比亚迪百万辆新能源车启示:技术持续迭代

国器 2021-05-24 13:20:11

比亚迪百万辆新能源车启示:技术持续迭代

5月19日,比亚迪第100万辆新能源车正式下线。


如果从2008年比亚迪F3 DM正式推出算起,到如今的第100万辆新能源汽车,比亚迪花了13年的时间。


事实上,对于传统燃油车来说,100万辆并不算什么,因为年销量超百万辆以上的传统车企“大有人在”,但放到新能源车领域就是另外一回事了。


根据公安部数据显示,截止2020年,我国新能源汽车保有量为492万辆,再加上今年1-4月新能源车累计销量60万辆,共计约为552万辆。


也就是说,比亚迪新能源车在国内市场的占有率已经超过了18%,所以比亚迪这个国内“首提百万辆”的含金量是比较高的。那么这背后靠的是比亚迪的哪些核心技术呢?今天我们就来和大家简单分享一下。


首先,要衡量一家企业技术创新实力最好的指标就是专利。


根据企查查发布的《新能源汽车专利20强企业榜单》,比亚迪以9426件有效专利位居专利总量榜首。长安汽车、北汽新能源位列第二、三位,有效专利分别有5243件、4005件。


当然,需要说明的是,专利包括三种类型:发明、实用新型和外观设计。在这当中,我们应该关注更硬核的发明专利。


在比亚迪的9000多件专利中,有超过1500件为发明专利。也就是说,比亚迪在新能源车专利的积累上,的确甩了其它国内车企一大截。同时,利用这些专利,比亚迪已经构建起了一定的新能源技术“护城河”。


【DM技术】


之所以先聊DM技术,不仅是因为比亚迪在混动领域已经深耕十多年,更重要的是,混动技术的综合门槛实际上并不低。


2008年,比亚迪首台新能源车F3DM正式上市,它是“全球首款量产插电式混合动力车”,与此同时,比亚迪第一代的DM技术也随之问世。

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由于当时电芯的能量密度低和电池组模块体积大,所以一块接近15kWh的磷酸铁锂电池,想安装在F3 DM(紧凑型轿车)上几乎被认为是不可能的事情,然而比亚迪把它变成了现实。


第一代DM采用的是集成式混动系统,它直接将电动机与变速箱结合,与本田的i-MMD系统“异曲同工”。它的目的也很单纯,就是为了更省油,F3 DM的综合油耗能做到2.7L/100km,虽然动力性能不算出色(10.5秒破百),但油耗却表现得异常出色。


但是在当时油价不高的背景下,F3 DM并没有太突出的市场表现。并且,由于当时比亚迪发动机、电机效率和性能的问题,最终比亚迪暂时搁置了这一套集成式的混联方案。


所以在2013年推出第二代DM技术的时候,比亚迪换了一个思路——主打性能,推出了“542”计划(5秒加速,四驱,2L油耗),这样的策略让比亚迪DM技术一战成名。

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相比于DM1.0技术,DM2.0具有传动效率高、动力强、换挡平顺性好等优点,它是基于DCT(双离合自动变速器)打造的并联结构,属于P3单电机方案。同时,因为在前轴混动架构的基础上增加了后轴的P4电机,所以DM2.0技术首次实现电四驱。


不过同样受限于当时比亚迪的发动机技术,DM车型在亏电状态下的油耗仍然偏高。


所以经过了5年的探索后,DM3.0技术在保留DM2.0技术优势的同时,加入的高压高功率的BSG电机(P0),可实现智能发电,辅助换挡,急加速助力和怠速启停四项功能,进一步提升燃油经济性和系统输出平顺性,同时延续了“高性能”的特色。


并且,DM3.0技术还创新的采用三种组合架构:前驱(P0+P3)、双擎四驱(P0+P4)、三擎四驱(P0+P3+P4),这也是行业中首个具备三种架构形态的插电式混合动力技术。

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不过它的问题是:“加速快、扭矩强”的确很香,但是整车的成本很高,并且超高性能表现对普通消费者而言,在日常使用过程中的意义并不大。


所以为了满足不同用户需求,比亚迪第三代DM技术将其一分为二:衍生出侧重动力性能的DM-p和侧重极致省油的DM-i。


DM-p不用多说,和DM3.0技术一样,采用三擎四驱(P0+P3+P4),主打狂暴的性能表现。这里需要重点聊的是DM-i。


简单来说,DM-i平台实际上和比亚迪DM1.0技术是非常相似的,不管是“极致省油”的目的还是“双电机”的结构,两者都保持了一致性。


但不同的是,经过了十多年的潜心研究,比亚迪在几大核心零部件的研发和制造方面,已经得到了很大的提升。

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比如,专门为DM-i平台研发的“骁云”插混专用1.5L高效发动机,它实现了最高43.04%的热效率,是目前全球量产发动机中最高的;搭载了采用了扁线设计的超高转速电机,能够最大程度减少电机的体积和自重,提高转矩密度。


