基于DM-i技術的EHS電混系統研究

史成君

摘 要：傳統燃油車對于環境的污染問題日益凸顯，新能源汽車的發展還遠遠未達到普及，續航里程不足的問題一直飽受詬病。混合動力汽車兼具兩者優勢，在動力性和燃油經濟性的平衡方面有其特有的優勢，比亞迪在2020年發布了DM-i“智慧雙模超級混動技術”，在發展至第三代后更是引入了EHS電混系統，這標志著全車電力驅動時代的到來。本文主要介紹了比亞迪EHS電混系統的原理、優勢以及對傳統機構的影響。

關鍵詞：汽車 混合動力 燃油經濟性 電力驅動

1 前言

隨著我國全面進入十四五時期，國家在碳達峰和碳中和進程方面都做出了具體方案，并且已經向國際社會公布。在這樣的背景下，交通運輸行業的碳排放問題必然會引起人們的高度重視，傳統燃油汽車的減排存在瓶頸，發展新能源汽車技術的必要性日益凸顯。但是，純電動汽車目前最大的問題在于電池技術不夠先進，仍存在充電樁普及度低、續航里程焦慮、整車成本較高等問題，這仍然阻礙著純電動汽車的推廣。而混合動力汽車同時具備傳統燃油車和純電動汽車的一些優點，綜合性價比突出，具有輸出扭矩大、續駛里程長，動力響應好等優點[1]。鑒于此，各車企對于混合動力汽車技術的研究也從未停止，比亞迪在2020年發布了DM（Dual Mode）雙模混動技術，后來又在此基礎上延伸出了DM-i，智慧雙模混動技術，極大推動了混合動力汽車技術的發展。本文將淺析比亞迪的DM-i技術，并研究其最新的EHS電混系統。

2 混合動力汽車的分類

2.1 串聯式混動汽車

串聯式混合動力系統主要由發電機、發動機、電機串聯組成。發動機工作之后產生機械能，傳遞給發電機，從而產生電能，電流通過整流器給電池充電，電池給驅動電機提供電能之后，電機將驅動力傳遞給車輪[2]。這種結構最大的優勢在于結構簡單，并且整個系統沒有機械連接，使得發動機轉速可以保持在高效區間。但是串聯式的主要部件的能量轉換損失較大。

2.2 并聯式混動汽車

并聯式系統可以同時提供兩套動力輸出，燃油和電池分別可能將能量轉化為機械能，都可以傳遞到機械耦合裝置，之后通過變速器和主減速器傳遞給車輪[3]。這種布置形式可以有效減少能量損失，但是相應的由于系統存在機械連接，在換擋時很難保證發動機全程工作在最優區間。

2.3 混聯式混動汽車

混聯式相當于把串聯和并聯結合起來，多加了一個發電機，系統可以依據能量控制策略來運行串聯系統或者并聯系統，從而盡可能長時間的使發動機保持在最優區域[4]。但是該系統零部件較多，結構相對復雜，價格更貴，并且對于控制策略和能量分配的管理邏輯要求比較高，對汽車工程師提出了更高的要求。

3 DM-i技術

3.1 DM-i技術的基本架構和工作模式

3.1.1 基本架構

該系統的基本架構如下圖4所示：

工作邏輯主要有三種情況：

①車輛處于低速緩行工況下，發動機直接帶動發電機工作，產生電能，驅動電機得到電能之后驅動車輪，此時車輛狀態類似于純電動汽車，發動機不需要高負荷運轉，只需要提供發電的動力即可。

②高速穩定工況下，發動機本身可以工作在高效區間，而此時電動機動力性不足的問題就會體現，所以在此工況下離合器結合，讓發動機直接向車輪提供動力。

③加速、超車工況下，可以進一步將驅動電機和發動機并聯，共同參與驅動。

3.1.2 工作模式

DM系統的工作模式有三種，包括純電模式、混動模式、增程模式。混動模式又可以細分為高速巡行模式、加速模式和能量回收模式[5]。初代DM系統主要由兩個發電機、一個發動機和減速器、差速器共同構成。當發動機不啟動，電機單獨工作時，則處于純電模式下;當發動機啟動，1號發電機發電，2號發電機驅動車輪，此時處于增程模式;當發動機啟動，發電機不工作，離合器結合，此時處于發動機直接驅動的高速巡行模式;當發動機啟動，兩個發電機都參與工作，離合器接合，共同驅動車輛行駛，此時處于加速模式。當離合器斷開，2號電動機可以回收動能，此時處于能量回收模式。

