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比亞迪:其全球首款八合一電驅,是徒有其表還是又一個創新?

比亞迪:其全球首款八合一電驅,是徒有其表還是又一個創新?

弗迪動力八合一電動力總成

9月份的比亞迪銷量成績再次走強,同比環比雙增長、DM/EV車型平分秋色,亮點不可謂不多。而其中有一個點可能在錦簇花團中顯得沒那麼出眾:海豚首月銷量3000臺。作為e平臺3。0的首款車型,海豚的到來其實意味著很多新的開始,而八合一電驅的首次量產搭載就是其中一大亮點。這個號稱全球首款八合一電驅比起最近高頻提及的三合一電驅厲害在哪?是徒有其表還是又一個創新?今天就來為大家解讀這項技術。

比亞迪:其全球首款八合一電驅,是徒有其表還是又一個創新?

在為大家講解八合一電驅之前,我們先來了解下電驅是什麼,為什麼要做成X合一的整合化方式。電驅系統是純電動汽車的核心,你可以粗淺地理解為類似於燃油車上的發動機的作用,它主要包含了高效能動力電機、電力電子控制單元和減速器等部分。

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圖片源於網路

而所謂的三合一、四合一乃至比亞迪的這套八合一電驅,本質上都是電驅整合化設計的範疇。隨著新能源車技術的快速發展,新能源車擁有越來越多的功能和更好的效能,電驅整合化也為了最佳化效率、能量密度等引數而快速發展著。

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最初的電驅系統不存在整合化設計,驅動電機、電控系統、減速器等部件均單獨佈置,各部件之間透過線束等連線件進行連線,從而導致當時的驅動系統十分冗雜。而隨著技術壁壘的逐漸打破和技術成熟度的不斷提高,目前各大主機廠已將電驅系統的深度整合化作為三電系統重要發展方向之一。

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當前量產的純電動汽車領域中,三合一電驅已經成為主流,其將電機、電控系統和減速器整合在一起,根據車輛的型別將其與車橋相結合或提供更加輕巧的三合一電驅系統,在電機轉速、電能轉化效率、機械空間緊湊化、線束精簡化等方面都起到了很大的作用。

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在海豚上的這套八合一電驅融合了驅動電機、電機控制器、減速器、車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器、電池管理器八大部件,可以看到在傳統三合一電驅的基礎上,e平臺3。0的八合一電驅還集成了由“車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器、電池管理器”組合的五合一電驅模組,實現了更深度的整合能力,也實現了軟、硬體端雲深度融合。

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在瞭解完電驅系統是幹什麼的之後,我們來了解下八合一電驅的八個功能區都各自分別負責什麼功能。

1. 驅動電機

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驅動電機和燃油車上的發動機一樣,它的作用是將電池的電能轉化為機械能,透過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。它承擔著電能轉化和充電的雙重功能。它由由電機、旋轉變壓器、溫度感測器、冷卻迴圈水道和殼體等組成。

2. 電機控制器

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電機控制器是透過主動工作來控制電機按照設定的方向、速度、角度、響應時間進行工作的積體電路。根據檔位、油門、剎車等指令,將動力電池所儲存的電能轉化為驅動電機所需的電能,來控制電動車輛的啟動執行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態,或者將幫助電動車輛剎車,並將部分剎車能量儲存到動力電池中。

3. 減速器

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電機和發動機一樣都是高速旋轉的機械部件,其單位是5000轉/分鐘,而車輪的轉速相對而言是低速度的。想要把電機的高轉速匹配成車輪旋轉的轉速必須要透過減速器來降低轉速、增加轉矩。因此熟悉電機的朋友經常看到的所謂傳動比或者速比的概念,說的就是:(傳動比)速比=電機輸出轉數÷減速機輸出轉數

4. 車載充電器

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車載充電器的功能是調整輸出電壓,它採用功率半導體器件作為開關元件,透過週期性通斷開關,控制開關元件的佔空比來實現。

5. 直流變換器

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直流變換器,也稱DC-DC變換器,它是將一個直流電壓轉換成負載所需的直流電壓的轉換器,也就是將電池儲存的直流電壓轉換為驅動電機驅動車輛所需的直流電壓。

6. 配電箱

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車載高壓配電箱顧名思義是高壓電的分配用,當動力電池上電後高壓電首先進入到高壓配電盒內,透過配電盒內的分配線路給需要高壓的系統供電,比如,MCU,DC/DC,空調等需要高壓的元件,它是電控總成的核心部件。