所以在改善了发动机、电机、电池等重要零部件之后,DM-i车型不仅将节油性表现得淋漓尽致,同时也在性能、舒适度方面有不错的提升。


DM-i的出现拉低了比亚迪DM车型的成本,势必会增加比亚迪的市场份额。而从目前的订单量来看,比亚迪的DM-i车型已经表现出了爆款的趋势。


【刀片电池】


2020年3月29日,比亚迪正式推出了刀片电池,一亮相便吸引了很多人的关注。彼时,三元锂电池的安全问题频发,加上比亚迪对针刺试验的大力宣传,让许多消费者记住了刀片电池安全性更好的特性。


的确,刀片电池采用磷酸铁锂正极材料,它在500摄氏度以上才有自燃的可能;反观三元锂电池一旦温度超过200摄氏度,就有发生自燃甚至爆炸的风险。

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事实上,安全性并不是刀片电池的创新点,因为这是磷酸铁锂正极材料的化学特性。刀片电池更应该被记住的亮点,应该是CTP技术。


简单来说,CTP的本质就是想跳过模组,直接让电芯构成电池包,这样就能够做到“没有中间商赚空间”,提升电池包的体积利用率。(传统电池包的构成为:电芯模组电池包)

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CTP去模组化的程度决定了电池包体积利用率的高低,这一点上,比亚迪的刀片电池比宁德时代的CTP电池做得更彻底。


比亚迪将刀片电池的电芯进行扁平化设计,增加电芯的长度,这样就能够直接用电芯把电池包塞满。同时,硬壳包裹的刀片电芯还能够提供支撑性。不得不说,比亚迪的工程师的确很有想法。


通过这样的结构创新,刀片电池的体积利用率提升了50%,续航里程也提升50%以上。


当然,刀片电池也会面临一定的问题,比如产能。因为刀片电池太长了,主流的叠片机生产不出来,所以刀片电池的生产设备也需要比亚迪自己搞。


自然,刀片电池的产能在短时间内,就没有传统圆柱/软包/方形电池那么大。不过经过了1年多的产能爬坡,比亚迪刀片电池的产能得到了一定的提升——因为,比亚迪宣布旗下全系新车都会采用刀片电池。


【IGBT4.0芯片】


除了汽车和电池以外,比亚迪还有一张王牌,那就是比亚迪半导体。


在活动当天下午举行的比亚迪电动化论坛上,比亚迪产品规划及汽车新技术研究院院长杨冬生提到的比亚迪高压平台引起了我的关注。

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首先我们要知道,普通电机的工作电压区间在400V左右,这也是目前大多数纯电动车选用的高压系统。


根据P=I*U,想要提高功率,要不就提高电流大小,要不就提高电压。如果选择提高电流,会带来更大的发热量和损耗,所以提高电压是更好的选择。


比如,保时捷使用的800V高压系统,基本上代表了下一代电动车的一个重要技术点。而比亚迪也具备700-800V高压系统的技术,比如它的唐EV。


事实上,不是大家不想搞高电压平台,许多车企搞不定的核心原因就是,能把“直流电变交流电”的IGBT逆变器达不到要求。


目前能够适配800V高压系统的IGBT屈指可数,基本上都被少数IDM(Integrated device manufacturer)垄断,比如英飞凌Infineon。

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而如今比亚迪之所以能够打破海外垄断,靠的是比亚迪高管的前瞻眼光和比亚迪技术人员的刻苦钻研。


当大部分车企还未意识到电动化的重要性时,比亚迪就已经开始布局IGBT的研发。2005年,比亚迪组建IGBT研发团队,正式进军IGBT产业。


从建立生产线到IGBT1.0、IGBT2.0、IGBT2.5,再到2018年发布的IGBT4.0,经过14年的持续技术迭代,比亚迪已经拥有了晶圆设计、蚀刻、封装全流程的IGBT芯片制造能力,成为中国唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企。


毫不夸张地讲,比亚迪在IGBT领域的地位,就好比华为海思在手机芯片领域的地位一般。


当然,我们也要理性看待比亚迪IGBT4.0与海外企业的差距。


从技术角度来看,比亚迪的IGBT 4.0相当于国际第五代(2017年攻克了第五代电场截止型的技术方案),而三菱电机、富士、英飞凌在2018年就推出了微沟槽栅+电场截止的第六代技术。


并且,目前三菱电机的IGBT已经发展到了7.5代。所以说,比亚迪IGBT和世界领先水平仍然存在差距。


最后简单总结一下,如果把步步高的广告语套用在比亚迪身上的话,就是“哪里不会,搞哪里”。作为“自研狂魔”,十多年的潜心研究让比亚迪掌握了许多核心的新能源技术,这也让它区别于众多传统车企。“首提100万辆新能源车”只是第一步,乘着新能源的东风,比亚迪未来的路是光明的。

来源:驾仕派

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