深度:研判比亚迪秦PLUS晓云-混动专用1.5发动机技术状态

2021年1月11日,比亚迪发布了在全新的超级混动DM-i平台的秦PLUS和宋PLUS。由1台采用阿特金森循环技术的骁云-插混专用1.5L高效发动机(直列四缸、最大输出功率),1组由驱动电机和发电机进行集成、“2合1”驱动电机和发电机控制系统总成构成的EHS电混传动系统(E-CVT),1组具备脉冲式低温预热功能和制冷式高温散热功的超级混动功率型专用刀片电池系统构成的超级混动DM-平台。

以电驱动为主、燃油驱动为辅的秦PLUS全系车型售价为10.78-14.78万元。比亚迪通过DM-i平台的引入,让全电驱动续航里程55-120公里(超级混动功率型专用刀片电池电池装载电量8.3-21.5度)、百公里综合油耗3.8升、最大续航里程超过1100公里,在充沛动力储备基础拥有极高的NVH效能同时,以“电为主的混电技术”的秦PLUS,无论在售价还是性能彻底颠覆了燃油车的市场优势。

在预售发布会之后,新能源情报分析网对秦PLUS进行了一个简短的实际道路测试。在室外温度15-20摄氏度的深圳坪山区,以载荷3人的状态围绕附近的城乡联络线、城市快速路以及高速公路,尽可能的模拟真实上班通勤用车场景。全部测试中,最高车速接近110公里/小时,进行了“全油门”加速完成超越前车、频繁制动与加速和匀速低负载行驶的操控动作。

需要注意的是,在开始测试时,动力电池转载电量33%。在加满燃油后,小记续航里程清零、动力电池SOC至设定为25%,即以“亏点”状态而非“满电”状态进行油耗测试。在完成全部实际道路测试后,这台EV续航里程120公里的秦PLUS的综合油耗为3.7升/百公里。

新能源情报分析网将对3.8升/百公里油耗,基于DM-i平台的秦PLUS搭载的晓云-插混专用1.5发动机的技术状态研读和判定,并在后续文章中对EHS电混系统和专用刀片电池系统技术状态持续报道。

简短测试时,不仅仅要对综合路况行驶的油耗进行记录,还要感受在亏电状态行车时NVH的表现状态。需要说明的是,新能源情报分析网主要聚焦于电驱动技术、动力电池热管理控制策略以及多种环境的充放电效率等一系系列,可以用“可见”的标准进行衡量的技术。对于NVH这种驾乘体验和评判标准,与个人主观层面意识态度存在太多关联。

不过,在亏电状态进行加速和匀速行车测试过程中,匀速行车时,根据动力电池装载电量SOC值,这台晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机如果不启动,以纯粹的物理层面的EV模式行驶,NVH表现的与电动汽车几乎没有区别。在加速行车时,晓云-插混专用1.5发动机启动,或与发电机和驱动电机关联或直接驱动车轮,NVH表现有所降低。但是,在加速行车带来的风噪“弱化”了一部分晓云-插混专用1.5发动机启动发出的噪音。

无论如何,秦PLUS在晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机启动时产生的震动,都远远小于理想ONE搭载的那台直列三缸1.2T发动机产生的震动。

基于DM-i平台的秦PLUS之所以可以获得3.8升/百公里综合油耗(官方宣传),是通过搭载晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机、EHS电混双电机系统、以及为DM-i平台制造的专用刀片电池具备的燃油端高效率、传动端高效率和储能端的调节综合而来。

比亚迪官方宣称,基于DM-i平台的秦PLUS具备EV模式、HEV串联模式、HEV并联模式和发动机直驱模式(上图为秦PLUS处于HEV并联模式)。

在EV模式中,这台晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机停止工作,由超级混动功率型专用刀片电池系统输出电量至驱动电机(物理层面的EV驱动模式)。

HEV串联模式,晓云-插混专用1.5发动机启动并与发电及关联输出电量,1路至驱动电机、1路至刀片电池(表象层面的EV驱动模式)。

HEV并联模式,晓云-插混专用1.5发动机启动并与发电及关联输出电量至驱动电机,不向动力电池输出电量用于存储(表象层面的EV驱动模式)。

发动机直驱模式,晓云-插混专用1.5发动机启动与发电机通过离合器脱离,经过单机减速器直接驱动车轮(物理层面的燃油驱动模式)。

在秦PLUS的4种行车模式中,由3种行车模式归属于物理层面和表象层面的EV模式,1种行车模式为物理层面燃油驱动模式,这就解释了比亚迪宣称的“以EV模式行驶为主,81%的工况发动机停止运行,18%的工况发动机处于高效区串联行驶,最终99%的工况下是用电机进行驱动”。

