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干货 | 一篇看懂「比亚迪DM-i混动系统」的「电驱变速器」
来自:电动邦
作者:王元祺
2023-01-28 11:18:03
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没废话,图多,求三连!

■ 比亚迪E-CVT的结构——简约不简单

「比亚迪DM-i混动系统」(后简称「比亚迪DM-i」)的核心「EHS」(Electric Hybrid System电混系统)是一套主要以电驱为核心的混动系统。而「EHS」的核心组件则是「电驱变速器」(可以称为「E-CVT」或是单档的「DHT」,我们后文暂时用『E-CVT』指代该组件。)

「E-CVT」总成主要由用于驱动的「P3电机」、主要用于发电和调整「发动机」转速的「P1电机」、「电机控制器」以及一套「机电耦合机构」等组件构成。

「E-CVT」的轴向结构大致可以被分为2部分:

  1. 「机电耦合机构」包含的「单级减速器」和「离合器」被平行布置;

  1. 两个「电机」在「机电耦合机构」的另一侧,同样被平行布置。

「比亚迪DM-i」的「E-CVT」最大的特点是简约,没有复杂的「变速机构」,不过我们可以从后面的工作模式中,看到简约而不简单的地方。

 比亚迪E-CVT的组件连接——简单易懂

相对简约的结构,所以「E-CVT」的组件连接逻辑就很好理解:

  • 「P1电机」与「发动机」耦合,两者与「离合器」连接;

  • 「输入2轴」通过传动齿轮直接与「输出轴」连接,故此,「P3电机」靠近轮端。

■ 比亚迪E-CVT的动能走向——二入一出

从组件连接可以看出,2根「输入轴」分别接收来自发动机端和P3电机端的功率。

以纯电驱动为例,「P3电机」的功率从「输入2轴」直接到达「输出轴」,最终到达轮端。

而「发动机」直接驱动时,功率从「输入1轴」到达「输出轴」,最终到达轮端。

在两个动力源同时输出时,「输入1轴」和「输入2轴」上的功率汇总在「输出轴」最终到达轮端。整体来说,动能的流向就是「二入一出」十分的清晰明了。

此外,「E-CVT」给到发动机直驱的挡位只有一个,「齿比」大约是传统手动变速器的5~6挡,也就是说「发动机」在60km/h后才可以直驱。所以,接下来就没有机械挡位变速原理的介绍。

不过这并不代表整套动力总成不能变速,而变速的原理主要低速时是依靠电控来调节「P3电机」的输出功率,中高速时依靠调整「发动机」的转速,而加速时,依靠对两个动力输出源的功率进行共同调整。那么接下来就通过工作模式的讲解来具象化上面的这些变速原理。

■ 比亚迪E-CVT的工作模式——电驱为主

比亚迪的「E-CVT」主要提供了纯电模式、串联模式、发动机直驱模式和并联模式和能量回收这5种主要模式。那么接下来,我们仍以日常生活场景为例,比如从公司回家的场景:

当发动汽车时,「P3电机」从「刀片电池」中获取电能,直接驱动汽车开始行驶,「P3电机」在低速下能提供较大的扭矩,而且噪音小,没有发动机那样的抖动。当我驶出公司所在的园区后,「P3电机」的功率随着我对动力的需求增大而不断提升。此时,处于纯电驱动模式。

当我在城市中低速的道路行驶时,系统基本会让「P3电机」持续驱动车辆,当「电池」的SOC降低到一定阈值时,「发动机」便会启动,但此时「离合器」一般会断开,「发动机」带动「P1电机」进行发电,为「P3电机」补充供电。

接下来有一段高速路需要跑,对于高速巡航的路况,由于「发动机」驱动的效率高于「电机」的驱动效率。故此,「离合器」闭合,「发动机」的动力直接作用于车轮。此外,「P1电机」和「P3电机」随时待命,在「发动机」直驱功率有富余时,及时介入将能量转化为电能,存储在「电池」中,提高系统的能量利用率。

此时,前方出现了一辆速度较慢的货车,我想在高速巡航的情况下,进一步提速,所以深踩加速踏板,系统则会检测到动力需求还在提升,并可能会让「发动机」脱离最佳的工作区域,故此,系统会让「电池」给「P3电机」供电,进入全动力源输出的并联模式。

现在我将从高速路会到城市低速路段,在匝道口需要进行减速,当我们踩下制动踏板时,系统进入制动能回收模式,此时轮端的制动能通过「P3电机」进行回收。

回到城市低速路况后,由于个人『暴脾气』的驾驶习惯,造成了「电池」SOC快速下降,「电池」急需补能。此时系统会保持「发动机」在经济的工作区域继续全功率工作,「P1电机」的发电功率随之提升,在为「P3电机」供电的同时,也为「电池」补能。

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在多种工作模式的动态切换中,我回到了所住的小区,当我们驻车时,同样可以选择怠速充电,不过,我觉得有一根自己的充电桩会更好一些。最后,总结了一张工作模式的基础原理表,供大家参考。

■ 总结

1. 「比亚迪DM-i」的「E-CVT」的结构最大特点就是一个字——『简』,没有复杂的「多挡位变速机构」,将更多结构重量留给功率更大的「电机」和「PHEV电池」;

2. 「比亚迪DM-i」的工作模式也有一个比较大的特点——电驱为主,得益于比亚迪在三电技术方面的技术积累和生产成本优势,所以,系统将大部分路况都标定为纯电驱动,「发动机」进作为「增程器」带动「P1电机」发电。

最后插一句题外话,解释一下评论区部分小伙伴的对于工作模式理解上的小误区。

目前专栏对『工作模式』的解释,已经从之前的单一模式介绍,转向通过场景化的实际体验来解释,可能之前大家觉得混动系统的某一个『工作模式』对应的是一种单独、固定的路况,规则是单一而固定的,这是我解释方法的不当造成的,是我的锅~~

而实际驾驶过程中,系统的工作状态是动态地、实时地在各个工作模式里切换,而切换的逻辑又是根据「电池」的SOC状态、加速踏板的踩踏力度(即转扭的需求)等诸多因素来决定。

简单地说:结构(构型)被设计出来就是固定的,工作模式的标定是控制的框架逻辑,而最终的控制是实时、动态、变化的。


PS:本文所有带IP形象的自制图表皆为原创,请勿转载。







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