基于DM-i技术的EHS电混系统研究

史成君

摘 要：传统燃油车对于环境的污染问题日益凸显，新能源汽车的发展还远远未达到普及，续航里程不足的问题一直饱受诟病。混合动力汽车兼具两者优势，在动力性和燃油经济性的平衡方面有其特有的优势，比亚迪在2020年发布了DM-i“智慧双模超级混动技术”，在发展至第三代后更是引入了EHS电混系统，这标志着全车电力驱动时代的到来。本文主要介绍了比亚迪EHS电混系统的原理、优势以及对传统机构的影响。

关键词：汽车 混合动力 燃油经济性 电力驱动

1 前言

随着我国全面进入十四五时期，国家在碳达峰和碳中和进程方面都做出了具体方案，并且已经向国际社会公布。在这样的背景下，交通运输行业的碳排放问题必然会引起人们的高度重视，传统燃油汽车的减排存在瓶颈，发展新能源汽车技术的必要性日益凸显。但是，纯电动汽车目前最大的问题在于电池技术不够先进，仍存在充电桩普及度低、续航里程焦虑、整车成本较高等问题，这仍然阻碍着纯电动汽车的推广。而混合动力汽车同时具备传统燃油车和纯电动汽车的一些优点，综合性价比突出，具有输出扭矩大、续驶里程长，动力响应好等优点[1]。鉴于此，各车企对于混合动力汽车技术的研究也从未停止，比亚迪在2020年发布了DM（Dual Mode）双模混动技术，后来又在此基础上延伸出了DM-i，智慧双模混动技术，极大推动了混合动力汽车技术的发展。本文将浅析比亚迪的DM-i技术，并研究其最新的EHS电混系统。

2 混合动力汽车的分类

2.1 串联式混动汽车

串联式混合动力系统主要由发电机、发动机、电机串联组成。发动机工作之后产生机械能，传递给发电机，从而产生电能，电流通过整流器给电池充电，电池给驱动电机提供电能之后，电机将驱动力传递给车轮[2]。这种结构最大的优势在于结构简单，并且整个系统没有机械连接，使得发动机转速可以保持在高效区间。但是串联式的主要部件的能量转换损失较大。

2.2 并联式混动汽车

并联式系统可以同时提供两套动力输出，燃油和电池分别可能将能量转化为机械能，都可以传递到机械耦合装置，之后通过变速器和主减速器传递给车轮[3]。这种布置形式可以有效减少能量损失，但是相应的由于系统存在机械连接，在换挡时很难保证发动机全程工作在最优区间。

2.3 混联式混动汽车

混联式相当于把串联和并联结合起来，多加了一个发电机，系统可以依据能量控制策略来运行串联系统或者并联系统，从而尽可能长时间的使发动机保持在最优区域[4]。但是该系统零部件较多，结构相对复杂，价格更贵，并且对于控制策略和能量分配的管理逻辑要求比较高，对汽车工程师提出了更高的要求。

3 DM-i技术

3.1 DM-i技术的基本架构和工作模式

3.1.1 基本架构

该系统的基本架构如下图4所示：

工作逻辑主要有三种情况：

①车辆处于低速缓行工况下，发动机直接带动发电机工作，产生电能，驱动电机得到电能之后驱动车轮，此时车辆状态类似于纯电动汽车，发动机不需要高负荷运转，只需要提供发电的动力即可。

②高速稳定工况下，发动机本身可以工作在高效区间，而此时电动机动力性不足的问题就会体现，所以在此工况下离合器结合，让发动机直接向车轮提供动力。

③加速、超车工况下，可以进一步将驱动电机和发动机并联，共同参与驱动。

3.1.2 工作模式

DM系统的工作模式有三种，包括纯电模式、混动模式、增程模式。混动模式又可以细分为高速巡行模式、加速模式和能量回收模式[5]。初代DM系统主要由两个发电机、一个发动机和减速器、差速器共同构成。当发动机不启动，电机单独工作时，则处于纯电模式下;当发动机启动，1号发电机发电，2号发电机驱动车轮，此时处于增程模式;当发动机启动，发电机不工作，离合器结合，此时处于发动机直接驱动的高速巡行模式;当发动机启动，两个发电机都参与工作，离合器接合，共同驱动车辆行驶，此时处于加速模式。当离合器断开，2号电动机可以回收动能，此时处于能量回收模式。

