研判：颠覆燃油车的比亚迪DM-i超级混动..的EHS电混系统技术优势

2022-12-28 01:23:09

2021年1月11日，比亚迪发布了全新的DM-i超级混动..。由1台插混专用高效发动机（骁云-插混专用1.5L高效发动机或骁云-插混专用涡轮增压1.5Ti高效发动机），1组由驱动电机和发电机“2合1”构成的双电机EHS电混系统，1组大容量大功率的DM-i超级混动专用功率型刀片电池为主构成。其中，EHS电混系统作为DM-i超级混动的核心系统，一经问世就引起广泛关注。

本文将对比亚迪在F3 DM车型采用的DM技术基础上，历经13年的技术与控制策略持续发展以及车型应用后，最新推出的DM-i超级混动的双电机EHS电混系统的技术状态进行研读和判定。

一、EHS电混系统的技术优势：

高度集成：EHS电混系统由双电机、双电控、直驱离合器、电机油冷系统、单档减速器组成，高度的集成化，相比第一代体积减少30%，重量减少30%。

适配A至C级车型：EHS电混系统可以与骁云-插混专用1.5L高效发动机（最大输出功率81千瓦、最大输出135牛米）和骁云-插混专用涡轮增压1.5Ti高效发动机（最大输出功率102千瓦、231牛米）进行模块化组合。因此，EHS电混系统可以选装132千瓦、145千瓦、160千瓦这3种功率级别的驱动电机以及与之相对应不同功率级别的发电机，适配A级到C级全部车型，配置丰富，方便用户个性化选择。

EHS电混系统的核心技术优势十分突出：搭载超高转速电机，并采用了扁线设计，最大程度降低了电机体积（长度和高度）和自重，提高了转矩密度；减速器采用极简设计提升了传递效率；并且电机采用先进的油冷技术，大幅提高散热效率，使电机功率密度提升至44.3kw/L；同时电控系统搭载自主第四代IGBT技术，电控综合效率高达98.5%。

此前新能源情报分析网连续发布两篇介绍比亚迪自行研发的采用扁线设计、最大输出功率160千瓦的“3合1”电驱动总成（为EV车型适配）。现在用于DM-i超级混动..的扁线设计的驱动电机最大输出功率同为160千瓦、最高转速提高到16000转/分，电机最高效率97.5%。

EHS电混系统中集成的驱动电机和发电机，都因为采用扁线设计，大幅降低体积（特别是长度）而轻松地与骁云-插混专用1.5L高效发动机或骁云-插混专用涡轮增压1.5Ti高效发动机一同“嵌入”发动机舱体。由于驱动电机和发电机在硬件层面进行了集成，减少了能量传递路径，实现了传动效率的高效化。

根据笔者的亲身经历以及公开的信息资料，可以看到，在比亚迪自行研发的电驱动系统目录中，从最初的e6适配的90千瓦级、12000转/分开始逐步提升，至唐EV适配的180千瓦、15000转/分采用IGBT4.0电控芯片；再到汉EV适配的200千瓦、15500转/分采用SiC碳化硅电控芯片。在EHS电混系统中使用的扁线技术电驱动系统，也是基于比亚迪10余年自行研发和量产的多达数十种电驱动系统积累的经验创新而来。

二、EHS电混系统的工作模式及原理解析：

比亚迪的工程师们针对不同使用场景和工况，将EV纯电模式、HEV串联模式、HEV并联模式以及发动机直驱模式的智能切换进行了优化，打造围绕大功率电机驱动和大容量动力电池供能为主、发动机为辅的电混架构，颠覆了传统混动技术以油为主的设计架构。

例如，在亏电情况下，城市工况将以EV纯电模式行驶为主，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（HEV串联模式）行驶，最终99%的工况下是用电机进行驱动。而在亏电状态的高速低负载工况下，发动机处于高效区以HEV串联模式为主（根据行车负载状态，动态调整行车发电功率）；当处于高速超车或者超高速行驶时，采用发动机，驱动电机并联驱动。在该模式下，总成会爆发出极致的动力性能，提供充足的推背感，营造出卓越的加速体验氛围。

又以NEDC工况计算标准为例，在EHS电混系统介入下亏电状态EV纯电模式行驶占比高达70%。在下一步国家要实施的WLTC工况下，亏电时EV行驶占比也会有54%，串联占比28%；综合以上工况可以看出，DM-i超级混动真正做到了以电为主，最大程度获得无限接近纯电般的驾乘体验。

