EV技术介绍 6 - BYD混动工作原理

丰田、本田的混动车的原理，中国以纯电动作为主要方案，那中国市场的混动发展怎么样呢？我们的主流技术是什么呢？那就不得不介绍BYD的技术；

1. 超级混动技术介绍

BYD 作为新能源的直接受益者，最著名的方案莫过于DM-i技术，也就是超级混动技术，那这个具体是什么原理呢？

DM-i，Dual Mode - intelligent，双模智能；超级混动技术，搭载超级电混系统，是以电为主的混动技术，亏电油耗低至3.8L/百公里，可油可电综合续航里程突破1200公里，百公里加速时间比同级别燃油车快2-3秒；在提供无限接近纯电动车驾驶体验的同时，更无续航焦虑和充电焦虑。超安全大容量电池、高性能扁线电机；主要依靠大功率高效电机进行驱动，燃油机主要在高效转速区发电，适时直驱；

本质：以电为主

图1 DM-i 超级混动架构

如图，专为发电设计的高效发动机，EHS Electric Hybrid System 电混系统，专用的刀片电池，交直流车载充电器组成；其中，核心部件为整车控制器VCU，发动机控制器ECU，电机控制器MCU和电池管理系统BMS；

1）EHS - Electric Hybrid System 电混系统

1. 双电机：Dual Motor，采用并行方式是，一个作为发电机、另外一个作为电动机；2. 双电机控制器：这个就是有些类似于IPU，主要用于控制两个电机的运行和状态；3. 平行架构单级驱动器：这个就是把动力进行分配的部分 4. 离合器：因为有发动机的接入，离合器是做动力分配的主要器件

图2 BYD EHS 电混系统

2）双电机：扁线电机 Hair Pin Motor

会向着高功率密度、高效率、平台化方向发展

扁线电机是定子采用扁线来替代绕组线，扁线是三角形的，比线要大，有更好的填充率 fill factor，可以更好利用空间（20%效率提升）；

图3 Hair pin 扁线

图4 扁线电机 VS. 绕线电机 （填充率更高）

扁线电机有如下的好处：

1）因为高的填充率（槽满率） fill factor，额外的铜产生更强的磁场，增加了转子的扭矩和速度 2）定子可以更小 3）能量损耗（电流通过铜线的损耗）最小化，基于优化的绕组路径（典型和系统的绕组形状）4）增加续航里程 5）对称和固定的形状使得容易绕线，简化组装过程 6）稳定，耐用 7）通电流能力大，更高的效率，少的热量产生 8）精准定位

图5 Hair Pin 生产过程

图6 扁线电机组成

2) 专用高效发动机

骁云-插混专用1.5L高效发动机，热效率 43%，超过丰田；

1. 压缩比高达 15.5，混合气体被压缩后达到的温度也很高，火花塞点燃压缩气体时能在较短时间内完成燃烧释放出较大的爆发能量，可以提升有用功的输出和增加热效率；2. 增大冲程/缸径比，采用小缸径大冲程的设计可以更好地满足车辆起步以及大部分工况条件下的扭矩输出，同时让油耗的表现更为出色 3. 阿特金森循环，做功行程比压缩行程长，膨胀比大于压缩比。更长的做功行程可以更有效地利用燃烧后废气残存的高压，所以热效率也更高一些 4. 冷却EGR，废气再循环系统，就是把发动机排出的部分废气再送到进气歧管与新鲜混合气一起进入气缸参与燃烧，可以有效降低排放污染物、降低油耗和抑制爆震 5. 降摩擦、优化控制系统

图7 骁云-插混专用发动机

3）超级混动专用刀片电池

全球首款搭载脉冲自加热技术的动力电池。基于主动控制电芯高频充放电次数和功率，使得电芯内部产生热量，达到自加热效果。升温效率提升约10%

采用磷酸铁锂材质和大电芯形制，电池的电芯（红色区域所指），由内部串联多组小单体（黄色箭头所指）构成，每支刀片电池的电压标定在20伏

红色箭头：横置于DM-i超级混动专用功率型刀片电池内部的电芯

黄色箭头：位于DM-i超级混动专用功率型刀片电池总成内部的，用于BMS和控制线缆布设

蓝色箭头：位于DM-i超级混动专用功率型刀片电池总成外部的，用于固定来自BC系列电动压缩机引出的空调管路（1进1出）和高压线缆

无论高温散热，还是低温预热，都是通过对冷却液进行“冷热”后，在用于电池系统的降温或升温，已达到预设的工作温度。在“冷量”和“热量”交换过程中，就需要用来自动力电池或发动机的能量进行做功。另外，一旦动力电池内部管路破损导致冷却液泄露，还会引发燃烧事故。

4）平行架构单极驱动器

图11 平行架构单级驱动器

平行，值得是图中发电机GM和驱动电机TM在机械结构上采用平行的关系（区别于丰田串联的结构）；单级，指的是这个驱动器只有一个挡位输出；如图，内燃机ICE通过离合器C0/C1和动力输出轴耦合；而电机和发电机则通过PG1/PG2 行星齿轮来连接，输出到驱动轴；

2. 工作模式：

图2 DM-i 超级混动架构（一代 VS. 二代）

图中可以看出，DM-i工作原理如下：发动机带动电动机发电G，发动机可以直接驱动车轮，驱动电动机MG；电动机MG可以驱动车轮；

纯电模式：发动机不启动，离合器分离，MG电机单独工作驱动车辆。

增程模式：发动机启动，G发电，离合器分离，MG驱动车辆。

混动模式：混动模式又可以细分为几个状态

巡航模式：发动机启动，G不发电，离合器结合驱动车辆，MG不做功。

巡航发电模式：发动机启动，G发电给电池充电，离合器结合驱动车辆，MG不做功。

加速模式：发动机启动，离合器结合，G、MG电机做功，共同驱动车辆。

回收模式：离合器断开，MG驱动电机回收动能。