技研 | 比亞迪「易四方」架構揭秘

電驅時代 發佈 2023-11-23T06:15:18.481375+00:00

「易四方」是一套以四電機獨立驅動為核心的動力系統,從感知、決策、執行三個維度圍繞新能源汽車的特性進行了全面重構,徹底顛覆以往燃油車的動力系統能力體系,賦予仰望極致安全、極致性能與極致體驗。動力架構平台:兼容純電及混動,覆蓋硬派越野/超跑等車型。

「易四方」是一套以四電機獨立驅動為核心的動力系統,從感知、決策、執行三個維度圍繞新能源汽車的特性進行了全面重構,徹底顛覆以往燃油車的動力系統能力體系,賦予仰望極致安全、極致性能與極致體驗。

動力架構平台:兼容純電及混動,覆蓋硬派越野/超跑等車型。「易四方」架構通過四電機獨立驅動、獨立分配扭矩,從而更好地控制車身姿態,賦予轉向及制動雙重安全冗餘。

整車採用前後雙電機總成+中央控制器+刀片電池,最大馬力超 1100 匹,動力性能強悍。

整車深度融合感知:採用多傳感器深度融合感知,實現車輛環境全方位感知。整車傳感器包括 IMU、旋變傳感器、輪速傳感器、轉向傳感器等;智駕傳感器包括攝像頭、毫米波雷達、雷射雷達、超聲波雷達等。

中央計算平台+域控控制架構:中央計算平台具備超大算力,與各域控(動力域、車身域、底盤域)的多模態感知信號深度融合、高度協同。

自進化控制算法:依託三大核心控制技術(四電機獨立控制、極限防滑控制、車身穩定性控制),可實現對車輛全場景下的極限控制。四電機可迅速識別各車輪的驅動力,以毫秒級的速度調整輪端動態,在高速爆胎、雪地打滑等應急場景下大大降低車身失控風險。

關於四輪獨立電機控制,其實很早就有輪轂電機的相關研究,其原理也是獨立四電機來獨立控制四個車輪。但是輪轂電機解決不了的一個問題就是,電機體積太大輪轂位置沒辦法容納,如果電機尺寸太小,又有動力輸出不足的問題。比亞迪的「易四方」平台為了容納前後軸四個獨立電機,它是在前後軸正中間也就是差速器的位置,各放了一套集成系統,集成了左右兩台電機+兩台電機控制器+左右兩台減速器。我們來看看這套系統的幾個特點。

一,REEV油電混合驅動架構

仰望U8的油電混合驅動架構,再加上梯形車架+4組輪邊電機+2組+1組新狀態刀片電池,使得整車在冰雪路況、濕滑路況甚至鬆軟的沙漠路況的通過性,達到「史無前例」的強大。

仰望U8所配置的REEV驅動架構中的發動機,很大程度換裝了還未公布的驍雲系2.0Ti高性能插混專用發動機+串聯的ISG啟發電一體機(扁線繞組)最大發電功率,或設定在130+千瓦。

四輪邊電機組成的分布式驅動,取消了傳統集中式驅動必要的差速器結構,能夠主動調節輪間差速,甚至讓同軸車輪反向轉動,為整車驅動帶來了更多可能。而REEV技術可以在大幅增加續航能力和補能便利性的同時,不會影響易四方獨有的分布式驅動。REEV驅動技術+4輪邊扁線電驅動技術,以及更加主動的整車層面散熱\預熱方案的引入,將成為仰望U8輕鬆應對多種路況多種用車場景的有力支撐。

二、非承載車身+梯形車架構成的車型平台

基於前橫置REEV驅動架構的仰望U8,不僅要考慮驍雲2.0Ti混動專用發動機與ISG啟發電一體機所占據的橫向空間,還要將2組輪邊電驅動系統「塞入」梯形車架之間,相對「狹小」的區域。

整個系統的集成度很高,它的橫向和縱向尺寸從下圖中可以看出,這個方盒子就是電機控制器,代表這套電驅系統的縱向尺寸高度,看起來只比前輪高一點點,跟前懸彈簧等高。具體我們通過比亞迪發布一份專利窺得一二。

