比亚迪e电动汽车动力系统如何提高能效?,

一文读懂比亚迪纯电专属平台e3.0 技术先进在哪里

最近遇到一些比亚迪3.0的事,不是太清楚,就查阅网上内容,梳理一下e3.0的内涵。

去年9月份,比亚迪推出了新一代纯电专属平台e3.0 。

比亚迪集团董事长兼总裁王传福说,我们要打造的e平台3.0,是要消费者能够“闭眼买、放心开”。

e平台3.0的最大特点是八合一电动力总成、刀片电池、宽温域高效热泵。3.0平台主打高效、安全、智能、美学。可以解决新能源汽车在安全和低温续航等方面的用户体验痛点,从而大幅提升智能驾驶体验,真正为用户打造闭眼买、放心开的智能电动汽车。

E平台发展史

比亚迪e平台1.0,其实现了高性能电机、高效率电控、高安全电池的三电关键部件平台化,代表车型也正是比亚迪e6,现在大街上的出租车型就是比亚迪e平台1.0。

比亚迪e平台2.0,这个车型就多了,王朝系列车型首当其冲,也为比亚迪国内新能源车型100万辆的荣耀立下汗马功劳。比亚迪在e平台2.0时代已经将电驱动三合一、充配电三合一、高安全高性能电池、多合一电气控制、DiLink智能网联,也就是整车关键系统的模块化,使电动车平台再上一个台阶。

比亚迪e平台3.0,首发车型比亚迪海豚,后来又发布了元Plus。3.0平台进一步加强结构集成。

e平台3.0将标配全球首创的八合一电动力总成,最大行驶里程将突破1000km,充电5分钟即可最大行驶150km。并配合上首创的动力电池直冷直热技术,从而有效提升热效率,降低能量损耗。此外在宽温域高效热泵系统的加持之下,其可实现-30℃到60℃的宽域工作温度,将冬季续航里程最大提升20%;全新电四驱动力系统,零百加速快至2.9秒,让用户在享受四驱电动车的高性能的同时,仅消耗两驱车的能耗。最大行驶里程突破1000km;采用全球首创的电驱升压快充技术,充电5分钟,最大行驶里程可达150km。

e平台3.0通过高效集成,突破车辆在传统设计中的桎梏,其将采用前后悬更短、轴距更大的设计,从而使得车身姿态更显低趴,而车内空间也将同时得到进一步提升。

刀片电池

什么是刀片电池?

其实就是长电芯方案(主要指方形铝壳)。通过增大电芯的长度(最大长度与电池包宽度相当),将电芯扁长化设计,来进一步改进电池包集成效率的技术。它不是某一个特定尺寸的电芯,而是基于不同需求可形成不同尺寸的一系列电芯。

依据刀片的形象,并不难想象刀片电池的模样,无非是把电芯做得更长、更薄,类似于刀片一样。如果说,以前由多个电池组结构成的电池包,是一个个块状体或圆柱体电池组成的,那么,刀片电池就是薄如刀片的电芯组合在一起的。

刀片电池实为比亚迪开发的长度大于等于 600mm小于等于 2500mm 的单体电池,通过阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到电池包里面。相比于比亚迪此前的磷酸铁锂电池,“刀片电池”的升级重点在于可实现无模组,直接集成为电池包(即 CTP技术)。刀片电池包通过优化电池包结构,从而提高电池包之后的效率,但对单体能量密度提高没有太大影响。

块状体电池堆叠方式的空间利用率只有80%,如果考虑到结构电池包必须的支撑件和散热件,更多的空间被浪费掉了,结果整体空间利用率只有40%。 而刀片电池的结构布置可以比块状体更紧密。再加上刀片电池本身可以充当支架,又节省了一些空间,整体上,刀片电池的空间利用率可以达到60%。

