS DM-i和唐DM-i开启预售。


作为DM-i混合动力系统的重要组成部分,全新骁云-插混专用1.5L和1.5T发动机正式与公众见面,将搭载在秦PLUS、宋PLUS DM-i、唐DM-i这三款车型之上。这可谓是比亚迪近几年潜心研究成果的集中爆发。


除了混动专用发动机外,DM-i混合动力系统的EHS机电耦合单元以及全新的混动专用刀片电池包等技术同样有着很强的话题性,本文就让我来为大家全面剖析比亚迪这套DM-i混合动力系统的技术内幕吧!

● 各有侧重,DM-p与DM-i混合动力系统的差异

在过去,比亚迪车型混合动力系统的宣传重心更多的是偏重于动力性能,如早期秦的“0-100km/h加速时间5.9秒”和唐的“542科技”(即:0-100km/h加速时间4.9秒,搭载电四驱,百公里油耗仅2升)就是很好的例子。


比亚迪DM-p及其之前三代DM系统的确用性能捕获了不少消费者的眼球,也是其获取订单的突出产品力所在。随着国内汽车消费市场的逐渐成熟,越来越多的消费者购车心态回归理性,开始追捧动力够用,节能效果出众的汽车产品。DM-i混合动力系统正是为了满足这部分消费者需求而推出的产品。其中的i表示的是intelligent,指的是智慧、节能和高效

从参数对比我们可以看到,骁云-插混专用1.5L和1.5T发动机的动力输出参数并不突出,但其0-100km/h的加速性能并不弱,秦PLUS和宋PLUS DM-i能达到搭载1.5T发动机的同级燃油车的动力水平,唐DM-i能达到搭载2.0T发动机的同级燃油车的动力水平。能够实现这样的效果,最为关键的是DM-i系统上匹配的高效电动机。在用户深踩油门提速时,电动机能够和发动机一起对外输出动力,以获得足够好的车辆加速性能;与此同时,由于电动机的介入,使得发动机能够在热效率较高的区间运转,从而降低燃油的消耗。从厂家公布的亏电油耗来看,搭载DM-i系统的车型具备与丰田或本田混动车型正面竞争的实力。


唐DM-i只有在深踩油门时,发动机才会介入工作,整体动力表现算不上劲爆,但可以用充沛来形容,整套动力系统的动力输出和响应性能可满足大部分消费者日常驾驶的需求。如果要我用一句接地气的话来形容这台车就是“开起来不肉,同时又很节油”。

● 发动机技术不走寻常路,把减法做到极致

如果我说比亚迪的电池和电动机技术造诣很深,应该没什么人会有异议。但我说比亚迪的发动机技术很强,那估计我还得展示一些证据来证明我的观点。我认为DM-i混合动力系统的发动机技术设计思路就很特别,很值得我来和大家分享一下。


到了油电混合动力汽车时代,发动机在汽车动力系统之中不再是主角,它有了一个出色的好搭档——电机。电机低扭充沛的特性能够大大地提升车辆起步提速性能,优化用户体验,同时它也能够在较大的范围内分担发动机的负载,从而让发动机尽可能地工作在经济油耗区(特定转速、特定负载的高节油率工况区间)。



混合动力系统中的发动机工作变得更专一,所以在技术配置方面与那些注重性能表现的传统汽油发动机有一定区别。对比着来看,比亚迪DM-i混动系统的专用发动机在技术上就显得相当有特色了。

◆ 骁云-插混专用1.5L发动机

首先我们来聊聊骁云-插混专用1.5L发动机。这款发动机采用了阿特金森循环工作模式、15.5:1的超高压缩比,就这两个技术特性就表明这款发动机走的是高燃效的节油路线。


与阿特金森工作循环及15.5:1的超高压缩比相匹配的并非什么高端配置,而是歧管喷射(也称为“多点电喷”)和进气侧可变气门正时机构(下简称为“VVT”)。和目前市面上主流采用缸内直喷和进/排气侧双VVT发动机相比起来,骁云-插混专用1.5L发动机在技术配置上确实有点落伍。


但我前面也提到了,混合动力发动机作为一个执行机构,工作在部分高效工况区,发动机在该工作区工作不再需要排气侧VVT和直喷系统根据转速和负载来进行复杂的调节。省去这两个配置除了能够降低生产成本外,还能够简化发动机结构,进一步提升发动机的可靠性


这两条独立油轨都安装在进气歧管上,向进气歧管内喷射雾化的汽油。靠近发动机缸盖进气口的喷油嘴主要是为了提升发动机动力响应而设置的,远离发动机缸盖进气口的喷油嘴主要是为了让汽油与空气更好地混合而设置的。