3.2 DM-i技术的特点

比亚迪的DM-i技术最新一代把原来的1.0L的50KW的自吸发动机升级到了1.5L的骁云发动机，该发动机综合素质优秀，最大输出功率81KW，最大扭矩135N.M，压缩比15.5：1，并且热效率高达43%，而且发动机采用的是米勒循环，确实比传统奥托循环技术的热效率有了长足进步。比亚迪重新设计了该平台的冷却系统和传动系统，使用了分体式冷却，为了提高发动机热效率，新平台取消了轮系设计，转而把电动机装配进去，从而有效促使发动机更多的工作在高效区间。DM-i技术的意义在于提供了一种汽车从传统燃油动力过渡到纯电动动力的良好解决方案，并且这也是对消费者用车习惯的一种培养，消费者将会在混动车上熟悉充电的概念，对于以后使用纯电动汽车有很大的帮助。

4 基于DM-i技术的EHS电混系统

4.1 EHS电混系统的概念

EHS电混系统是比亚迪最新一代DM-i技术的核心构成部分之一。它包含了两个电动机，两个电控系统，以及离合器和单档减速器。

可以支持三种数值的功率输出，包括160/173/254kW。在架构方面，EHS电混系统最显著的特点在于采用了双电机串并联结合的架构，这就使得驱动电机和发动机可以互不影響的工作。

4.2 EHS电混系统的优势

EHS最大的优势在于集成度高，离合器+单档减速器+双电机+双电控+液冷系统，这些总体的体积比第一代DM平台减少了30%，同时重量也减少了30%[6]。

由于换了功率更大的电机，整体转速有了很大提高，EHS电混系统使用了扁线电机，使得绕组的散热性能得到大幅提升，油冷技术也能够直接对发热源头进行降温冷却，两者相辅相成，一方面提高了热效率，另一方面还确保温度在可控范围内。同时，最重要的电控系统方面，这套系统采用了全新的IGBT4.0，加强了电路集成度，加之双电控的控制策略，使得整机电控效率高达98.5%。

该技术从架构上决定了混动汽车将完全进入以电为主的供能模式，作为一个应用在插电混动平台上的系统，EHS的控制策略就是以电为主，从而保证了超高的燃油经济性。而在高速、加速工况下，EHS系统可以采用并联驱动，同时调用发动机和电动机参与供能，这将带来纯电动汽车无法做到的动力响应。

5 结论

比亚迪对于市场定位非常准确，通过深度自研插电式混合动力技术，把自家的DM技术深化到了DM-i，并且在最新这套架构中加入了EHS电混系统，既没有完全摒弃传统车的机械结构，又给消费者提供了驾驶纯电动汽车的优越体验。

EHS电混系统是一种架构的革新，该技术意义重大，这种兼具传统车动力性和纯电动车经济性的插电式混合动力技术，可以完美的填补市场空白，对于大批习惯于驾驶燃油车的车主来说，这是一种驾驶习惯的迭代，在之后国家逐步淘汰汽油车之后，驾驶员也可以更加从容的过渡到新能源车上面去。

参考文献：

[1]赵伟. 基于CVT的插电式混合动力汽车控制策略和构型优化研究[D].重庆大学，2019.

[2]朱可宁.混合动力汽车原理及发展趋势研究[J].内燃机与配件，2020（20）：47-48

[3]李泽琛.并联式混合动力汽车研究现状[J].内燃机与配件，2021（11）：64-65.

[4]纪承乾.浅谈混合动力汽车发展现状[J].汽车文摘，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]杨俊.比亚迪DM-i超级混动系统技术解析[J].汽车维护与修理，2021（07）：71-74.