横跨5年!研判比亚迪T3/M3电驱动技术的持续进化

本文为新能源情报分析网评测组汇总过去5年间独家掌握,比亚迪T3\M3(商)系列电动MPV车型电驱动技术及动力电池热管理及最终市场化发展相关动态汇总成稿。

1、2014年正式亮相的比亚迪商(老状态编号)系列电驱动技术状态:

作为最早以“单一平台,三种动力”设计模式研发的商系列,也是比亚迪继M6后,推出的第2款3排7座的中小型MPV(长宽高4460mm/1720mm/1850mm,轴距2725mm)车型,针对家用、商用及货运市场分为燃油版、DM版和EV版为旗下各款车型。

其中EV版的比亚迪商,早在2014年比亚迪承德K系列电动客车生产基地奠基仪式中,首次对外展示。2015年,笔者在深圳比亚迪基地,同时对燃油版、DM版和EV版的商进行了深度评测。

2015年状态EV版商,搭载的“4合1”电驱动控制总成、磷酸铁锂动力电池总成以及一款最大输出功率160千瓦驱动电机。需要注意的是,2015年比亚迪e6之后的e5(早期也被称为速锐EV版即将量产并进入全国出租市场运营)和秦EV电动汽车,搭载着相同的“4合1”电驱动控制总成、最大输出功率160千瓦电机以及磷酸铁锂动力电池总成。

备注:适配比亚迪乘用车的“4合1”电驱动控制总成,包括驱动电机控制器、DCDC、OBC和PDU。

这一时期的EV版商、e5和秦EV,搭载电驱动系统和动力电池总成,但只具备1套为驱动电机、“4合1”电驱动控制总成伺服的循环冷却系统。不过在驾驶舱空调系统的控制策略中,继续引入PTC电加热模块和BC28系列电动空调压缩机。

尽管燃油版和DM版的商始终没有量产,但是EV版商不仅量产了更作为当下比亚迪主推镍钴锰酸锂电池系统的先驱者出现。EV版商在随后的2年间,被包括DHL在内的多家物流公司批量采购,这批车型搭载的是标准的磷酸铁锂动力电池总成。然而,还有部分EV版商搭载的是磷酸锰锂铁电池总成,用于多种工况下的标定。从磷酸铁锂电池至镍钴锰酸锂电池系统,比亚迪中间还对有着“承上启下”作用磷酸锰锂铁电池总成进行了充分的装车验证。

从2014年-2019年的5年间,比亚迪完全具备“单一车型,三种动力”商车族的商业化能力,并验证了超过2种动力电池装车的技术标定。

2、2019年正式量产的比亚迪T3/M3(正式编号)电驱动技术状态:

2019年3月28日,比亚迪品牌盛典上,正式推出了全新命名的T3和M3车型。基于原有商车族的上装和车型平台的T/M3车型,全部采用“e平台”技术的EV版。之前,比亚迪已经(即将)推出了基于“e平台”技术的e1、元EV、秦Pro EV、唐EV和宋Pro EV多款车型。

前置动力、前轮驱动的T3/M3车型采用“e平台”技术,架构上与元EV(535)、秦Pro EV(500)几乎相同,但是与前置动力、四轮驱动的唐EV和最新技术状态的e1又不同。

以公务用M3为例,长宽高4460x1720x1875、轴距2725、最大续航里程360公里、镍钴锰酸锂动力电池装载电量50.3度电、用词同步电机最大功率100千瓦、最大扭矩180牛米,扣除补贴后售价14.99万元。

然而,T3/M3在外观、内饰以及功能性方面与2014年EV版商并未有太多差异。反而是电驱动技术和动力电池热管理策略,有着质的提升。

上图为T3/M3动力舱内各分系统技术状态特写。

红色箭头:“3合1”电驱动总成

蓝色箭头:液冷板(动力电池高温散热私服)

白色箭头:PTU模块(动力电池低温预热和驾驶舱空调制热伺服)

绿色剪头:动力电池高温散热和驾驶舱空调制冷循环管路补液壶

黄色箭头:动力电池低温预热循环管路补液壶

T3/M3驱动系统由1组“3合1”高压电驱动总成、1组“3合1”驱动电机总成和镍钴锰酸锂动力电池总成配液态热管理技术(策略)构成。

虽然缺少了乘用车体系中e1、唐EV、秦Pro EV、元EV以及宋Pro EV车型标配的“10合1”低压用电系统总成,但是2组“3合1”总成的标配依旧保证T3/M3具备高效驱动效能。

2组散热循环管路补液壶压力全部为15kPa,属于低压伺服系统。笔者发现,在此前适配“4合1”电驱动系统总成,以及3组循环系统的秦EV450和宋EV500电动汽车上,电驱动系统和驱动电机共享1套高压(90kPA)散热循环管路。