为了让EHS电混系统尽可能多在EV纯电模式行驶，与其配合的DM-i超级混动专用功率型刀片电池装载电量范围8.3-21.5度电。SOC值智能调节区间在20%-70%，至少可以4度电范围内进行调度。由于装载了更多的电量，使亏电工况发动机工作占比更少。另外，DM-i超级混动专用功率型刀片电池的充电功率是普通混动电池的2倍，内阻更低的同时充放电效率优于传统混合动力10%，能量回收率提升至30%，能很快补电。

备注：相对同为以节能为主的日系HEV车型装载的动力电池容量1-5度电左右，可调SOC范围为50%，只能在0.5-2.5度电的范围内进行调度。由于装载电量极少，无论满电状态，还是亏电状态，发动机都要在更长时间运行或用来发电或直接驱动车辆。

在EHS电混系统4种驱动模式中，发动机要么不运行，要么就在高效区间运行用于发电行车、用于充电行车（HEV串联模式驱动车辆同时给电池充电）以及用于直接驱动。在EV纯电模式、HEV串联模式，发动机要么停止运行要么只负责发电，都不会与驱动轮直接关联。所以，比亚迪DM-i超级混动..下的EHS电混系统表现为以电驱动为主，燃油为辅的技术设定。

三、EHS电混系统的传承与突破：

这套EHS电混系统，是起源于之前2008年比亚迪开发的F3 DM的系统，设计围绕着大功率电机驱动和大容量动力电池供能为主、发动机为辅的电混架构。

上图左为F3 DM采用的以发动机为主要动力源的双电机驱动系统及能量流简图；上图右为秦PLUS DM-i采用以电为主的双电机EHS电混系统及能量流简图。

2008年量产的F3 DM以0.8排量发动机持续不断为发电机提供动力，经发电机转化为电量后，或通过驱动电机直接驱动车轮、或经过驱动电机驱动车轮同时将部分“富裕”电量存储至动力电池。也可以通过离合器结合，由发动机直接驱动，并且控制发动机工作在效率最高区域，降低发动机油耗。

而EHS电混系统也是采用双电机串并联架构，发动机和驱动电机各自独立工作，发动机和发电机直连，通过直驱离合器和驱动电机部分连接，可实现EV纯电、HEV串联、HEV并联和发动机直驱四大模式。

受技术大爆发红利影响，秦PLUS DM-i在DM-i超级混动架构下，集成了热效率达到43.04%的骁云-插混专用1.5L高效发动机、以电驱动为主的EHS电混系统、大容量大功率的DM-i超级混动专用功率型刀片电池。在绝大部分行驶过程中，发动机与EHS电混系统内的发电机直接关联，转化的电量用于EHS电混系统内的驱动电机驱动车轮。只有在中高速稳态工况下，发动机才会通过离合器“解除”与发电机的关联，通过单级减速器与车轮直接驱动。

纵向比对，比亚迪F3 DM搭载的发动机运行的区域较广（综合分析可知，发动机的转速区间为从800转/分至4200转/分），为的是提供充足的电量或驱动或行车充电，可以看做是以发动机输出的动力为主的混动技术；比亚迪秦PLUS DM-i搭载的骁云-插混专用1.5L高效发动机运行在预设的38%以上高效区的比例达到70%（发动机转速在2000转/分至4000转/分区间），通过发电机为驱动电机提供电量用于驱动，可以看作是以电驱动为主的混动技术。

笔者有话说：

全新设计、全面升级的EHS电混系统，作为负责动力协调和分配的“大管家”，它拥有双电控+双电机的高度集成化设计，功率大、体积小、重量轻。同时，得益于采用行业领先的扁线技术、油冷技术、自研的IGBT技术等前沿创新科技，电机最高转速达到16000r/min，效率高达97.5%，90%以上高效区占比达到90.3%，峰值扭矩达到了325N・m，峰值功率最高达到160kW，以实力奠定领先行业地位。

高效是EHS电混系统的一大优势，它通过对发动机、发电机和驱动电机的智能功率分配，共同保障DM-i超级混动系统更多的处于高效区内工作。从关键技术到行车模式，我们能够看到“高效”二字在EHS电混系统中贯彻始终。平顺是它的第二个特点，无论用油用电，DM-i超级混动技术搭载EHS电混系统无需换挡，始终在一个挡位下，不给整车行驶过程中任何顿挫的机会，驾乘表现更细腻。可以看出，为了达成DM-i超级混动以电为主的技术设定，EHS电混系统功不可没。

未完待续。。。。

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