比亚迪 DM-i 混动系统：节能升华，核心控制系统自主研发的优势解析

如果说“第一代DM混动系统”的设计理念是节能、省油，那么“比亚迪DM-i混动系统”则得到了升华，通过加入大功率“电机”和大容量“电池”，让“发动机”成为动力的辅助部件，最终达到“多用电、少用油”的效果。

比亚迪DM-i混合动力系统拆解图

比亚迪DM-i混动系统最大的优势不在于其复杂的结构比亚迪电池组拆解，而是其自主研发的发动机控制系统、电机控制系统、电池管理系统等核心控制系统，包括但不限于：

“晓云发动机”：1.5L、1.5Ti两款“插电式混合动力发动机”；

“EHS系统”：继承了“第一代DM混合动力系统”设计理念的“混合动力专用变速器”；

“刀片电池”：具有高放电倍率、灵活配置的“混合专用动力刀片电池”。

接下来我们来逐一看一下这些核心组件。

“小云引擎”：为效率而生

目前霄云系列主打两款“发动机”，分别是主打经济性的“1.5L插电式混合动力发动机”（以下简称“1.5L发动机”），以及兼顾高性能、配置于C级“DM-i”车型的“1.5Ti插电式混合动力发动机”（以下简称“1.5Ti发动机”）。

霄云1.5Ti插电式混合动力发动机展示

“1.5Ti发动机”的“压缩比”高达12.5，技术亮点在于它的“涡轮增压器”采用了“变截面”设计，使“增压器”能够在更宽的转速范围内增压，既保证了低转速下的增压效果，又不影响高转速下的排气压力。

霄云1.5L插电式混合动力发动机展示

“1.5L发动机”可以说是“比亚迪在混合动力发动机领域的巅峰之作”，真正做到了“为电而生”。其整体架构相较传统“发动机”进行了大幅调整，最终实现了43.04%的热效率。深入研究其技术原理，我们可以看出：

可变气门正时技术示意图

“阿特金森循环”（“米勒循环”）：通过“可变气门正时技术”，推迟“进气门”关闭时间，使“四冲程”中“压缩冲程”的能量消耗降低，而“膨胀冲程”中保持不变，从而使混合气做更多的功，提高混合气能量的利用率，减少排气损失。我们可以在很多“混合动力”上看到这种技术，大多数主机厂都会把这种循环称为“阿特金森循环”。我们在《不会吧？现在混合动力车的“阿特金森”都是假的？》一文中已经详细讲解了这个故事，这里就不再赘述了；

压缩比概念图

·15.5超高“压缩比”：一般来说，我们认为“压缩比”越大，“发动机”做的功就越多（也就是压缩比越大，“发动机”的效率越高）。“1.5L发动机”采用15.5:1的超高“压缩比”设计，也体现了其效率至上的目标。当然，在“压缩比”这个参数上，比亚迪的“小云发动机”绝对是行业领先者；

EGR阀工作原理示意图

·高效的“EGR”技术：为了提高“发动机”整体效率，高效的“废气再循环系统”必不可少。比亚迪通过“废气再循环系统”的优化，将“EGR率”提升至25%，降低“发动机”在中低负荷工况下的进气损失，同时也降低了氮氧化物的排放。我们之前提到的吉利“混动专用发动机”（“DHE15”），其“低压水冷“EGR”技术，也是同样的技术逻辑；

瘦身后的混合动力发动机

·取消传统“齿轮系”，采用“分体冷却技术”：相比传统“发动机”，“1.5L发动机”最大的变化是取消了“发动机”的“齿轮系”，包括传统“发动机”上的“机械压缩机”、“机械真空泵”、“机械转向泵”和“机械水泵”，而是出于效率考虑，采用“电动水泵”配合“电子双节温器”，实现“缸体”和“缸盖”的分体冷却。

两款霄云插电式混合动力发动机展示图片

总体来看，这款以混动效率为目标的“1.5L发动机”（峰值功率81kW/峰值扭矩135N·m），通过15.5超高“压缩比”、“阿特金森循环”、高效“EGR”、低摩擦、取消传统“齿轮系”等多项技术优化，理论上实现了43.04%的热效率目标，并斩获了包括中国汽车工业科技进步奖、中国机械工业科学技术奖等众多奖项。

「EHS系统」：比亚迪DM-i混动系统的核心

说完了“小云发动机”，接下来要说的就是整个“比亚迪DM-i混动系统”的另一个核心：“混动专用变速箱”，比亚迪称之为“EHS系统”，也可以理解为“E-CVT”。

“EHS系统”结构为“串并联双电机”结构，工作原理传承了“第一代DM混动系统”“以电驱动为中心”的设计理念，并进行了全面优化：

1、不同于第一代DM混动系统，比亚迪DM-i混动系统将两台转速可达16000转/分钟的高速电机并联放置，从而使整个混动专用变速箱的体积缩小约30%，重量减轻约30%；

