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比亞迪第五代 DM 技術油耗低至 2.9L 每百公裏,再破紀錄,怎麽做到的?

2024-05-29推薦

2021年比亞迪釋出的第四代DM技術,實際上已經相當不錯了,發動機43.04%的熱效率在發動機停滯的今天,已然是第一梯隊,且整車油耗擊破4L以後,到了3.8L,已經是大家常規意思上的「業內前沿」了。

但第五代DM還是來了,而且帶來了2.9L這個數碼。

如何做到的呢?

這個系統實際上應該說是「全方位的提升」---聽起來很空泛,但不難理解:任何單一的技術細節,都無法造成顯著的成績提升,到了這個時候,必須是審視「每一個細節」,在所有環節都做到極致,才能在宏觀上體現出跨越式的提升,這對於「高屋建瓴」的思維和全域視角要求是極高的。

於是,發動機,電池,電機,電控都發生了對應的變化。

這代技術讓我覺得最有趣的第一件事在於,當我們說混動是「把常規動力的研發成本,讓渡給三電」的時候,比亞迪拿出了發動機---大家已經很久沒有聽到這個東西了對吧?事實上今天說發動機,和當年說發動機完全不是一個意思。

當年說發動機是因為當年發動機是心臟,今天發動機充其量只能是「左心房」。包括今天主流的幾台增程車型,其發動機實際上是燃油時代的作品,要讓它們來適配「混動」,多少有種鞋子不合腳的問題。

在比亞迪DM構型為代表的插混技術裏頭,非常講究Dedicated Hybrid,混動專用發動機DHE就是其中的一個課題。DHE在混動構型下的開發思路非常粗暴:「成本用在刀刃上,難以提升熱效率的前提下,要做好三電,發動機盡量降本」,這會帶來一個問題,發動機無法透過附件、外圍系統來降低機械損失。

但是DHE要講究熱效率呀!這是燃油真正的源頭。但為什麽合資品牌基本上從熱效率42%開始,基本上都停止研發了呢?因為從42%起步往後,每一步,都有很大的代價。

例如EGR,回收尾氣進入氣缸,透過惰性氣體降低缸內溫度,從而抑制爆震,在汽油機上是非常典型的節油技術,但是這一套系統少說七八百塊成本在裏頭。而且在向上突破的過程裏,形態從高壓EGR變成了低壓EGR,會隨之帶來冷凝、腐蝕、響應性不足等多種問題。

又貴又難吃。

第五代DM技術,直接投擲了46.06%---這才是事實上當晚最恐怖的數據。

用3件事來解釋這個數據的恐怖之處。

  1. 從熱效率在34%左右開始,國際汽油機的熱效率提升,一代大概是2-3%,但發動機的開發周期,一代基本上要歷經4-5年,也就是說平均一年不到1%。而比亞迪投擲43%是2021年,2024年拿出了46.06%,只能說這是「中國速度」了。
  2. 目前全球喊出發動機熱效率達到46%以上的,不出三家,而在量產車型上完成實裝並且馬上上市的,只有比亞迪。
  3. 46%要更進一步,必須用預燃室等極其苛刻的燃燒技術,成本、可靠性都有極大問題,它和可變壓縮比技術一樣理想而又美好,但往往束之高閣。也就是說,46%可能就是能夠實際量產的最優解了,除非更換為氫能源燃料,否則我們也許很難看到更好的機器了。

46.06% 的亮相,我認為是在燃燒上取得了一定的突破,且一定程度上解決了EGR的問題,另外由於規模效應的存在,三電的成本下來了,於是返璞歸真了,可以在發動機上可以適當放開成本做一些工作,最終得到了這個數據。

也就是這台46.06%,直接奠定了2.9L百公裏虧電油耗的基礎。可以說,今天大家咬咬牙要進入3L都不是問題,但是要跨越進入2L時代,沒有這個46.06%,不太行。

另外,偏偏「本來效率就不低的三電」,也沒有落下:電機效率最高97.7%,最高傳動效率98.5%。以及整車的控制模組VCU,發電模組BDC,PDU、OBC、DC/DC、驅動模組等等,在動力域上完成七合一的全部整合,電控的效率98.9%

你說這種高到天花板的效率說了有啥意思?

另一件我覺得有趣的事情在於,超越於「動力總成視角」的「整車視角」。

前一段時間剛好講過了比亞迪的「整車智能」,實際上就是前面提到的「整車視角」,盡管表面上大家做的工作差不多,但是有沒有這樣的「視角」,在結果上往往容易出現降維打擊式的差異。

於是相比於整車智能的概念,我認為第五代DM技術也可以說是「整車節能」。

除了動力總成以外,風阻和整車熱管理上也做了很多工作---公告油耗,是工信部用來統一口徑的客觀說法,但是大家在經常在討論說「真實油耗」在實際場景裏的差異,本質上就在於自己怎麽用,而空調不論在夏天、冬天,都是引起這個差異的關鍵之一。

釋出會上展示的多次測評,甚至做到比公告油耗更低,我看到許多人在問「空調開啟了沒有,是怎麽開的」,都指向這個話題---也許空調的節能對迴圈油耗沒有太多幫助,但是否做好這件事,才是決定你真實體驗的存在。