至“e平台”技术全部被应用在最新的唐EV、秦Pro EV、元EV和宋Pro EV,3套热循环系统被简化为2套,取消的电驱动高压散热循环系统,被其他2套低压散热/预热循环系统,通过改变串并联形式替代。

位于“3合1”高压用电系统总成之下的是“3合1”电驱动系统总成(红色箭头)以及BC28系列电动空调要所及(黄色箭头)。

这组编号BYD1814-TZ-XS-B,最大功率100千瓦、最大扭矩180牛米的永磁同步驱动电机,与减速器和驱动电机控制系统进行“3合1”总成。

需要特别注意的是:

有T3/M3动力单元分析,适配的“3合1”高压用电系统总成与秦Pro EV搭载的“3合1”高压用电系统总成完全一致(硬件),但是有别于唐EV和元EV(535)适配的“3合1”高压用电系统总成。

上图为秦Pro EV适配的“3合1”高压用电系统总成技术状态特写。

秦Pro EV适配的“3合1”电驱动总成中的电机最大功率120千瓦、最大扭矩280牛米、最大转速15000转/分。

上图为元EV(360)适配适配的“3合1”高压用电系统总成技术状态特写。

元 EV(360)适配的“3合1”电驱动总成中的电机最大功率70千瓦、最大扭矩180牛米,最大转速15000转/分。

上图为唐EV适配的“3合1”高压用电系统总成技术状态特写。

唐EV适配的2组“3合1”电驱动总成中的电机最大功率180千瓦、最大扭矩330牛米,最大转速15000转/分。

上图为e1适配的“3合1”高压用电系统总成技术状态特写。

e1适配的1组“3合1”电驱动总成中的电机最大功率45千瓦、最大扭矩110牛米,最大转速15000转/分。

上图为比亚迪在售的电动汽和适配的“3合1”电驱动系统总成中电机技术参数列表。

40千瓦、70千瓦、120千瓦、180千瓦以及另一款XX千瓦级驱动电机,与减速器和驱动控制器进行“3合1”总成设定。然而,T3/M3适配的100千瓦级驱动电机也采用“3合1”总成设定。并且,这款编号为BYD1814-TZ-XS-B型,最高转速12100转/分驱动电机,应该从此前秦100、秦DM等车型适配的110千瓦级驱动电机的升级而来,并从分布设定进行了集成设定的进化。

3、比亚迪T3驾驶舱空调制冷模式的热管理技术(策略):

在室外温度达到24摄氏度的北京,笔者将M3设定为最低温度,出风量为3挡,原地“怠速”运行3分钟后,用热成像仪监测对动力舱内个分系统温度变化。

比亚迪M3驾驶舱出风口(驾驶员一侧)温度降至11.1摄氏度。

上图为T3动力舱内各分系统热辐射信号状态。

黄色箭头:启动用锂电池温度约为40摄氏度

红色箭头:“3合1”高压用电系统总成壳体表面温度约20摄氏度

绿色剪头:PTC模块表面温度最高,达到44摄氏度

通过热成像仪观察,PTC模块持续升温至46摄氏度,而液冷板则降温至约零下3摄氏度。PTC模块与液冷板协同运行,已获得最大的温差,提升制冷效率。

此时,动力舱内2组液态循环管路及补液壶温度并未有太多温差产生,并保持在15-18摄氏度范围。

与其他在售电动汽车一样,T3/M3标配的液冷板,在电动空调压缩机输送经过冷冻的R134A冷媒的作用下,与通往驾驶舱循环管路内的冷却液进行“冷交换”,对动力电池内部的电芯进行降温伺服。

白色箭头:正在进行“冷交换”的液冷板

红色箭头:液冷板通往动力电池管路的温度约为10摄氏度

黄色箭头:电动压缩机通往液冷板管路的文图约为10摄氏度

实际上,2组不同伺服功能的管路内部温度存在着一定温差,这也是“冷交换”作用结果。

红色箭头:液冷板

黄色箭头:液冷板通往动力电池的2组管路(软管)

绿色剪头:电动空调压缩机通往液冷板的2组管路(硬管)

在上一代秦EV\元EV\宋EV车型适配的‘4合1’电驱动总成以及3组循环管路的基础上,使用“e平台”的秦Pro EV\唐EV\宋ProEV\元EV车型简化为2组循环管路。

通过1组“3通”阀体,将原本用于动力电池和驾驶舱空调的制冷和制热管路进行合并,2组循环管路可以单独以及联合运行进行“热交换”和“冷交换”伺服。

上图为比亚迪M3驾驶舱空调制冷模式开启10分钟后,2组循环管路补液壶热成像信号,与正常拍摄状态的对比特写。

2组循环管路补液壶温度没有过大的温差,则证明T3的驾驶舱空调制冷模式激活后,并未进行大循环“冷交换”,而是将循环管路闭合在一个小范围,甚至没有“3通”阀体没有开启通往补液壶的管路。用最小的泵压和更短长度的管路(足够体积的冷却液)进行“冷交换”,以达到降低非行驶用途消耗的来自动力电池电量。