实际上在测试中,在EV模式、HEV串联模式、HEV并联模式和发动机直驱模式之外,又发现了2种行车模式。这2种新的行车模式,都是在发动机直驱模式中出现。援引随车工程师的解释,在将DM-i平台与秦PLUS进行结合的时候,根据车辆自重、晓云-混动专用1.5发动机、EHS电混系统(发电功率与驱动功率比例)、功率型专用刀片电池装载电量进行精密适配。

为了获得最高的行车效率,就要进行更精准的实际道路行驶与台架模拟测试数据的积累。最终,在4种行车模式基础上适配多个“榨取”效率(降低油耗和电耗)的行车模式。

新发现的行车模式1:在发动机直驱同时,轮端负载处于一个更低的状态,向动力电池进行反向充电。

新发现的行车模式2:在发动机直驱同时,动力电池向驱动电机提供电量用于充电。

然而,从物理层面看,在HEV串联模式、HEV并联模式和发动机直驱模式中,晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机都在启动,或用于发电、或用于驱动。换句话说,秦PLUS具备的3.8升/百公里油耗和最大1100公里续航里程的表现,与热效率达到43.04%晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机有着紧密关联。

上图为秦PLUS的前部动力舱诸多分系统细节状态特写。

黄色箭头:晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机

蓝色箭头:EHS电混系统(双电机集成、双电控集成)

红色箭头:发动机和EHS电混系统共用的高温散热循环管路

白色箭头:不能确认用于什么分系统伺服的循环管路补液壶

根据已知信息,比亚迪发布了2款晓云系列插混专用发动机,1种这台直列四缸1.5升排量、15.5高压缩比、阿特金森循环、25%宽泛EGR、分体冷却、超低摩擦技术。为了与EHS电混系统适配,进行全面的电子化,并自行开发出专用电控系统(ECU)。

上图为基于DM-i平台秦PLUS的发动机电控系统(ECU)。

上图为比亚迪以往量产车上适配的不同发动机电控系统(ECU)实物特写。

红色箭头:燃油车型配置的发动机电控系统

蓝色箭头:为PHEV车型配置的发动机电控系统

从2009年开始,比亚迪全面采用自行研发的电控系统,用于0.8排量、1.5排量、2.0排量和2.4排量自然进气发动机,1.5Ti和2.0Ti发动机;DM1.0、DM2.0和DM3.0以及DM-i平台下PHEV车型发动机。

至2021年,比亚迪是全球范围唯一家具备原创研发和量产不同类型发动机电控系统、DCT电控系统、EHS电控系统、BMS电控系统以及整车层面控制系统的中国本土车厂。

目前比亚迪发展出4代DM技术平台,DM1.0平台为直列三缸0.8排量发动机+单独设定的双电机传动系统;DM2.0平台为直列四缸1.5Ti发动机+干式6DCT和前置驱动电机传动系统、DM3.0平台为直列四缸2.0Ti发动机(也有1.5Ti发动机适配)+湿式6DCT、350伏BSG启停电机和前置驱动电机传动系统;DM-i平台为晓云系列插混专用系列直列四缸1.5(T)发动机+EHS电混(发电机+扁线电机)传动系统。

DM-i平台是在比亚迪早期的DM1.0平台基础上对发动机、传动系统以及电池系统大幅改进而来都是以节能为技术牵引点;DM2.0和DM3.0走的时候以性能为牵引点,与DM1.0和DM-i平台截然不同的技术侧重点。从技术状态看,DM-i平台下的晓云系列插混专用发动机进行了更彻底的高效化和电动化。

上图从左向右排列的是晓云-插混1.5发动机、1.5Ti发动机和2.0Ti发动机。

绿色箭头:晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机曲轴输出端,取消了皮带、涨紧轮以及14伏发电机