3.2 DM-i技術的特點

比亞迪的DM-i技術最新一代把原來的1.0L的50KW的自吸發動機升級到了1.5L的驍云發動機，該發動機綜合素質優秀，最大輸出功率81KW，最大扭矩135N.M，壓縮比15.5：1，并且熱效率高達43%，而且發動機采用的是米勒循環，確實比傳統奧托循環技術的熱效率有了長足進步。比亞迪重新設計了該平臺的冷卻系統和傳動系統，使用了分體式冷卻，為了提高發動機熱效率，新平臺取消了輪系設計，轉而把電動機裝配進去，從而有效促使發動機更多的工作在高效區間。DM-i技術的意義在于提供了一種汽車從傳統燃油動力過渡到純電動動力的良好解決方案，并且這也是對消費者用車習慣的一種培養，消費者將會在混動車上熟悉充電的概念，對于以后使用純電動汽車有很大的幫助。

4 基于DM-i技術的EHS電混系統

4.1 EHS電混系統的概念

EHS電混系統是比亞迪最新一代DM-i技術的核心構成部分之一。它包含了兩個電動機，兩個電控系統，以及離合器和單檔減速器。

可以支持三種數值的功率輸出，包括160/173/254kW。在架構方面，EHS電混系統最顯著的特點在于采用了雙電機串并聯結合的架構，這就使得驅動電機和發動機可以互不影響的工作。

4.2 EHS電混系統的優勢

EHS最大的優勢在于集成度高，離合器+單檔減速器+雙電機+雙電控+液冷系統，這些總體的體積比第一代DM平臺減少了30%，同時重量也減少了30%[6]。

由于換了功率更大的電機，整體轉速有了很大提高，EHS電混系統使用了扁線電機，使得繞組的散熱性能得到大幅提升，油冷技術也能夠直接對發熱源頭進行降溫冷卻，兩者相輔相成，一方面提高了熱效率，另一方面還確保溫度在可控范圍內。同時，最重要的電控系統方面，這套系統采用了全新的IGBT4.0，加強了電路集成度，加之雙電控的控制策略，使得整機電控效率高達98.5%。

該技術從架構上決定了混動汽車將完全進入以電為主的供能模式，作為一個應用在插電混動平臺上的系統，EHS的控制策略就是以電為主，從而保證了超高的燃油經濟性。而在高速、加速工況下，EHS系統可以采用并聯驅動，同時調用發動機和電動機參與供能，這將帶來純電動汽車無法做到的動力響應。

5 結論

比亞迪對于市場定位非常準確，通過深度自研插電式混合動力技術，把自家的DM技術深化到了DM-i，并且在最新這套架構中加入了EHS電混系統，既沒有完全摒棄傳統車的機械結構，又給消費者提供了駕駛純電動汽車的優越體驗。

EHS電混系統是一種架構的革新，該技術意義重大，這種兼具傳統車動力性和純電動車經濟性的插電式混合動力技術，可以完美的填補市場空白，對于大批習慣于駕駛燃油車的車主來說，這是一種駕駛習慣的迭代，在之后國家逐步淘汰汽油車之后，駕駛員也可以更加從容的過渡到新能源車上面去。

參考文獻：

[1]趙偉. 基于CVT的插電式混合動力汽車控制策略和構型優化研究[D].重慶大學，2019.

[2]朱可寧.混合動力汽車原理及發展趨勢研究[J].內燃機與配件，2020（20）：47-48

[3]李澤琛.并聯式混合動力汽車研究現狀[J].內燃機與配件，2021（11）：64-65.

[4]紀承乾.淺談混合動力汽車發展現狀[J].汽車文摘，2021（08）：27-33.

[5]Shubham Patil，Ganguly Aritra. Modelling and Simulation of Series Parallel Hybrid Electric Vehicle[J]. IOP Conference Series： Materials Science and Engineering，2021，1080（1）：

[6]楊俊.比亞迪DM-i超級混動系統技術解析[J].汽車維護與修理，2021（07）：71-74.