比亚迪 DM-i 超级混动平台双电机 EHS 电混系统技术解析

2021年1月11日，比亚迪发布全新DM-i超级混合动力平台。它由1台专为插电式混合动力设计的高效发动机（-plug-专用1.5L高效发动机或-plug-专用涡轮增压1.5Ti高效发动机）和一组“2 -合1”驱动电机和发电机。双电机EHS电混系统主要由一组大容量、高功率的DM-i超级混合专用动力刀片电池组成。其中，EHS电混系统作为DM-i超级混合动力的核心系统，自推出以来就引起了广泛关注。

本文将回顾比亚迪在F3 DM车型上采用的基于DM技术的新推出的DM-i超级混合双电机EHS电混系统的技术现状。经过13年对技术和控制策略以及车辆应用的不断发展、研究和判断。

1、EHS电动混合动力系统技术优势：

高度集成：EHS电动混合动力系统由双电机、双电控、直驱离合器、机油冷却系统、单速减速器组成。它高度集成，体积和重量比第一代减少了30%。

适用于A至C级车型：EHS电混系统可搭配插电式混合动力专用1.5L高效发动机（最大输出81千瓦，最大输出135牛米）和插电式混合动力专用涡轮增压1.5Ti高效发动机 发动机（最大输出功率102千瓦，231牛米）采用模块化组合。因此，EHS电动混合动力系统可配备132千瓦、145千瓦、160千瓦三个功率等级的驱动电机，以及与之对应的不同功率等级的发电机。适用于A级到C级所有车型，配置丰富。方便用户做出个性化选择。

EHS电动混合动力系统的核心技术优势非常突出：配备超高速电机，采用扁线设计，最大限度减小电机体积（长度和高度）和自重，提高扭矩密度；减速机采用极简设计，提高传动效率；电机采用先进的油冷技术，大大提高了散热效率，使电机功率密度提高到44.3kw/L。同时，电控系统配备自主第四代IGBT技术，整体电控效率高达98.5%。

此前，新能源信息分析网连续发表两篇文章介绍比亚迪自主研发的“三合一”电驱动总成，采用扁线设计，最大输出功率160千瓦（适配EV车型）。目前DM-i超级混合动力平台采用的扁线设计驱动电机最大输出功率同为160千瓦，最高转速提升至16000转/分钟，电机最高效率为97.5%。

EHS电动混合动力系统集成的驱动电机和发电机采用扁线设计，大大减小了体积（尤其是长度），可以轻松与插电式混合动力专用1.5L高效发动机或组合插电式混合动力专用涡轮机。增压1.5Ti高效发动机“嵌入”在发动机舱内。由于驱动电机和发电机在硬件层面集成，减少了能量传输路径，提高了传输效率。

根据笔者的个人体验和公开信息可以看到，在比亚迪研发的电驱系统目录中，从最初适配e6的90千瓦级别、12000转逐渐提升到了唐EV适配。 180kW、车型采用IGBT4.0电控芯片；汉EV适配的200kW、车型采用SiC碳化硅电控芯片。 EHS电动混合动力系统所采用的扁线技术电驱动系统也是基于比亚迪10多年来自主研发和量产数十种电驱动系统所积累的经验而进行的创新。

2、EHS电动混合动力系统工作模式及原理分析：

比亚迪工程师针对不同的使用场景和工况，优化了EV纯电动模式、HEV串联模式、HEV并联模式和发动机直驱模式的智能切换，打造以大功率电机驱动和大容量动力电池能源为核心的系统供应。以发动机为主、发动机为辅的电混架构，颠覆了混合动力技术传统的油基设计架构。

例如，在断电的情况下，EV纯电动模式将成为城市工况的主要驾驶模式。 81%的工况下发动机将停止运转，18%的工况下发动机将在高效率区（HEV串联模式）串联驱动。最后，99%的行驶工况都将采用纯电动模式。工作状态下，由电机驱动。高速低载功率损耗工况下，发动机处于高效率区，主要以HEV串联模式运行（根据行驶负载状况动态调节驱动发电功率）；当高速超车或超高速行驶时，采用发动机驱动车辆。电机并联驱动。在此模式下，总成会爆发出极致的动力表现，提供充足的推背感，营造出极佳的加速体验氛围。

以NEDC工况计算标准为例，在EHS电动混合动力系统的介入下，EV纯电动模式行驶处于失电状态的比例高达70%。国家下一步实施的WLTC工况下，断电时电动行驶占比为54%，串联行驶占比为28%。综合以上工况，可以看出DM-i超级混合动力真正以电力为驱动力。主要是为了最大化无限接近纯电动的驾驶体验。

