2015年1月,比亞迪第一款混動4驅(qū)唐正式亮相。而這款集成了比亞迪發(fā)動機(jī)、變速器、電動機(jī)、電池、4驅(qū)系統(tǒng)以及整車控制策略精華的混動車從2007年就開始立項研發(fā)了。
2008年,筆者在北京比亞迪模具廠基地?fù)屜仍u測了,比亞迪第一款電動車F3e。雖然這款車沒有上市,但是在比亞迪將電動機(jī)與鐵電池“完美的結(jié)合”后,發(fā)現(xiàn)研發(fā)電動車不僅僅需要造車的經(jīng)驗,更需要時間積累動力、電池、以及控制軟件的應(yīng)用經(jīng)驗。而此時,唐的項目已經(jīng)展開了1年有余了。自此之后,F(xiàn)3DM、e6、秦、K9等電動混動車陸續(xù)推向市場,唯獨唐(曾經(jīng)試用S6DM的代號)直到2014年初才有瑣碎信息流出。
1、唐的技術(shù)提升:
量產(chǎn)的唐將會采用2.0Ti+6前速濕式雙離合變速器+前電機(jī)+電池組件+后電機(jī)的動力驅(qū)動組合。
即便是在2015年1月比亞迪廠家組織媒體進(jìn)行的“0-200”的加速試駕會,唐的整備狀態(tài)都沒有最終確定。當(dāng)然,“汽油機(jī)+自動變速器+前電機(jī)+電池組件+后電機(jī)”的硬件組合,以及前驅(qū)動橋(汽油機(jī)+電動機(jī))后驅(qū)動橋(電動機(jī))聯(lián)合推進(jìn)測試4驅(qū)的軟件,從唐(S6DM)在2007年立項時就被確定了。從2007年至2010年,唐的動力總成,采用1臺自產(chǎn)2.0自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)+2臺小功率的電動機(jī)(前后)以及還不完善的4速自動變速器進(jìn)行技術(shù)驗證。2011年后,正在研發(fā)的1.5Ti直噴汽油機(jī)和6前速干式雙離合變速器,被應(yīng)用在唐上進(jìn)行第3次提升標(biāo)定參數(shù)后的測試。
唐的后驅(qū)動橋,因為增加了1臺后驅(qū)動電機(jī)以及減速器而變得更加復(fù)雜。
雖然唐(S6DM)的整車結(jié)構(gòu)與S6幾乎完全一致,但是唐采用的后驅(qū)橋比S6更加復(fù)雜。因為S6只是2驅(qū)車,而唐的后驅(qū)動橋包含了1臺驅(qū)動電機(jī)和減速器以及驅(qū)動半軸,為此比亞迪為唐的后懸架在保證足夠的強(qiáng)度的同時進(jìn)行了材料和結(jié)構(gòu)以及調(diào)校上全面優(yōu)化。與西門子合作為唐的前后驅(qū)動橋的車架、連桿、減震甚至是膠套進(jìn)行調(diào)校。通過在新西蘭以及中國境內(nèi)具有代表性的環(huán)境和路況進(jìn)行實地測試,以便獲得更詳實數(shù)據(jù)并積累的大量的調(diào)校懸架方面的經(jīng)驗,改進(jìn)減震器阻尼系數(shù)與鋁合金后拖曳臂以及下擺臂的強(qiáng)度。
2013年,2.0Ti增壓直噴發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、磷酸鐵電池和混合驅(qū)動系統(tǒng)的整車應(yīng)用經(jīng)驗,都已經(jīng)為唐的項目組帶來了一次又一次技術(shù)標(biāo)定的提升。尤為明顯的是第2代鐵電池(能量密度接近150)技術(shù)的換代,和電動機(jī)輕量化的進(jìn)程尤為順利。在提升電池能量密度的同時,減輕了電動機(jī)以及整車重量,換來的是唐在純電驅(qū)動狀態(tài)的續(xù)航里程介于70km至90km范圍。
比亞迪唐的前后驅(qū)動電機(jī)在外觀上有所不同,但在工作模式上保持著較高的一致性。這點對于切換至電動4驅(qū)工作模式的整車控制姿態(tài)至關(guān)重要。
經(jīng)過F3DM的技術(shù)驗證,比亞迪對電動機(jī)進(jìn)行了合理的輕量化改進(jìn)。