以及,空調在插混車型上的意義,還不僅是「乘員艙」而已。

鋰電池充放電的過程,本質上是鋰離子的可逆變化,它不斷地跑出房子外面,又跑回到房子裏面,對電池來說,最佳的工作溫度是在20-30℃的區間。高於或者低於這個溫度,都會對它進進出出的過程產生影響,要麽導致過熱,最終引起自燃,或者鋰離子被「抓住了」,再也無法跑來跑去參與迴圈,從而導致容量下降。

環境溫度高於30℃的時候怎麽辦呢?常規的液冷系統,水溫最低也是和環境溫度持平的---於是你想到的,用空調冷媒給電池冷卻。

環境溫度過低怎麽辦呢?需要透過種種方式給電池加熱,而如果用冷媒直接加熱電池是非常難以控制的事情,因而過去圍繞在電池周邊的,是水。

液冷技術系統設計簡單,均溫性較好,也容易控制,但實際上能量轉化路徑是比較長的---它只不過是一個媒介,冷卻的時候電池的熱量傳遞給水,水給冷媒,冷媒再給空氣;加熱的時候外部熱源給到水,水傳遞給電池。

你能知道這種長而又長的能量傳遞路徑,指向了效率低。

而刀片電池,從2021年開始,用的就是冷媒直冷了---五代DM技術還在這基礎上做了進一步升級,透過冷板的流道設計,均溫性大幅改善,以及撇開了常規的「看傳感器溫度多少就做什麽調整」的簡易控制,基於傳感器構建了一個比較完整的物理模型,對熱管理內部系統的狀態做了相對完整的復現。

簡單說,就是你不僅僅在簡單地根據女朋友的臉色做反饋了,而會開始根據她的每一個表情、每一句話,分析她今天遇到了什麽,發生了什麽事情,每一句話背後的意圖是什麽,最終針對性地,做一些事情,讓她開心。

對應到熱管理上,其實就是獲得了主動調節換熱量的能力---這一個環節就足足降低了34%的能耗。

另外在冬季的時候,新能源續航不行的原因除了電池活性不行以外,也有「花費巨大的熱量去加熱電池,同時加熱乘員艙,額外消耗能量」的問題。而目前比亞迪是能夠透過復用電控/BDC,脈沖高頻電流激勵來實作自加熱,溫升速度提升足有60%,一方面對PTC這種高能耗的加溫模式依賴程度大大下降了,一方面,在低溫環境下電池沒準備好之前,實際上可以強化發動機直驅的意義。

包括乘員艙的體驗,很多人覺得空調只是空調,實際上也不盡然---家裏的空調尚且都有多級能耗的差異呢。在秦L和海豹06車上,空調節能對百公裏油耗的貢獻也足有0.1L左右了。

構型、系統上的設計都屬於「物理存在」,這些硬件上決定的是天賦的天花板,要挖掘天賦還涉及到軟件控制上的策略。在過往的整車開發裏,多個系統往往單打獨鬥,缺乏統一的排程,於是很容易出現子系統在需求上的矛盾,這個過程中能耗一定是存在浪費的。

例如說,發動機明明在工作,余熱本來是要往外流走的,但是電池、空調的制熱用上了PTC。它們之間如果能量能夠流動起來,PTC的能耗是可以被抹除掉的。

第五代DM技術在控制上講的就是這種多場景、多系統的特性協同控制,與權衡問題,要透過對使用者意圖的辨識,在任何空間地域、溫度範圍、駕駛風格下,對整車功率、電壓做智能調節。

看似簡單?

其實這是典型的多輸入、多輸出模型,在這當中需要建立起內部多個參數之間的關系,每多一個參數,系統的復雜程度就多一個數量級,頗不容易。

但是就是在硬件、軟件每一道「頗為不易」的協同下,最終才通往了百公裏虧電油耗2.9L這樣的結果---第五代DM技術,不是什麽特別的「某個領域的重大突破」,而是一種體系技術。

方方面面都非常極致的體系技術。

如果你說它在未來能給業界帶來什麽影響,我覺得依然是三個層次的話題。比如說國家層面上的能源安全,不要覺得這個命題過於宏大,推進能源革命固然是人類歷史必然的行程,但我們特地要加速這個行程,一定程度上是要在今天復雜的國際形勢裏,尋求獨立自主的未來。

比如說行業發展,比亞迪在實作三電規模化以後,至少能起到兩個引導作用。一個是全行業成本的下降,其他品牌在這當中會獲得新的可能性,讓原本不可能的事情變成可能。另一個是,其他品牌會在新能源市場風向出現變化的過程中,看到新的機遇,並決策踏入這條河流,如此,行業最終形成的合力,就能給國家層面上的意誌進行支撐。

比如說使用者利益。油耗到達2L時代,普通使用者每年至少能節省數千塊成本,如果是網約車司機,那就更多了,這是實打實的過日子問題。

如果你說,這些影響本質上和第三代、第四代DM技術釋出時的情況大體上相似,那麽……

不同的地方在於今天的社會背景已經出現了很大的變化:從秦PLUS喊出電比油低以後,新能源的反攻號角已經吹響了。首搭秦L、海豹06這樣的中級車型,9.98W起步實際上是這種戰爭背景下的一種策略---第五代DM技術正在進一步助力新能源全面決勝燃油,把油電之間的戰爭推向高潮,加速燃油時代的終結。

換句話說,再買純燃油車,已經過時了。