为了让EHS电混系统尽可能以EV纯电动模式行驶，与之配合使用的DM-i超级混动专用动力刀片电池，功率范围为8.3-21.5千瓦时。 SOC值智能调整范围在20%~70%之间，至少可以在4度电以内进行调度。因为负载的电力较多，所以在缺电的情况下发动机的工作量会减少。此外，DM-i超级混合专用动力刀片电池的充电功率是普通混合动力电池的两倍。内阻更低，同时充放电效率比传统混合动力提升10%，能量回收率提升至30%。可以快速充电。

注：与同样注重节能的日系HEV车型相比，动力电池容量约为1-5千瓦时，可调节SOC范围为50%，只能在0.5-2.5千瓦时范围内调度小时。由于负载电量极少，无论充满电还是耗尽，发动机都必须运行较长时间或用于发电或直接驱动车辆。

EHS电动混合动力系统的四种驱动模式中，发动机要么不运行，要么运行在发电驱动、充电驱动（HEV串联模式驱动车辆同时给电池充电）和直接驱动的高效范围内。在EV纯电动模式和HEV串联模式下，发动机要么停止运转，要么只负责发电，与驱动轮没有直接关系。因此，比亚迪DM-i超级混合动力平台下的EHS电动混合动力系统具有以电力驱动为主、燃油为辅的技术设定。

3、EHS电混系统的传承与突破：

这套EHS电动混合动力系统源于比亚迪2008年研发的F3 DM系统，设计围绕以大功率电机驱动和大容量动力电池为主要能源供应、发动机为补充的电动混合动力架构。

上图左侧为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图；上图右侧为Qin PLUS DM-i采用的双电机EHS电混系统及能量流图。图片。

2008年量产的F3 DM采用0.8排量发动机，持续为发电机提供动力。发电机将其转化为电能后，要么通过驱动电机直接驱动车轮，要么通过驱动电机驱动车轮，同时储存部分“多余”的电能。到动力电池。也可以通过离合器组合直接由发动机驱动，控制发动机工作在最高效区域，降低发动机油耗。

EHS电动混合动力系统也采用双电机串并联架构。发动机和驱动电机独立工作。发动机和发电机直接连接。它们通过直驱离合器和驱动电机部分连接。可实现纯电动EV、HEV串联、HEV并联和发动机直驱四种模式。

受技术爆发红利影响，秦PLUS DM-i集成了DM-i超级混动架构下热效率高达43.04%的插电式混合动力专用1.5L高效发动机，以及EHS电混系统，主要是电力驱动。 、大容量高功率DM-i超级混合专用动力刀片电池。在大多数驾驶过程中，发动机直接连接到EHS电动混合动力系统中的发电机，转换后的电力由EHS电动混合动力系统中的驱动电机用来驱动车轮。只有在中高速稳态工况下，发动机才会通过离合器与发电机“断开”，并通过单级减速器直接由车轮驱动。

纵向对比显示比亚迪油电混合动力，比亚迪F3 DM的发动机工作区域更广（综合分析，发动机转速范围为800转/分至4200转/分），为行驶或行驶充电提供充足的动力。可以看作是一种以发动机功率输出为基础的混合动力技术；比亚迪秦PLUS DM-i搭载插电式混合动力专用1.5L高效发动机比亚迪油电混合动力，在预设的38%以上高效区运行，达到70%（发动机转速范围从2000转/分钟到4000转/分钟），发电机为驱动电机提供动力进行驱动。它可以被视为一种基于电力驱动的混合动力技术。

作者有话要说：

全新设计、全面升级的EHS电混系统，作为负责动力协调分配的“大管家”，采用双电控+双电机高度集成设计，功率大、体积小、重量轻。同时，得益于行业领先的扁线技术、油冷技术、自主研发的IGBT技术等前沿创新技术的运用，电机最高转速达到/min，效率高达97.5%，90%以上高效区域比例达到90.3%。峰值扭矩达到325N·m，峰值功率达到160kW，以实力确立行业领先地位。

效率是 EHS 电动混合动力系统的主要优势。通过发动机、发电机和驱动电机的智能功率分配，共同保证DM-i超级混合动力系统更多地工作在高效区。从关键技术到驱动模式，我们可以看到“高效”二字贯穿于EHS电混系统的始终。平滑是它的第二个特点。无论是用油还是用电，搭载EHS电混系统的DM-i超级混动技术都不需要换挡。它始终处于一档，不会给整个车辆带来任何在驾驶过程中受挫的机会。驾驶性能更加精致。可见，为了实现DM-i超级混合动力以电动为主的技术设定，EHS电动混合动力系统发挥了重要作用。

待续。 。 。 。

新能源情报分析网评测团队出品