刀片电池的结构特点

无模组设计

刀片电池通过结构创新,在成组时可以跳过模组来设计刀片电池,相较于有模电池包设计,刀片电池的重量比能量密度可达到180Wh/kg,比有模电池组提升大约9%。

所谓无模组设计,就是将电芯直接集成为电池包(即CTP技术),将磷酸铁锂电芯长度阵列式封装在“600mm ≤ 第一尺寸 ≤ 2500mm ”的电池包中,将电芯通过阵列方式排布在一起,直接组成电池包,减少了模组结构和单体连接线束,提升了封装效率,增加了集成化。

如下图所示,通过优化模组,减少零部件数量电池的空间利用率(单体电池体积之和与电池包体积的壁纸)得到有效提升,对比例 1的空间利用率为 55%,而实施例 1-3的空间利用率分别为 57%/60%/62%;对比例 2的空间利用率为 53%,而实施例 4-5的空间利用率分别为 59%/61%,均有不同程度的优化,但距离空间利用率峰值还有一定的距离。

比亚迪 CTP技术对比实验

高安全性

依赖刀片电池形状的特殊性和材料的稳定性,密集排布的刀片电池可以充当简单的结构件,不再需要单独做支架,空间利用率由40%提升到60%。从而解决了磷酸铁锂电池单位体积能量密度过小的缺点,带电量约增加20%~30%。续航里程同样提升20%~30%,可达600公里,而且兼顾了高安全、长寿命,不像三元锂电池为了迁就续航里程人为忽略了安全性。

更高效的热管理系统

刀片电池还改善了磷酸铁锂耐低温性差的缺点。其更为科学的热管理系统,让换热效率维持在较高水平,即使放在零下20度的严寒环境下,刀片电池的放电能力至少是常温时的90%,在低温环境下仍能保持电池性能的稳定,从而较好地改善了磷酸铁锂电池低温续航衰减难题。

刀片电池的缺点

其缺点是被碰撞后的修复更为困难。可以想象,薄如刀片,又利用每个电芯自身作为支架,失去了支撑结构的保护屏障,在受到外力冲击下,就无法保证电芯的完整性。

八合一电动力总成

比亚迪为了实现更低的整备质量和更优的空间,最终比亚迪给出的方案就是“八合一电驱动总成” 。

在这个八合一电驱动总成之下,比亚迪将驱动电机、减速器、驱动电机控制器、PDU( 高压配电箱) 、DC-DC (高低压直流转换器)、Bi-OBC (车载充电器)、VCU (整车控制器)以及BMS (电池管理器)全部集成在一起。

八合一电驱动总成还分为前驱和后驱两个版本:

前驱八合一电驱动总成:峰值功率 150kW ,峰值扭矩 310N·m ;

后驱八合一电驱动总成:峰值功率 270kW ,峰值扭矩 360N·m 。

驱动电机采用了发卡式扁线电机,超薄高性能硅胶片,进一步优化磁路设计,使整个电机额定功率提升 40% ,电机最高效率可达 97.5%。



全新一代 SIC 电控,采用了自主研发的全新 SIC 模块、高性能氮化硅陶瓷以及集成 NTC 传感器。让整个电控单元功率密度提升近 30% ,电流最大支持 840A ,电压最大 1200V ,电控最高效率达 99.7% 。SiC电控的峰值功率可达270kW以上,功率密度提升近3倍。

在传统的四驱架构设计中,同步电机空载损耗较异步电机高 80%。

所以比亚迪在 e 平台 3.0 高性能四驱架构中采用了永磁同步电机+异步电机融合架构,让用户能够体验到四驱的动力,两驱的能耗。

加速工况:双电机最大输出,极致动力体验。

日常驾驶:永磁同步电机为主,日常驾驶为后驱状态。

BYD OS操作系统

在智能化硬件方面,比亚迪推出了智能域控制架构,该架构由智能动力域、智能车控域、智能座舱域、智能驾驶域组成;支持高等级的智能驾驶。通过 CPU 融合,e 平台 3.0 算力提升了 30%,交互效率提升了 50%。

