比亚迪第 100 万辆新能源车下线,背后核心技术有哪些?

2024-11-11 17:02:05发布    浏览156次    信息编号:179068

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5月19日,比亚迪第100万辆新能源汽车正式下线。

如果从2008年比亚迪F3 DM正式上市算起,到今天生产第一百万辆新能源汽车,比亚迪已经用了13年的时间。

其实,对于传统燃油车来说,100万辆不算什么,因为年销量超过100万辆的传统车企“人多”,但到了新能源汽车就另当别论了。

公安部数据显示,截至2020年,我国新能源汽车保有量为492万辆。加上今年1-4月新能源汽车累计销量60万辆,总计约552万辆。

也就是说,比亚迪新能源汽车在国内市场的占有率已经超过18%,因此比亚迪在国内的“首百万辆汽车”的保有量是比较高的。那么这背后比亚迪的核心技术是什么?今天我们就简单的跟大家分享一下。

首先,衡量一个企业技术创新实力的最佳指标是专利。

据企查查发布的《新能源汽车专利企业20强排行榜》显示,比亚迪以9426件有效专利位居专利总数第一。长安汽车和北汽新能源位列第二和第三,分别拥有有效专利​​5,243件和4,005件。

当然,需要注意的是,专利包括三种类型:发明、实用新型和外观设计。其中比亚迪f3新能源,更值得关注的是较为硬核的发明专利。

比亚迪拥有9000多项专利,其中发明专利1500多项。也就是说,比亚迪在新能源汽车专利积累上确实大幅超越其他国内车企。同时,利用这些专利,比亚迪为新能源技术构筑了一定的“护城河”。

【DM技术】

之所以先谈DM技术,不仅是因为比亚迪在混合动力领域深耕十几年,更重要的是混合动力技术的综合门槛其实并不低。

2008年,比亚迪首款新能源汽车F3DM正式上市。它是“世界上第一辆量产的插电式混合动力汽车”。与此同时,比亚迪第一代DM技术也问世。

由于当时电芯能量密度低、电池模组尺寸较大,在F3 DM(紧凑型车)上安装接近15kWh的磷酸铁锂电池几乎被认为是不可能的。然而,比亚迪却把它变成了现实。

第一代DM采用集成混合动力系统,将电动机与变速箱直接结合在一起,“类似于本田的i-MMD系统”。它的目的也很简单,就是节省燃油。 F3 DM的综合油耗可达2.7L/100km。虽然动力表现并不突出(10.5秒破百公里),但油耗却异常出色。

不过,在当时低油价的背景下,F3 DM并没有出色的市场表现。而且,由于当时比亚迪发动机和电机的效率和性能存在问题,比亚迪最终暂时搁置了这一综合混合动力解决方案。

所以当2013年推出第二代DM技术时,比亚迪改变了思路——注重性能,推出了“542”计划(5秒加速、四驱、2L油耗)。这一策略让比亚迪的DM技术在竞争中名声大噪。

与DM1.0技术相比,DM2.0具有传动效率高、动力强劲、换挡平顺等优点。是基于DCT(双离合自动变速箱)的并联结构,属于P3单电机方案。同时,由于前桥混合架构中加入了后桥的P4电机,DM2.0技术首次实现了电动四轮驱动。

不过,同样受限于比亚迪当时的发动机技术,DM车型在没电的情况下油耗依然较高。

因此,经过五年的探索,DM3.0技术保留了DM2.0的技术优势,同时增加了高压大功率BSG电机(P0),实现智能发电、辅助换挡、急加速辅助和怠速启动。停止四功能进一步提高燃油经济性和系统输出平稳性,同时延续“高性能”特征。

此外,DM3.0技术还创新性地采用了三种组合架构:前轮驱动(P0+P3)、双引擎四轮驱动(P0+P4)、三引擎四轮驱动(P0+P3+P4) )。这在业内也是首例。插电式混合动力技术具有三种架构形式。

但它的问题是:“加速快、扭矩强”确实很不错,但整车成本很高,超高性能对于普通消费者日常使用来说意义不大。

因此,为了满足不同用户的需求,比亚迪第三代DM技术分为两种:主打动力性能的DM-p和主打极致燃油经济性的DM-i。

不用说,DM-p采用了与DM3.0相同的三引擎四驱(P0+P3+P4)技术,主打暴力性能。这里需要讨论的是DM-i。

简单来说,DM-i平台其实和比亚迪的DM1.0技术非常相似。无论是“极致燃油经济性”的宗旨,还是“双电机”的结构比亚迪f3新能源,都保持了一致性。

但不同的是,经过十几年的潜心研究,比亚迪在几个核心零部件的研发和制造上有了很大的进步。

例如,专为DM-i平台开发的“霄云”插电式混合动力专用1.5L高效发动机,最高热效率达到43.04%,是目前全球量产发动机中最高的;它配备了采用扁线设计的超高效率发动机。高速电机可以最大限度地减小电机的尺寸和重量并提高扭矩密度。