車輛動力總成的發動機和電機模塊對角設置,電機模塊位於發動機的後方偏下的位置。這種設置方式,一方面可以減小對車輛X向尺寸占用,增大車輛前艙布置空間,增大電池包長度、減小前懸尺寸等,另一方面可以充分利用前艙的Z向布置空間,提高空間利用率

發電機設置在電動機的左前方,這樣可以減小增程模塊的Y向尺寸,使得該增程器模塊也可適用於Y向布置空間不足的懸架結構,適用範圍更廣;同時,由該增程模塊節省出來的前艙Y向布置空間,可優化提升車輛偏置碰撞效果。

三、雙電機「干」字布置,油冷扁線技術,800V平台,超高集成度

仰望U8配置的輪邊電機不僅採用扁線繞組技術,還有主動油冷散熱策略以及最高轉速達到20500轉/分的設定。

4台扁線電機。每2台輪邊電機共享1組電控系統。每組輪邊電驅動的最大輸出功率範圍在220-240千瓦,且採用扁線繞組技術+主動油冷散熱策略。

20500轉/分是全球範圍量產車搭載電機最高轉速。驅動電機轉速越高,或可以將經濟時速提升更高;或可以在一定經濟車速的電耗降至更低。

這套集成系統的形狀類似一個「干」字,干字的上面「一橫」是兩組電機控制器,中間「一橫」是左右雙電機,最下面的「一豎」是左右兩組減速器。電機和減速器是平行布局。從兩組減速器左右各伸出一根半軸,來連接和控制左右車輪。


四、史無前例的強大扭矩分配能力

我們都知道,新能源汽車時代,要實現電四驅其實是比較容易的,在前後驅動橋上直接放兩個電機就好了。這種做法簡單粗暴,收益卻高。既能實現四驅效果,成本還低。但當然也有局限性,那就是這種做法沒法鎖止單輪驅動,和傳統燃油車時代帶三把鎖的四驅結構肯定有差距,但其實電四驅也能上鎖,不過似乎還沒人這麼幹過。

易四方技術通過四電機每個電機都可以單獨驅動他們負責的車輪,通過調節每個電機的轉速,滿足在轉彎等工況下的輪間差速需求,因而無需傳統的差速器結構,也不需要配備差速鎖或限滑差速器,就能實現類似於傳統機械四驅結構差速鎖的作用,但卻與傳統的集中式驅動完全不同。不過,易四方還是在前後軸各配備了一把差速鎖,在陷車、交叉軸等高難工況下,鎖止差速鎖,可以讓同軸兩台電機的力同時輸送至有附著力的車輪實現脫困。

仰望U8採用的4組輪邊電機+2組電子差速鎖,使得全車扭矩可以在橋間與軸間進行任意分配,還可以50:50比例進行鎖定。

當前後電子差速鎖激活,前後軸間(橫向)扭矩可以鎖定為50:50比例。再加上電控系統的介入,前後橋間可以剛性所比為50:50比例,已達到最強通過性的狀態。

當前後電子差速鎖關閉,前後軸間(橫向)扭矩可以在0:100比例間進行任意調節。再加上電控系統的介入,全車扭矩可以集中在任意1輪端,或分散至4輪端。


五、強悍動力輸出能力

這種將動力源無限接近輪端的布局,以及電驅系統的高集成設計,帶來的好處最直接就體現在系統效率,官方稱其高達97.7%,這個已經高於普通手動變速箱96%的傳動效率。加上四台電機分別能最大輸出220-240kW,320-420牛米,讓整個系統的最大功率輸出超過1100馬力。零百加速達到3秒級。從動力上來說非常強悍。

此外值得一提的是,它的電機理論最高轉速達到每分鐘20500轉,這就意味著能帶來更廣的電機調速範圍,加上1100馬力的額定高功率,可以保證在高轉速下仍可以獲得比較大的扭矩,扭矩變化的區間更廣,能適應各種工況的扭矩輸出需求。


易四方這套四輪獨立電機控制的結構能不能長時間越野?通過電信號、軟體、電機來控制的結構,其散熱性、可靠性、耐久性都會是巨大的挑戰,期待比亞迪這套系統征服疆場。

來源:

《全向預判:比亞迪仰望U8重型增程混動越野車技戰術優勢》

《比亞迪仰望的「易四方」四獨立電機,到底顛覆了什麼?》

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