而唐的前驅(qū)動電機(jī)降低了電機(jī)定子的質(zhì)量(28kg)后,反而提升了電動機(jī)功率質(zhì)量比(3.9kw/kg),額定電動機(jī)最大轉(zhuǎn)速達(dá)到12000r/min(在目前測試中唐的后驅(qū)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為10000r/mis,區(qū)域保守的標(biāo)定數(shù)值),與其匹配的高性能減速器,既可保持處于高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的電動機(jī)輸出額定功率,又可減速至合理且可被接受的扭矩輸出范圍。
在吸收了秦的動力“過剩”與續(xù)航里程“不足”(通過調(diào)節(jié)控制策略和優(yōu)化硬件,純電續(xù)航里程超過100km的秦即將推出)的經(jīng)驗,工程師為唐的系統(tǒng),特別增加了對SOC(人為調(diào)整電池警戒最低電量來換取更多的純電續(xù)航里程)調(diào)節(jié)的程序。
SOC的標(biāo)定點可以從100%至15%的調(diào)整,這意味著重新預(yù)設(shè)合理的電池最低電量,可以增加10km至23km不等的續(xù)航里程。而增加“怠速發(fā)電”功能,優(yōu)化“行車發(fā)電”效率,也從側(cè)面提升了唐的純電續(xù)航里程。
位于牙克石博世冬季測試基地的唐,正在進(jìn)行相關(guān)技術(shù)標(biāo)定(上圖有亮點請自行腦補(bǔ))
5月后量產(chǎn)唐的行駛模式,將會從現(xiàn)有的EV、HEV的2大類4小狀態(tài),增設(shè)城市、鄉(xiāng)村、沙地等預(yù)設(shè)操控模式。當(dāng)然全景天窗也將首次出現(xiàn)在比亞迪產(chǎn)品線中。
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2、唐的10%、20%爬坡(脫困)測試:
此次牙克石冰雪試駕重要1個評測環(huán)節(jié),是在唐單側(cè)前后車輪行駛10%、20%陡坡的冰面上進(jìn)行爬坡。這就意味著,唐的右前后車輪(或左側(cè))處于輪胎附著力極地的冰面上,而對象車輪在具備輪胎附著力的正常路面上。通過在不同坡度的行駛,解讀唐電動4驅(qū)系統(tǒng)的高效快速介入優(yōu)勢。
如上圖所示,筆者駕駛的唐在10%坡面上緩慢加速,右側(cè)前后驅(qū)動輪出現(xiàn)極短的打滑,車身穩(wěn)定系統(tǒng)控制下的后驅(qū)動橋調(diào)整了輸出扭矩后順利駛向坡頂。
在全油門(油電混動狀態(tài)下)狀態(tài)下,瞬時輸出最大扭矩,因而唐的車身出現(xiàn)短暫扭曲。如上圖所示,唐的動力輸出到前驅(qū)動橋多于后驅(qū)動橋,但所產(chǎn)生的前后橋輪速差并不影響其順利爬坡(脫困)。
混動狀態(tài)下,1臺汽油機(jī)與2臺電動機(jī)同時做工,在附著力較低的路面行駛,非線性的扭矩輸出,并不見得是件好事。
在筆者使用純電(EV)模式進(jìn)行爬坡(脫困)測試,發(fā)現(xiàn)較混動模式動力輸出有些“緩”但是更線性前后驅(qū)動橋的動力分配的更均勻,那種厚重敢甚至給筆者一種駕駛V型6缸SUV的感覺。從技術(shù)架構(gòu)來看,唐在EV模式下前后驅(qū)動橋的扭矩配比更合理,4條輪胎始終可以分配到最佳驅(qū)動力。
同樣是20度坡,混動狀態(tài)的唐在全油門工況下,前后驅(qū)動橋分配到的不同驅(qū)動力,使得左側(cè)2條低附著力車輪與右側(cè)正常狀態(tài)車輪出現(xiàn)了“較勁”的情況,由此導(dǎo)致車身扭曲。在經(jīng)過1s(因為沒有時間概念,這個1秒時間只是筆者估算)后,唐的動力經(jīng)過5次重新分配,車身姿態(tài)穩(wěn)定并前后驅(qū)動橋正常運作爬至坡頂(脫困)。
3、唐的冰雪道路實測:
在博世的牙克石測試場內(nèi)的19號操控路面進(jìn)行ESP開啟關(guān)閉后的操控對比感受。ESP:車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(Electronic Stability Program,簡稱ESP)博世公司的專利。目前比亞迪唐使用的ABSESP系統(tǒng)為博世提供。
開啟ESP的唐,在冰雪路面上表現(xiàn)的中規(guī)中矩。車速控制在70km/h,加速轉(zhuǎn)向與緊急變線等動作完成的毫無壓力。即便是在時速超過輪胎與冰雪摩擦力后,EPS系統(tǒng)會主動介入,對失去附著力的車輪進(jìn)行制動干預(yù),以保證車身姿態(tài)恢復(fù)到可控狀態(tài)。
在混動模式下,全油門狀態(tài)的唐,車身重心后移,直線加速時車身姿態(tài)正常,沒有出現(xiàn)因驅(qū)動力分配不及時導(dǎo)致的橫擺。
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而關(guān)閉ESP后,在時速超過50km/h,進(jìn)行繞樁動作時,就會因轉(zhuǎn)向不足和車身重心變化而導(dǎo)致失控。盡管后驅(qū)動橋一直在努力為整車提供動力,筆者也試圖通過反打方向盤與輕點油門踏板來調(diào)整姿態(tài),最終還是沖過樁桶,車身反復(fù)扭曲4、5次才恢復(fù)正常行駛姿態(tài)。
上圖是關(guān)閉ESP后,中速(65km/h)通過樁桶時,唐仍然處于筆者掌控狀態(tài)的特寫。
重新開啟ESP后,唐在冰雪路面的極限行駛速度因彎道角度不同,或介于70至95km/h。
開啟ESP的唐,在冰雪路面上,整車控制系統(tǒng)仍然在對4條車輪進(jìn)行速度差的監(jiān)控。
上圖是開啟ESP時,唐以70km/h速度進(jìn)行繞樁動作特寫1。
上圖是開啟ESP時,唐以70km/h速度進(jìn)行繞樁動作特寫2。
之前爬坡(脫困)測試的有意思現(xiàn)象又出現(xiàn)了,在混動模式下,唐的4驅(qū)系統(tǒng)雖然一直處于工作狀態(tài),但是前后驅(qū)動橋釋放的扭矩在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整后,仍然傾向于“前重后輕”。那么在冰雪路面上采用EV(純電)模式測試,唐的后驅(qū)動橋反而介入的較前驅(qū)動橋早。如上圖所示,在原地“全油門”啟動時,后驅(qū)動輪因扭矩的瞬時釋放,而出現(xiàn)空轉(zhuǎn),前輪雖然也在空轉(zhuǎn),但前后輪空轉(zhuǎn)速率出現(xiàn)較大差距。
EV(純電)模式下的唐,為了提升驅(qū)動效率,將后橋的動力分配的更大些。當(dāng)車輛完成加速啟動后,前后動力分配將會保持最佳的50:50的比例。當(dāng)然如果某1條車輪甚至3條車輪都出現(xiàn)驅(qū)動力降低甚至喪失,那么只要有1條車輪具備驅(qū)動力都可保持車輛安全行駛。
為了更好地感受EV模式下的唐4驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)勢,筆者分別在環(huán)形冰雪跑道與長約2km的復(fù)雜冰雪路面(長直道、大角度U行彎、連續(xù)S型彎)進(jìn)行評測。
在開啟ESP,EV(純電)模式下,唐再啟動后由近乎“后驅(qū)”姿態(tài)迅速調(diào)整到“全驅(qū)”姿態(tài)。在混動模式下時速超過73km/h,就會在環(huán)形跑道ESP系統(tǒng)就會頻繁介入,強(qiáng)制車速保持在安全范圍內(nèi)。而在筆者采用EV模式下,車速提升至80km/h,車身仍然保持穩(wěn)定,車輪胎面與冰面的摩擦力正常,車身姿態(tài)正常,ESP系統(tǒng)沒有介入。
好吧,在環(huán)形跑道以及2km的復(fù)雜路面上,關(guān)閉ESP并采用混動模式駕駛很容易失控,或沖出跑道或轉(zhuǎn)向不足。前驅(qū)動橋的動力多數(shù)的時候大于后驅(qū)動橋,以這樣的模式在高速入U型彎的時候就很容易因轉(zhuǎn)向不足而沖出賽道。
