赛力斯汽车与华为联合设计的问界M7等车型上市以来,其超级电驱智能技术平台DE-i广受好评。本次技术大会上,赛力斯汽车深入分析了该平台的设计逻辑与技术优势。
动力系统设计,面临着一个矛盾三角形,油耗、排放、性能总不能兼得。在新的市场竞争下,这个三角形还会综合受到成本的制约,这就产生了用户需求与节能减排的主要矛盾。在这个大的开发背景下,增程系统作为一种优秀的动力平台很好的兼顾了这个矛盾三角的各个因素,达到全面的均衡。
根据调研发现,用户实际用车场景在小于100km/h时,均以纯电为主,总的纯电与增程时长占比超过了9:1。大多数用户是城市通行用纯电,远距离出行用增程。通过这个大数据可以看出,搭载增程技术的车型在用户实际使用场景非常实用。增程器的主要任务是在电池电量不足时进行发电,整车始终由电机驱动行驶,增程器一直都工作在高效区。
传统发动机动力系统无法完美的兼顾能耗、排放与动力性能,如果三者都要做到极致,必将付出很大的成本作为代价。在增程系统上,发动机专注高效燃烧,其转速和扭矩与整车运行工况解耦,使得增程器可长时间运行在高效区,且运行工况平稳,因此能耗与排放可得到很好的控制。特别是在排放方面,可以看到,由于增程起燃阶段工况固定,WLTC排放工况变化少,转速稳定,相比于国六b的排放限制,其THC排放仅为25%,CO为30%,NOx为10%,PN为30%,排放优势巨大。即使是RDE工况,由于增程器与轮端解耦,增程发动机在传统RDE的工况仍工作在高效低排点,优势相对于传统发动机更大。这样固定高效的工况控制使得大部分排放在缸内就被消灭掉了,后处理排放催化器中的贵金属可以进一步减少,从而降低成本。
赛力斯的这台专用增程器油电转化率达到了3.27kWh/L。增程系统中,由于发动机与发电机紧密耦合,单纯的发动机热效率实际上并不能很好的反应增程系统的综合表现,而需要考虑发电机的发电效率,所以以油电转化率来衡量更为准确。发动机做功,发电机发电主要就是考虑两个机器MAP的匹配问题。因此赛力斯这台发动机在设计之初,就考虑覆盖整车的常用工况,这里的工况实际上是一个整车通过功率需求转化到发动机与发电机系统的综合工况表达。增程器的发电响应策略分为多个工况根据场景自适应响应。常规工况下预先设定7~11个最优工况点;在等功率情况下,效率优先;在等效率情况下,NVH性能优先。
这台发动机采用了主流的深度米勒循环,最高热效率高达41%,采用高滚流快速燃烧系统。其压缩比达到15:1,冲程缸径比达到1.2。低压冷却EGR率达到25%,采用电子水泵、智能热管理等附件系统提高增程器的瞬态响应,采用低张力活塞环与活塞裙部优化降低发动机摩擦。在传统发动机中,高热效率区应用占比只有25%,PHEV为75%,而增程架构可以达到90%,这足以说明增程架构的先天优势,更多的利用发动机的高效区间,优化三角矛盾关系。
另一方面,这台增程专用发电机的最高发电效率达到96.4%,其高效区扁平、与发动机高效区高度重叠,并采用强制油冷的设计,提高散热效率,维持稳定高效的发电表现。整个发电机设计非常紧凑,采用36槽24极、集中绕组的设计,在行业内同功率级别轴向长度最短。
赛力斯也对驱动电机集成进行了多项特殊设计:MCU中,采用动态变频技术,降低开关损耗。电机的磁极数量选用了6极:相对于8极电机,6极电机运行频率低,铁芯损耗更低。减速机构采用了大速比+超高速电机+油冷+多层扁线的设计,可以有效降低绕组温度,减弱集肤效应和邻近效应,高磁导率硅钢片可以有效提高电机效率;传动、润滑的进一步优化,综合提升减速器效率;整套电机总成400V平台工况平均效率大于89%。
除了硬件系统的高效设计,赛力斯的这套超级电驱智能技术平台DE-i还应用了DATS动态扭矩管理系统。简单来说,这套系统可以根据路面的反馈以及驾驶者的习惯,知人识路,动态调节驱动扭矩。面对路面需求扭矩以超快的响应频率进行计算,反馈控制。功率变化率大幅度降低,输出扭矩的收敛率>10%,有效降低了过大或者过小的功率输出,可降低电耗约4%,并提供更好的驾驶体验。
总结
赛力斯汽车全面审视了车用动力的用户需求与设计难点,深入理解增程平台的技术优势,并利用技术优化、智能化控制手段进一步放大了架构优势,不仅使得油耗、动力、排放的矛盾三角得以平衡。因此,越来越多的人开始尝试智能增程、喜欢智能增程。