電動機擔綱主角 聊比亞迪EHS電混系統

　　[汽車之家 變速箱技術]  2003年開始研發，2008年正式上市的混合動力車型比亞迪F3DM，是中國品牌首款量產插電式混合動力汽車。這款具有里程碑式意義的車型奠定了比亞迪在中國新能源汽車市場中的開拓者和引領者地位。現在是2021年，距離F3DM的上市已經過去了13年，在這13年間，比亞迪一直在新能源車技術上不斷攻堅克難，筑起一道又一道技術壁壘，把中國新能源汽車推到了世界的領先位置。今年年初，比亞迪正式發布了最新的DM-i混合動力系統。DM-i上的EHS機電耦合單元（官方稱為“EHS電混系統”）雖然比13年前F3DM上的那套DM1.0系統復雜得多，但從動力耦合思路上卻與DM1.0一脈相承。究竟EHS電混系統（下稱“EHS機電耦合單元”）有何奧秘呢？今天就讓我為大家揭曉。

● 搭載DM-i混動系統的車型

　　比亞迪的DM-i系統目前搭載在秦PLUS、宋PLUS DM-i以及唐DM-i車型上，EHS機電耦合單元根據電機輸出功率大小分了三個型號，分別是EHS132、EHS145以及EHS160。目前，EHS132會與1.5L發動機匹配，EHS160則會與1.5T發動機匹配，至于EHS145這款中間型號則會匹配1.5L和1.5T兩種發動機。具體參數可以看下面這個表格。

　　從參數上來看，EHS機電耦合單元的電動機最大功率和扭矩參數已經超越了不少主流2.0T發動機了。

● EHS機電耦合單元有傳承也有創新

　　比亞迪的混動系統發展至今已經經歷了DM1.0、DM2.0和DM3.0三代了。其中DM1.0的代表車型就是2008年的F3DM，DM2.0的代表車型是2013年的秦DM，DM3.0的代表車型就比較多了，包括宋Pro DM和唐DM等。

　　DM-i上的EHS機電耦合單元從結構上來看，與帶有多檔位雙離合變速箱的DM2.0和DM3.0混動系統有所不同，在設計思路上與DM1.0倒是有很大相似之處。

　　DM-i與DM1.0的機電耦合單元都屬于P1+P3串并聯方案，系統中離合器分離時屬于發動機發電+電動機驅動的串聯形式，離合器結合時屬于發動機與電動機同時直接驅動車輪的并聯形式。關于混合動力中電機位置P0/P1/P2/P3/P4的詳細介紹，可以參看這篇文章。

● 比亞迪DM-i與本田i-MMD機電耦合單元設計思路一致

　　比亞迪DM-i與本田i-MMD機電耦合單元的設計思路是一致的，都屬于串并聯結構。兩者最大的不同在于電機和發電機的布置形式，比亞迪EHS采用的是電機/發電機異軸布置形式，本田最新第三代i-MMD的采用的是電機/發電機同軸布置的形式。

　　對比起來，比亞迪EHS這種電機異軸布置的方式更有利于制造功率更大的機電耦合單元。本田i-MMD系統如果要增大電動機功率（一般來說，電機功率越大，尺寸也越大），很可能就會受制于其同軸布置形式�，F款在售的雅閣混合動力版車型，其i-MMD系統中的電機最大功率為135kW，與比亞迪DM-i最大160kW的電機功率相比，動力性能上有明顯差距。

● 電動機擔綱主角，發動機退居二線

　　比亞迪對虧電城市工況、虧電NEDC循環工況、虧電WLTC循環工況、虧電高速工況做過研究，發現在前三種工況中，混合動力車輛純電行駛的比例是遠高于發動機直接驅動的。而只有在虧電高速工況時，由于發動機效率較高，所以用它直接驅動更為高效。有鑒于此，比亞迪的DM-i系統的設計邏輯遵循的是以電動機驅動為主，發動機起輔助作用。

　　既然發動機的主要職能由過去的在全工況下驅動車輛轉變為在特定工況下帶動發電機發電或在車輛高速巡航時直接驅動車輛，那么在發動機機械設計上做減法（如去掉排氣VVT正時機構、去掉皮帶驅動的啟發電一體機等）就成為了可能，而且是必須要做的事情。驍云-插混專用發動機究竟如何做減法的呢？大家可以參看我的這篇文章，在此不再展開了。

● EHS機電耦合單元性能全面提升

　　DM1.0混合動力系統的電機和電控都是分開布置的，DM-i混合動力系統的電機、電控和傳動系統高度集成在一起，從而實現了體積減小、重量減輕的效果。EHS機電耦合單元總成重量為136kg，最高轉速達到16000rpm，峰值功率達到160千瓦，功率密度達到44.3千瓦/L；比DM1.0減重了40kg，最高轉速提高了10000rpm，峰值功率提升110千瓦，功率密度提升36.7千瓦/L。

　　另外值得一提的是，由于電動機作為DM-i系統的主要動力源，所以搭載該混合動力系統的車型可以實現10毫秒級別的動力響應，最大程度消除動力響應延遲感，提升用戶駕駛體驗。

　　前面也提到了，DM-i相比DM1.0，其機電耦合單元的功率密度有數倍提升，功率密度提高了，電機工作時的發熱也更大了。EHS的電動機采用了油冷技術，進一步提高散熱效率，讓電機在任何工況下都工作在一個合適的溫度。

● 無懼芯片荒！采用比亞迪自研自產的IGBT芯片

　　電控系統方面，DM-i的電控系統的體積為12L，僅為DM1.0電控系統體積一半不到（DM1.0電控系統體積為25L）。在體積縮小的同時，電控系統的最大功率也有大幅提升，使得搭載DM-i系統的車型可以用上功率更大的電機，同時制動能量回收功率也有非常大的提升。

　　比亞迪是國內唯一一家能夠自己生產IGBT絕緣柵雙極型晶體管的整車廠家。DM-i的電控系統就采用了比亞迪自家最新的IGBT 4.0芯片。相比起DM1.0上采用的進口IGBT芯片，DM-i上搭載的比亞迪IGBT 4.0芯片體積小、重量輕、壽命長、能量轉換損耗小。這是DM-i系統效率提升的重要因素之一。

● 全文總結：

　　DM-i系統的設計思路以電動機為主，發動機為輔。所以在DM-i系統中EHS機電耦合單元是主角，發動機只是配角。比亞迪EHS機電耦合單元是一套典型的串并聯混合動力系統，在設計思路上傳承自自家的DM1.0，并與本田最新的i-MMD混合動力系統有很多相似之處。異軸布置雙電機設計是EHS系統的一大特點，這有利于縮小EHS機電耦合單元的橫向空間，使其能與排量更大的發動機搭配，進一步提升發電的功率。EHS上的電動機是驅動車輛的主力，它高效、響應快、高功率密度的特點為車輛帶來迅猛的加速體驗以及極佳的電耗表現。在機械結構上做減法后的發動機能夠專注于提升其低油耗工況區的熱效率，最終實現車輛油耗水平的降低。（圖/文/攝/汽車之家 常慶林）