因此,在对发动机、电机、电池等重要部件进行改进后,DM-i车型不仅充分展现了燃油经济性,而且在性能和舒适性方面也有显着提升。

DM-i的出现降低了比亚迪DM车型的成本,势必会提升比亚迪的市场份额。从目前的订单量来看,比亚迪的DM-i车型已经呈现出成为爆款车型的趋势。

【刀片电池】

2020年3月29日,比亚迪正式推出刀片电池,一亮相就引起了广泛关注。当时三元锂电池安全问题频发,加上比亚迪大力推广针刺测试,让不少消费者记住了刀片电池更安全的特性。

确实,刀片电池采用的是磷酸铁锂正极材料,当温度超过500摄氏度时可能会自燃;另一方面,三元锂电池的温度一旦超过200摄氏度,就有自燃甚至爆炸的风险。

事实上,安全性并不是刀片电池的创新点,因为它是磷酸铁锂正极材料的化学特性。刀片电池值得记住的亮点是CTP技术。

简单来说,CTP的本质就是跳过模组,直接用电芯组成电池组,这样“没有中间商腾出空间”,就能提高电池组的体积利用率。 (传统电池组的组成为:电芯→模组→电池组)

CTP解模组化程度决定了电池组的体积利用率。在这一点上,比亚迪的刀片电池比宁德时代的CTP电池做得更彻底。

比亚迪将刀片电池的电芯扁平化,并增加了电芯的长度,使得电池组可以直接对电芯进行充电。同时,硬壳包裹的刀片电池芯也能提供支撑。不得不说,比亚迪的工程师确实有很棒的想法。

通过这样的结构创新,刀片电池的体积利用率提升了50%,续航里程也提升了50%以上。

当然,刀片电池也会面临一定的问题,比如产能问题。由于刀片电池太长,无法通过主流叠片机生产,因此比亚迪还需要自建刀片电池的生产设备。

当然,刀片电池在短时间内的产能并没有传统圆柱/软包/方型电池那么大。不过,经过一年多的产能爬坡,比亚迪的刀片电池产能得到了一定程度的提升——因为比亚迪宣布旗下所有新车都将采用刀片电池。

【IGBT4.0芯片】

除了汽车和电池,比亚迪还有一张王牌,那就是比亚迪半导体。

在活动下午举行的比亚迪电动化论坛上,比亚迪产品规划与汽车新技术研究院院长杨东升提到了比亚迪的高压平台,引起了我的注意。

首先我们要知道,普通电机的工作电压范围在400V左右,这也是目前大多数纯电动汽车采用的高压系统。

根据P=I*U,如果想要增大功率,要么增大电流,要么增大电压。如果选择增大电流,会导致更大的发热和损耗,所以增大电压是更好的选择。

比如保时捷采用的800V高压系统,基本上就代表了下一代电动汽车的一个重要技术点。比亚迪还拥有700-800V高压系统的技术,例如唐EV。

其实并不是大家不想开发高压平台。很多车企做不到的核心原因是能够将“直流电转换为交流电”的IGBT逆变器不符合要求。

目前,能够适应800V高压系统的IGBT屈指可数,基本被少数IDM(如英飞凌)垄断。

如今,比亚迪之所以能够打破海外垄断,靠的是比亚迪高管的前瞻眼光和比亚迪技术人员的辛勤努力。

当大多数车企还没有意识到电动化的重要性时,比亚迪就已经开始了IGBT的研发。 2005年,比亚迪成立IGBT研发团队,正式进军IGBT行业。

从建立产线到IGBT1.0、IGBT2.0、IGBT2.5,再到2018年发布的IGBT4.0,经过14年不断的技术迭代,比亚迪已经具备了晶圆设计、刻蚀、生产的全流程。 IGBT芯片的封装。制造能力,成为国内唯一拥有完整IGBT产业链的车企。

毫不夸张地说,比亚迪在IGBT领域的地位就像华为海思在手机芯片领域的地位一样。

当然,我们也要理性看待比亚迪IGBT4.0与海外企业的差距。

从技术角度来看,比亚迪的IGBT 4.0相当于国际第五代(第五代电场截止技术方案已于2017年攻克),而三菱电机、富士胶片、英飞凌则在2018年推出了微沟槽。第六代栅极+电场截止技术。

而且,三菱电机的IGBT现已发展到第7.5代。因此,比亚迪IGBT与全球领先水平仍有差距。

最后简单总结一下,如果步步高的广告语套用在比亚迪身上,那就是“无论你不知道,你都会做”。作为“自研狂人”,比亚迪通过十几年潜心研究,掌握了多项新能源核心技术,这也是其区别于众多传统车企的地方。 “首批100万辆新能源汽车”只是第一步。乘着新能源东风,比亚迪的未来一片光明。

文丨秦老师

图片丨秦老师官方

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