在 BYD OS 的加持下,功能迭代周期将被缩短 70%,能够实现硬件即插即用,软件跨平台通用;使智能电动汽车常用常新。

高安全性

e 平台 3.0 标配刀片电池,通过电池车身一体化、纯电专属传力路径强化电动汽车的车身强度,让燃油汽车结构的上限成为电动汽车的下限。如何实现传力路径强化?即正面传力缩小纵梁高度差,使传力更顺畅,同时通过全框式副车架分散传力使得传力路径更均匀。

比亚迪通过提升整车模态刚度,有效抑制了地板的震动,改善了地板 VTF 在低频频段 10dB 的额外振动,最大扭转别度达到了 40000Nm/ ° 。

通过整车控制功能的融合(横纵向控制融合、驱动防滑控制融合),e 平台 3.0 能够实现 10ms 区间的扭矩响应,这使得极端工况下整车的响应能够更快,进一步提升安全性能。

值得注意的是,在深度八合一电驱动带来的空间优化后, e 平台 3.0 在续航方面可以做到 1000+ 公里的续航水平, 这也是首个基于磷酸铁锂电池实现 1000+ 公里的纯电动平台。

宽温域高效热泵系统

热泵技术可是这几年在纯电动车型上出现比较多的一个东西,它的应用就是来解决纯电动车型在低温冬季续航衰减的问题。但传统的热泵技术依赖性强,在低温环境无法更有效的工作。

所以 e 平台 3.0 中采用了比亚迪全新的宽温域高效热泵系统, 拥有 11 种工况模式,可在 -30 ℃- 60 ℃ 进行宽温域工作。

该热泵系统实际上是在车上搭载一个全新的热管理系统来对三电系统模块进行综合温控。

同时,这套宽温域高效热泵系统还采用了冷媒来对电池进行温控,相比传统的冷却液,冷媒的热效率最高提升 20% 。

官方号称:“ 标配宽温域高效热泵技术的 e 平台 3.0 的低温续航里程可提升百分 20% 。

电机升压充电架构

有了续航和效率,充电也要跟上。

到了 e 平台 3.0 上亚迪给出了全新的电机升压充电架构,其中支持 800V 高压闪充,基于这一架构 e 平台 3.0 可以实现“ 充电 5 分钟续航 150 公里”的成绩。

平台典型车型-海豹

比亚迪海豹首搭 CTB 电池车身一体化技术,iTAC 智能扭矩分配技术,后驱 / 四驱动力架构和前双叉臂、后五连杆独立悬架。因为 CTB 技术的赋能,海豹的车身抗扭刚度达到 40,500Nm/ °,达到百万级豪车的水平,极大程度地提升车辆的动态极限,可以让后驱 / 四驱动力布局,前双叉臂、后五连杆悬架的优势充分发挥。

海豹具有 50:50 的黄金轴荷比、低质心、低转动惯量,在弯道中不仅车尾动作更快,车身姿态也更稳定,不仅好开,更好玩。凭借 iTAC 系统,海豹 650km 四驱性能版更可以让大家轻松化身高能玩家,充分享受驾驶乐趣。

全面进化的动力系统作为比亚迪 e 平台 3.0 的全新车型,海豹采用了电池车身一体化结构、8 合 1 动力总成,搭载容量 61.4kWh、82.5kWh 两种规格的磷酸铁锂电池,根据不同的动力搭配,CLTC 工况续航分别达到 550 公里、650 公里以及 700 公里。

总结

比亚迪e平台3.0。动力系统集成了高安全性,高密度的电池——刀片电池,是磷酸铁锂电池的承包能量密度,进一步接近三元锂电池的成包能量密度。驱动电机采用了碳化硅、扁线绕组等技术提高了驱动电机的能量转换效率。同时在3.0上搭载了比亚迪全新一代电器起架构采用了比亚迪os系统,使整车更具有科技性。宽温域热管理系统能够适应极端低温下的空调使用需求解决用户的后顾之忧,同时更加节能环保。

比亚迪e平台3.0通过对产业链的垂直整合,实现领先的新能源业务盈利表现,能够覆盖所有主流车型,抢占各个细分市场的用户心智。

2024-08-25

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