红色箭头:用于DM2.0平台的1.5Ti发动机曲轴输出端,配置了皮带、涨紧轮和14伏发电机

蓝色箭头:用于DM3.0平台的2.0Ti发动机曲轴输出端,配置了皮带、涨紧轮和15000转/分液冷高电压BSG启停发电机

前文提及,晓云系列插混专用发动机,引入了多种新技术和控制策略为的是与EHS电混系统配合以提高效率。

红色箭头:集成的电子水泵

白色箭头:缸体

绿色箭头:缸盖

蓝色箭头:降温后的冷却液经过电子水泵流入路径

黄色箭头:经过电子水泵泵压,向缸体和缸盖输出经过降温的冷却液流出路径

上图为插混专用直列四缸1.5排量发动机侧向特写。

红色箭头:与进气歧管一体化设定的气门室罩盖(ABS复合材质)

黄色箭头:缸盖(铝合金材质)

蓝色箭头:缸体(铝合金材质)

绿色箭头:油底壳(铝合金材质)

晓云-插混专用1.5发动机才用了阿特金森式循环技术以提高热效率。为了达成更高的做功效率,比亚迪的工程师选择从材料、工艺和控制层面入手。

材料方面,由ABS复合材料制造的一体化进气歧管与气门室罩盖,获得更好的轻量化与密封能力。

工艺方面,缸盖和缸体进行精准分层散热技术(两个分系统的热平衡点不同),活塞(活塞环)与缸筒低摩擦技术,获得更精准的燃烧热效率。

控制方面,引入的25%宽泛的EGR废气在回收技术,对进气温度降温技术,还是寻求更高的燃烧效率。

相对比亚迪DM1.0、DM2.0和DM3.0平台下适配的不同型号发动机,虽然在持续不断的向前进化,但是都是以提高燃烧效率为主,而没有以彻底的电动化为前提达成高效化。

DM-i平台下的晓云-插混专用1.5发动机彻底取消了发动机本体的发电机(DM2.0平台1.5Ti发动机用的是14伏发电机、DM3.0平台2.0Ti发动机用了的时候15000转/分液冷350伏BSG启停电机)与EHS电混系统(内置最大输出功率60-90千瓦使用扁线绕组技术的发电机)。

上图为秦PLUS在测试完综合油耗以后,开启驾驶舱空调制暖模式后,前部动力舱内各分系统温度状态比对特写(热成像摄像机拍摄)。

蓝色箭头:晓云-插混专用1.5F发动机本体最高温度80摄氏度)

绿色箭头:EHS电混系统42摄氏度左右(顶部由保温材料覆盖)

黑色箭头:发动机+EHS电混系统共用的散热管路补液壶表面温度约为75摄氏度

白色箭头:未知某分系统循环管路补液壶表面温度约为25摄氏度左右

上图为秦PLUS的前防火墙与晓云-插混专用发动机之间空调管路和驾驶舱暖风管路,热成像对比特写(先开启驾驶舱空调制暖模式后切入驾驶舱空调制冷模式)。

红色箭头:从发动机循环管路引入驾驶舱空调制暖系统的管路(带有热量的冷却液)

绿色箭头:从电动空调压缩机经过膨胀阀体引入驾驶舱空调制冷系统的管路

有意思的是,基于DM-i平台的秦PLUS首次适配超级混动功率型专用刀片电池。这套超级混动功率型专用刀片电池不仅具备直流快充功能,还才用了全新的脉冲低温预热功能和来自电动空调压缩机的制冷高温散热功能。

结合,晓云-插混专用直列四缸1.5排量发动机、EHS电混系统和超级混动功率型专用刀片电池,秦PLUS的热管理控制技术和控制策略完全有别于在售的2021款唐DM和汉DM,甚至是汉EV。

笔者有话说:

本文重点介绍晓云-插混专用1.5发动机上获得更高效率,最关键的技术就是通过电子水泵为缸盖、缸体和EGR(废气进入进气道)的温度进行单独降温。实际上,在晓云-插混专用1.5发动机的热管理控制效系统的复杂程度与可靠性,都是比亚迪在过去20年间量产的不同类型车辆不断积累而来。

秦PLUS之所以能够拥有3.8升/百公里油耗和最大1100公里的综合续航里程优势,是基于DM-i平台所带来“红利”。在DM-i平台下的动力、传动和电池系统的技术提升,不再是以往比亚迪车型采用的迭代式提升,而是“质”的进化。后续将会对EHS电混系统的技术优势进行研读和判定

新能源情报分析网评测组出品

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