7. 整車控制器

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整車控制器即動力總成控制器,它連線加速踏板、控制電機控制器、電池管理系統、直流電壓變換器DC/DC、電動助力轉向系統EPS、真空助力系統、空調系統、組合儀表。整車控制器能夠統計整車所有電氣裝置的功耗,對比動力電池能夠提供的電量,根據功率模型計算結果,輸出控制器指令訊號至電機控制器,電機控制器調整牽引電機地轉矩值。

8. 電池管理系統

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電池管理系統的英文簡稱可能有部分朋友比較熟悉:BMS。它經常出現在廠家的宣傳資料裡,它的作用是在擁有數千個電芯的電池系統裡,監測每一個電芯、精確評估每一個電芯並且高效管理每一個電芯,確保所有電池保持一致的良好狀態,才能實現系統的高效能、長壽命和安全執行。

比亞迪:其全球首款八合一電驅,是徒有其表還是又一個創新?

1. 電驅體積重量降低,更加簡約

透過外部高壓濾波器共用、外部介面濾波電路共用、高壓取樣共用等多部件共用,同時系統DC、OBC深度整合、配電深度整合、變壓器和電感整合、VCU/BMC/MCU晶片整合,可節省一路H橋和變壓器、節省大量高壓線束、磁模組體積縮小40%。能夠實現整體體積降低16%,重量降低10%。

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這樣可以讓電驅系統更不佔地,各部件之間的連線件大大減少,所以對於整車佈局更有利,一定程度上提升車內空間利用率,降低生產維護成本。另外這種模組化的設計也能讓它滿足前驅、後驅和四驅等不同架構,助力整車佈置。

2. 效能更強:百公里加速2.9秒,續航里程>1000km

從整個系統層面進行效率最佳化設計,高效率匹配,使傳動比、電流、電機輸出形成極致效率。比如其採用的高效扁線電機設計,效率高達97。5%。相比傳統圓線電機,裸銅槽滿率可提升20%~30%,有效降低繞組電阻進而降低銅損耗,輸出更高的功率和扭矩。同時相對於圓線,扁線形狀更規則,在定子槽內緊密貼合,與定子鐵芯齒部和軛部更好接觸,降低槽內熱阻,熱傳導效率更高,進一步提升電機峰值和持續效能。

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自主研發SiC電控比矽基半導體器件損耗減少70%,擁有更高的最大結溫、更小的材料熱阻係數,同時軟體採用升載頻控制策略,無論在最大輸出功率還是續航里程上都有顯著的優勢。同時減速器採用低摩擦軸承、油封的設計與匹配;最佳化提升齒輪的潤滑路徑及結構;電源運用高效散熱技術。其匹配寬溫域高效熱泵系統,即使在-30℃的極端天氣下依舊可以正常工作,讓車輛的低溫續航里程最高提升20%。

整個系統層面各個細節的最佳化實現的結果就是:驅動系統工況效率超89%,從86%提升到89%,雖然只是3%的變化,但卻克服了很大的技術難度。百公里加速快至2。9秒,續航里程最大可突破1000km。不要忘了這是基於磷酸鐵鋰材質的刀片電池實現的,天生具備能量密度不足和低溫續航衰減嚴重劣勢的磷酸鐵鋰電池能夠將續航里程突破1000km確實很厲害。

3. 支援高電壓平臺快充

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之前為大家專門解析過高電壓策略的快充技術,高電壓是整車實現超快充的主流路線,在800V架構下可支援2C以上的充電倍率,這套八合一電驅可匹配800V高電壓平臺,選擇以更低阻抗實現高耐壓的SiC功率器件,泵升充電樁電壓、寬SOC大功率充電、實現充電5min,最大可續航150km。因此e平臺3。0是具備不錯的技術展望能力的,未來800V快充普及後車輛無需改造可以直接支援。

4. 平臺可拓展性、可移植性更強

這套技術採用高安全高可靠性動力域控制器技術,分散的硬體之間可以實現資訊互聯互通和資源共享,軟體可升級,硬體和感測器可更換和功能擴充套件。採用新型隔離通訊技術、多重網路加密技術、電芯實時監測預警技術,架構滿足ISO 26262和ISO 21448等標準。完成運算、動力和能量的分配,實現整車的各項智慧化功能,增強了平臺的可拓展性,可移植性。

5. NVH表現更好

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八合一電驅採用全新的整合技術路線,其配套的熱管理、NVH、EMC搭載全新的模擬平臺,其最大轉速可實現16000r/min,但系統噪音低於76dB。

總結:

從比亞迪e平臺3。0的八合一電驅的技術特性和效能優勢也能看出未來整合化電驅系統的發展趨勢:電機高速化、多檔減速器、平臺化設計。。。隨著新能源車產業的不斷加速,未來新能源車還將迎來更多的改變。

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