除了对发动机结构做减法外,比亚迪骁云-插混专用1.5L发动机还去掉了启发电一体机,换用电动空调压缩机和电动水泵。这能够进一步降低发动机附件对动力的损耗。由于无需使用皮带驱动发动机附件,比亚迪骁云-插混专用1.5L发动机也就没有附件驱动皮带这个零部件了。


这款发动机采用了集成式排气歧管,有利于实现快速暖机,从而降低润滑油粘度,降低部件运转阻力,最终实现提升节油率的目的。同时,该发动机还采用了分体式水冷系统,缸体和缸盖有自己单独的冷却循环,可按需分配缸体和缸盖的冷却量,可实现快速暖机以及增强高负载工况下的散热能力。

◆ 骁云-插混专用1.5T发动机

看完骁云-插混专用1.5L发动机,我们来看看它的好兄弟骁云-插混专用1.5T发动机。这款混动专用1.5T发动机采用的是米勒循环工作模式,和阿特金森循环一样,它也是一种膨胀比大于压缩比的发动机工作模式(活塞做功行程大于压缩行程)。这款发动机的压缩比为12.5:1,热效率达到40%。




在发动机处于低转速时,缩小面径比,能够提升流经涡轮的废气流速,从而提升涡轮的响应,消减涡轮迟滞现象;发动机处于高转速时,增大面径比,能够降低流经涡轮的废气流速,从而降低排气背压,这有利于降低气缸内的废气残留量,对提升压缩比和燃效有积极意义。



骁云-插混专用1.5T发动机同样去掉了启发电一体机,换用电动空调压缩机和电动水泵,以进一步提升发动机的运转效率,同时也让整机变得更为轻巧。

● EHS机电耦合系统

EHS机电耦合单元采用双电机设计,其中一个电机为驱动电机,另一个电机为发电机。该机电耦合单元能够实现发动机动力和驱动电机动力的串联或并联输出。驱动电机最高转速可达16000rpm,最高效率达到97.5%,效率大于90%的区间占比为90.3%。油冷技术的使用提升了电机散热能力,使得电机的功率密度达到了44.3kW/L。集成在EHS上的电机驱动单元采用了比亚迪自主研发的IGBT 4.0功率半导体器件,电控综合效率达到98.5%。


比亚迪这套EHS系统在设计上传承自F3DM车型上的那套DM1.0混合动力系统。但从动力传递路线图来看,比亚迪EHS系统的工作原理又与本田i-MMD混合动力系统有一定的相似之处。


从目前的试驾体验来看,比亚迪EHS系统的工作逻辑也与本田i-MMD系统很像,中低速主要用电机驱动车辆;高速使用发动机直接驱动车辆,驱动电机作为动力辅助。更详细的试驾体验,请继续关注汽车之家的相关评测文章。

● 更进一步的刀片电池

DM-i混合动力系统的电池包电量在8.3-21.5kWh之间。视车型的不同,电池包内集成10-20个电池单体。大电池单体+无模组设计使得DM-i混合动力系统电池组的零部件减少了35%。



刀片电池采用的是磷酸铁锂电池技术,在安全系数和循环充放电寿命上要优于市场上主流的三元锂离子电池。刀片电池的结构设计有利于进一步提升电池包内部的空间利用率,可以在有限体积的电池包内放入更多的电芯,从而提升电池包能量密度。这使得磷酸铁锂电池与三元锂离子电池在电芯能量密度较量中的弱势得以弥补。


DM-i混合动力系统的刀片电池是全球首款采用脉冲自加热技术的电池,更好的电池加热性能使搭载DM-i混合动力系统的车型即使在寒冷的地区也能拥有始终如一的纯电续航和动力输出表现。


DM-i混合动力系统的刀片电池具有高功率、大容量和低内阻的特点,除了支持3.3千瓦和6.6千瓦的交流慢充系统外,还支持750V 125A的直流快充系统,可在30分钟内把电池电量充至80%。


这种12V磷酸铁锂电池取代的是目前被广泛采用的铅酸型蓄电池。这种新型电池在比亚迪车型上已经应用了5年时间,技术非常成熟,在容量、充放电性能以及寿命等方面都比主流铅酸电池要强,而且由于电池中不含重金属铅,所以也更加环保。

● 全文总结:

DM-i混合动力系统对于比亚迪乃至中国汽车界来说都是一项非常重磅的技术,其包含的电池、电机、发动机以及电控技术都是业界领先的存在。搭载DM-i混合动力系统的车型具备了优于同级别燃油车的动力性能和节油表现、支持快充技术,同时其售价将进一步下探至与燃油车看齐。这一方面在推动着中国汽车行业的技术升级,另一方面也是在为我国能源结构的变革贡献力量。可以预见,中国的传统燃油车的市场将进一步被压缩,混合动力汽车的占比将稳步攀升。技术革命必将导致市场重新洗牌,或许只有像比亚迪这样注重技术研发、走在时代前沿的企业才能在市场上立于不败之地。