4、比亚迪T3动力电池高温散热的热管理技术(策略):

激活比亚迪M3驾驶舱空调制冷模式,并以“怠速”状态举升。

红色区域:被具备降噪功能的护板立体包括的前框型副车架及悬架

黄色区域:动力电池总成前端冷却管路、高压线缆及通信线缆护板

红色箭头:框型副车架及护板支架

前悬架和转向节采用钢材质,没有采用比亚迪“王朝”车族经常采用的铝合金材质零部件。

依旧是那台被长城欧拉R1适配的比亚迪自行研发BC28型电动压缩机。

高压线缆接口和通信线缆接口被护板保护,液冷进出管路接口则直接裸露在外。

上图为热成像仪检测下“3合1”电驱动总成表面热信号状态特写。

红色箭头:“3合1”电驱动总成表面温度约为10摄氏度

白色箭头:具备3种控制策略电子水泵表面温度超过27摄氏度

在开启驾驶舱空调制冷模式并“怠速”运行15分钟后,动力电池并未开启高温散热功能。从液冷板通往动力电池的2组循环管路出现2-4摄氏度的温度差。铝合金材质动力电池总成下壳体(最下端)表面温度约15摄氏度,进出水管路温度约为17摄氏度。而高压线缆温度19.8摄氏度。

白色箭头:进水管接口

红色箭头:出水管接口

5、比亚迪M3/T3商用和物流用车技术优势:

2016年1月,比亚迪与全球最大规模的物流公司UPS签署了一揽子合作协议。意味着全球最大物流企业与一家新能源汽车制造最具潜力的车厂结成合作伙伴关系。UPS全球车队运营兼维修总监Mike Britt、UPS亚太区车辆工程部高级经理刘家兴、比亚迪副总裁张金涛等列席签约仪式。

UPS与比亚迪合作,欲逐步把其车队升级为电动化,解决美国物流行业的“最后一公里”问题。

此次比亚迪与美国UPS签约,看似一个不可发生的偶然,其实早在2012年比亚迪就酝酿物流以及运输行业电动化的推进计划。2013年晚些时候,比亚迪就生产出基于续航300公里的e6电动车的厢式货车。采用与e6相同的动力总成、电池组件与控制系统,对前排座椅之后的空间进行彻底改造,第二排座椅与后备厢被一具可加装空调压缩机的封闭货厢所替代。根据非官方流出信息看,这款仅制造了不足20台e6物流车为针对欧洲市场打造。可惜的是在那个没政策没市场的年代,比亚迪制造的e6电动车都很难寻找到大规模市场,更何况电动物流车。

UPS涂装的EV版商(T3)与T5和T7系列电动卡车,都成为比亚迪向UPS全球物流车队推销的成熟车型。实际上美国UPS与中国比亚迪两家公司已经在2015年8月份,甚至更早就有所接触。一方面UPS需要一种采用电动能源作为动力,可以替代旗下“23英尺”(约等于7米)级别的货运卡车。一方面比亚迪和联邦快递正在商定联邦快递初期运营的维修基地,但该维修基地可能接近于比亚迪设在兰开斯特的工厂,以便联邦快递获得比亚迪工程和技术人员的支持。

基于比亚迪在全球范围用动力电池、新能源车研发与制造的绝对领先优势,而成为美国UPS改装纯电动货车、为联邦快递制造全新的纯电动货车的唯一供应商。在中国国内,比亚迪已经与中国UPS公司、DHL公司等物流商达成协议,供应EV版商、也就是T3系列纯电动封闭货车。

今天,以全新技术状态亮相的M3/T3电动汽车,始终保持着比亚迪系新能源技术领先全球的技术优势。尽管中国新能源补贴额度大幅退坡,对整个行业发展带来一定冲击。可是,比亚迪依托最新的“e平台”技术,集成至旗下诸多车型。延续早期的“单一车型,三种动力”的研发策略,比亚迪通过装车量的提升,最大程度的摊销电驱动系统和动力电电池成本。

有目共睹的是,在原本混乱不堪的电动物流车行业中,太多技术含量低下的品牌车型,以低价策略获取相当份额。然而随着补贴退坡的持续,杂乱无章的市场秩序也到了重新整备的时机。

在商用车及物流市场傲视群雄的比亚迪M3/T3,以更合理的终端售价,加上绝对领先的技术优势,将成为其他“技术部作为”的品牌克星。

单从M3/T3电驱动技术和动力电池热管理策略的进化看,与采用“e平台”的其他车型相比,依旧融入了“迭代”式的性能提升。而这种基于节能降耗层面的性能加持,直接用于商用车市场最重视的全寿命周期养护成本的降低。这也将是比亚迪全面进军商用及物流市场的重要节点。

文/新能源情报分析网宋楠

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