2、“发动机”直接连接“发电机”（P1电机或者ISG电机），通过“离合器”连接“减速齿轮”，最后到“输出轴”，“驱动电机”（P3电机）直接经过“减速齿轮”，最后“动力”也流到“输出轴”，效率更高，更省油。

EHS体系结构图

根据“驱动电机”的“功率”，现行的“EHS系统”包含三个版本：

·“发电机”峰值功率75kW、“驱动电机”峰值功率132kW；

·“发电机”峰值功率75kW、“驱动电机”峰值功率145kW；

·「」：“发电机”峰值功率为90kW，“驱动电动机”峰值功率为160kW。

三套“EHS系统”适配车型时，也将配套不同的“小云引擎”：

·“”和“”采用1.5L“晓云发动机”；

·该车采用霄云1.5Ti霄云发动机。

比亚迪DM-i混合动力系统工作原理示意图

比亚迪DM-i混动系统还具备混动系统常见的工作模式：

纯电动模式：启动和低速行驶时，“驱动电机”由“蓄电池”提供动力，驱动车辆行驶；

串联模式：“发动机”带动“发电机”发电，电能通过“电控”输出至“驱动电机”，直接用于驱动“车轮”。在中低速行驶或加速行驶时，若“SOC值”高，车辆控制策略会切换为纯电动模式行驶，并关闭“发动机”。若“SOC值”低，控制策略会让“发动机”工作在最佳油耗效率区，同时将多余的能量通过“发电机”转化为电能，暂时储存在“电池”中，全工况使用不易没电；

并联模式：当车辆对驱动功率需求较高时（比如高速超车或者超高速行驶），“发动​​机”会出现偏离经济功率的情况，这时候控制系统会让“蓄电池”在适当的时候介入，为“驱动电机”提供电力，与“发动机”形成并联模式；

动能回收模式：刹车时，通过“驱动电机”回收动能；

发动机直驱模式：在高速巡航时，“发动机”动力通过“EHS系统”内部的“离合器”模块直接作用于车轮，将“发动机”锁定在高效区。同时，为了避免浪费“发动机”能量，“发电机”和“驱动电机”时刻处于待命状态，当“发动机”动力过剩时，及时介入，将能量转化为电能储存在“电池”中，从而提高整个模式的能量利用率。

BYD扁线电机原理图

如前所述比亚迪电池组拆解，“EHS系统”在结构和工作原理的复杂程度上或许并不那么神奇，但这套系统背后却蕴藏着多项关键技术，包括但不限于：

扁线电机：EHS系统中的电机采用扁线成型绕线技术，据官方数据，电机最高效率达到97.5%，额定功率提升32%，高效率区（效率大于90%）占比高达90.3%，质量功率密度达到5.8kW/kg；

自主研发的第四代“IGBT系统”：据官方数据显示，比亚迪的“电控”整体效率高达98.5%，其中“电控”高效区域（即“电控”效率超过90%的区域）占比高达93%，大大降低了电控损耗，提高了效率。

比亚迪第四代IGBT制造工艺示意图

总的来说，“EHS系统”的核心就是让“发动机”专注于在最佳效率区间运行，同时更大发挥“电动机”的作用。

“刀片电池”：比亚迪的任性资本

根据官方信息，“比亚迪 DM-i 混动系统”所采用的“刀片电池”应该与纯电动车所用的“刀片电池”略有不同，官方名称为“混动专用刀片电池”。不得不感叹能自己造“电池”的主机厂也够任性的，其特殊之处大致如下：

比亚迪刀片电池示意图

·单节电池电压达到20V：每个电池都有几节（大概是6节）软绕电池串联起来，使得单节电池电压达到20V以上，保证在电池电量不足的时候，还有足够的电压保证电机的驱动效率；

· 电池组可灵活匹配：单个电池组由10到20块刀片电池组成，也就是电量在8.3到21.5kWh之间，也就是纯电理论续航里程可设定在50到120km之间，因此比亚迪可以在不同级别的车型上匹配不同容量的电池组；

·结构简化，空间利用率高：这其实是比亚迪“刀片电池”的共同特点，比如“电芯”采用竖直排列，这样电池采样线、导线、数据线等都可以放在一侧，从而降低结构的复杂度，提高“电池包”的单位能量密度。

纵向排列混合动力刀片电池

当然，“刀片电池”的其他特点，比如“电池”的“放电率”、二次封装技术等，我们不会去深究，有机会我们会另开一篇文章，详细讲解。总之，“刀片电池”之于整个“比亚迪 DM-i 混动系统”，和“晓云发动机”、“EHS 系统”一样重要，缺一不可，极其重要。

比亚迪秦PLUS DM-i搭载比亚迪DM-i混动系统

如果要用一句话概括“比亚迪DM-i混动系统”，我想可以这样说：一套以电动为基础的自主研发混动系统，拥有三大核心混动技术、四种主要混动模式，打造低油耗、高​​舒适的驾乘感受。

到此我们已经对比亚迪DM-i混动系统的技术特点有了初步的了解，下一期我们再来看看目前都有哪些车型搭载了比亚迪DM-i混动系统，又该如何选择，记得关注我们哦~~