筆者試駕唐的時候,因為拍照走神導(dǎo)致入彎速度過高,而轉(zhuǎn)向不足,沖入路肩。
同樣的狀態(tài),混動模式全油門起步需要多次修正方向盤,以保證車身姿態(tài)正常。EV(純電)模式“全油門”起步,只需要1、2次修正方向盤,就可保證車身姿態(tài)正常。
而在開啟ESP采用EV模式駕駛唐時,啟動一瞬間后驅(qū)動橋動力輸出大于前驅(qū)動橋,由此來抵消因重心后移使得前驅(qū)動橋失去的抓地力。左右側(cè)車輪因為輪胎摩擦力不均,被整車控制系統(tǒng)快速重新分配動力,車輛起步姿態(tài)明顯優(yōu)于混動模式。
在EV模式下進(jìn)行繞樁與環(huán)湖高速行駛時,內(nèi)外2側(cè)車輪產(chǎn)生的輪速差,也因為省去了機(jī)械(電子)四驅(qū)系統(tǒng)的產(chǎn)生的延時而可更高效的保持車身安全姿態(tài)。在繞樁的時候,筆者駕駛混動模式的唐入樁速度較EV模式下普遍慢10km/h。
環(huán)湖科目時,唐的電動4驅(qū)系統(tǒng)一直在調(diào)整內(nèi)外側(cè)車輪的速度,并不像有些搭載電子4驅(qū)系統(tǒng)的SUV那樣,對失速的車輪進(jìn)行強(qiáng)制制動。唐的的4驅(qū)策略強(qiáng)調(diào)的是,對4條驅(qū)動輪進(jìn)行2-3倍的調(diào)整速度(較搭載機(jī)械4驅(qū)以及電子4驅(qū)車而言)來獲得更精準(zhǔn)的車身姿態(tài)。這就要求比亞迪的工程師們擁有較高的電動4驅(qū)調(diào)校的經(jīng)驗了。這對平均年齡不超過33歲的技術(shù)團(tuán)隊而言,實在是難能可貴了。
4、唐以后的技術(shù)研發(fā):
作為比亞迪第2款混動車,第1款混動4驅(qū)車,如果是混動模式下動力偏重前驅(qū)動橋輸出,在某些特性上更好像是1臺前驅(qū)車。當(dāng)采用EV(純電)驅(qū)動模式下,那么唐就是1臺車徹頭徹尾適時4驅(qū)車。前后驅(qū)動電機(jī)均為110kw,只針對所在驅(qū)動橋進(jìn)行動力輸出(根據(jù)實際工況,對2條驅(qū)動橋的4只車輪進(jìn)行多次動力分配)。
在筆者看來,唐的出現(xiàn)既是偶然也是必然。技術(shù)的發(fā)展以應(yīng)用必須要遵循科學(xué)規(guī)律。比亞迪從制造傳統(tǒng)汽車為基礎(chǔ),研發(fā)電池和電動機(jī)以及車輛應(yīng)用的技術(shù),從第1代F3e(電動車)、F3DM(混動車)、e6(電動車)、K9(電動大巴,裝載輪邊電機(jī))、秦(混動車,1.5Ti+6前速干式雙離合變速器+電動機(jī))到唐(混動車4驅(qū)車,2.0Ti+6前速濕式雙離合變速器+前電動機(jī)+后電動機(jī))出現(xiàn),各種新技術(shù)循序漸進(jìn)的被應(yīng)用到最新車型上,既保留了前1代車型使用經(jīng)驗,又增加了新開發(fā)的技術(shù)。另1條線傳統(tǒng)車新技術(shù)和制造經(jīng)驗又應(yīng)用到新能源車上,在保持核心技術(shù)領(lǐng)先同行業(yè)的時候,對比亞迪新能源車的舒適性進(jìn)行提升。 那么下一代比亞迪的新能源車用將會應(yīng)用到那些新技術(shù)呢?正如2013年筆者撰寫的比亞迪技術(shù)研發(fā)的稿件中指出,采用汽油機(jī)為發(fā)電機(jī)提供能量,產(chǎn)生的電能驅(qū)動4輪邊電機(jī),并靠輕量化的鐵電池存儲能量,這樣的混動車將成為比亞迪即將推出的全新車型。
或許唐的出現(xiàn),只是比亞迪邁向另一個高度的開始。看似高不可攀的技術(shù)與22萬余元的售價,將會隨著比亞迪電池廠能的提升,整體成本的降低而變得更容易被市場接受。而研發(fā)生產(chǎn)唐所積累的經(jīng)驗和技術(shù)將會讓比亞迪其他車型受益。
來源:第一電動網(wǎng)
作者:列寧格勒
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