(視頻腳本)超級混動專利詳解(1):發(fā)動機特性曲線

寫在前面:專利詳解這個系列的視頻目前作了3集,也許今后還會繼續(xù)制作。這個系列視頻的內(nèi)容信息密度比較大,有一定深度,并且為了縮短視頻長度,旁白的語速很快。所以,為了便于感興趣的朋友理解和翻查,發(fā)出此系列視頻的腳本。不同于正規(guī)長文,腳本寫作偏口語化,為智能匹配字幕方便,某些長句也進行了斷句處理,不一定符合語法規(guī)范,特此說明。
=====正文開始(約1700字)=====
嗨,大家好。

我打算作一個系列視頻,講一下最近對超級混動專利的學習體會。

這是超級混動專利書上的系統(tǒng)框圖,因為之前很多人都懷疑過1.5自吸發(fā)動機的功率不夠,所以今天就從這個1.5自吸發(fā)動機講起。

專利書上有一張發(fā)動機的特性曲線圖,標出了35%和40%燃效的等高線。35%燃效等高線的拐點在5000多轉(zhuǎn),40%等高線拐點在3300轉(zhuǎn)左右,黃色標注是我自己的估計,38%燃效的等高線,拐點在4000多轉(zhuǎn)。之所以強調(diào)38%,是因為專利書中特別提到,這是發(fā)動機高效工作區(qū)的門檻。需要存疑的是,這張圖中標明的最高燃效點43%,對應的轉(zhuǎn)速在2300轉(zhuǎn)左右,后面會對這一點進行修正。


專利書中的這張圖,與發(fā)布會上楊冬生展示的圖是一樣的。但我覺得這只是一張“寫意”的圖,不夠精確,所以也不利于分析。我找到了另外一張更“寫實”的圖,是弗迪動力CTO李高林,在2021年10月一次演講中展示的,這個要更精確一些。先看看他是怎么說的。
(弗迪動力CTO李高林視頻片段)
很明確,這個演講雖然講的是輕卡的混動,但發(fā)動機與DM-i是同一個發(fā)動機,因此下面的分析都以這次演講的PPT為基礎。

先看下發(fā)動機的基本參數(shù),功率81kW,最高轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn),最大扭矩出現(xiàn)在4500轉(zhuǎn)。配套的雙電控中(EHS145),發(fā)電機的額定功率是65kW,最大功率是90kW。我個人理解,1.5自吸發(fā)動機作為原動機,發(fā)出的最大電能肯定到不了90kW,而1.5T渦輪增壓發(fā)動機也許是可以讓發(fā)電機發(fā)出90kW電能的。

李高林演講中展示的發(fā)動機特性曲線圖信息非常豐富,除了更細致的燃效等高線,還標注了等功率曲線,就是從10kW到60kW這一組綠色曲線。其實,專利書中還有一張介紹線工況的插圖,比較這兩個局部曲線的特征,并根據(jù)燃效等高線拐點對應的轉(zhuǎn)速,我在這張圖上標出了35%、38%和40%燃效百分比對應的位置。這張“寫實”圖與專利書中那張“寫意”圖相比,最大的不同點在于最高燃效點,這張圖上顯示最高燃效區(qū)對應3000轉(zhuǎn)左右的轉(zhuǎn)速,而不是2300轉(zhuǎn)。我個人認為這個是更可信的數(shù)值。

從另外一張PPT上也可以看出,最高效油電轉(zhuǎn)換工作點對應的功率約為32kW,這個功率在30kW等功率線的上方,應該就是3000轉(zhuǎn)左右。
在這張?zhí)匦郧€圖上,我標注出幾個典型的工作點,為后續(xù)解釋控制邏輯做些鋪墊。

首先是原地發(fā)電工作點,滿油門原地發(fā)電功率8kW,我之前的視頻拍過,對應轉(zhuǎn)速約為1400轉(zhuǎn)。用功率除以轉(zhuǎn)速再乘上計算系數(shù)9550,也考慮到轉(zhuǎn)換效率,大概可以算出對應的扭矩在60牛米左右,這個工作點在10kW等功率線的左下方。
第二個,標出25kW工作點,對應轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)。這個工作點燃效很高,在40%之上。同時,噪音也不高,超級混動發(fā)布會上楊冬生曾經(jīng)秀過發(fā)動機的NVH舒適工作區(qū)間,就是在2500轉(zhuǎn)之下。在城市快速路穩(wěn)速巡航時,這個工作點可以讓車輛處于直驅(qū)狀態(tài),同時如果有富裕功率還可以給電池充電。
當車速較高時,例如高速公路行駛110-120左右,車輛驅(qū)動需要的功率增加,風噪、路躁都增加了,那么,提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速,其噪音升高也不會變得很明顯。我再標出第三個工作點,在3000轉(zhuǎn)這個位置,此時對應的燃效是最高的,功率約為32-35kW,我自己開車時,也經(jīng)常觀察到這個功率值。此時,車輛行駛實際驅(qū)動的平均功率不會超過30kW,多余的功率可以給電池充電以保住電量。
另一個場景,當車輛在高速爬長坡時,一方面需求的行駛功率大于35kW,另一方面,如果強制保電的話還要努力給電池補電,那么,發(fā)動機就會繼續(xù)調(diào)高工作點,極端一些的估計,例如60kW,這個功率在轉(zhuǎn)速4600轉(zhuǎn)左右即可達到,發(fā)動機噪音會比較明顯,燃效是低于35%的。這種場景車輛油耗高并不奇怪。
最惡劣的情況我認為可能出現(xiàn)在電池SOC極低時,例如低于18%,此時發(fā)動機會不顧燃效和噪音,把轉(zhuǎn)速繼續(xù)加大,發(fā)電功率繼續(xù)提高,因為要給電池盡快補電,這個時候也許還會對車輛限速,以減小驅(qū)動功率需求。圖中標出5000轉(zhuǎn)這個工作點,可以發(fā)出65kW電能,已經(jīng)到了發(fā)電機的額定功率。我不太清楚發(fā)電機是否能過載,也不太清楚發(fā)動機是否真能升到6000轉(zhuǎn)這個極限轉(zhuǎn)速。
總之,通過上面的標注可以看出,哪怕電池的電量極低,已經(jīng)無法提供額外能量時,發(fā)動機發(fā)電也能提供60kW以上的功率。我可以負責任地說,這個功率能讓宋PLUS DM-i在平路跑到140公里時速,還能同時讓電池保住電。
有人提到比亞迪限制了發(fā)動機功率,為了節(jié)油只運行在35kW之下的高效工作區(qū)。我個人認為這個觀點的邏輯和證據(jù)不夠扎實,我將在下個視頻中分析專利書相關的控制邏輯。