详解电动汽车比亚迪唐EV系统

2018年比亚迪插电式的全新一代唐DM给了市场不少的惊喜，所属同一BNA架构下的比亚迪全新一代唐EV近日，在比亚迪2019王朝系列春季发布会上正式上市。作为唐系列的第一台EV，是非常值得关注的。某种意义上其对标车型是特斯拉的Model X。刚刚出台的2019补贴新政还在过渡期内，在整个补贴退坡的大背景下面，比亚迪唐这款车型主要有以下的一些特点值得关注：1）电池技术提升：比亚迪全新一代唐之前没有纯电版本，是因为在锂电池能量密度还没有提升到一定程度的时候，做500公里续航的中大型SUV会导致电池系统占据过多的重量，使得车辆能效比较差。而在目前比亚迪NCM622配比的三元锂电池系统能量密度已经达到160Wh/kg的状态下，全新一代唐家族有了足够的理由引入纯电车型。尤其唐EV是作为e平台集大成者这个定位出现，表现出比亚迪对自家纯电技术的信心和推广的决心。2）区分动力配置，扩大用户群体：从总体特性来说，全新一代唐EV拥有 600D(四驱)，双电机最大功率360kW和全新一代唐EV 600 (前驱)单电机最大功率180kW两种动力版本，满足不同的用户需求。基于之前全新一代唐DM车型对于一二线城市市场的渗透，不难预测这次推出的四驱版和前驱版两款车型针对的是完全不同的两类车主群体：唐EV 600D：比亚迪拥有一部分“颜控”+“技术流”迪粉，会为了“极致动力+高颜值”而买单。唐EV600D的高性能+高颜值，刚好可以满足这部分人的喜好。唐EV 600：在限购城市里面，苦于牌照的车主基于现实考虑，购买一款两驱版的城市SUV，来满足日常出行需求的群体也不在少数，两驱版越级的产品力和更经济的用车成本，刚好解决了这部分人群的燃眉之急。3）价格优势：在价格层面上，唐EV以空间大、续航高和加速快等几个核心属性，能够在补贴退坡下，以相对稳定的成本和售价差站稳脚跟（见图1）。图1 比亚迪的纯电动汽车矩阵中，唐EV站在最顶端，受补贴退坡影响最小唐EV初始的对标对象是Model X，但随着Model 3价格的下探，消费者也会同时比较这两款车。从性价比层面来看，唐EV还是具备一定的竞争力的。表2 唐EV与特斯拉的核心参数对比接下来我们从整车技术层面，特别是整车架构、驱动架构、功率电子和电池系统等几个核心角度来解读这台车，从整合集成优化的角度看如何在标准化技术发展路线下提升模块的适配性和整车性能。1）模块化、平台化e平台是比亚迪纯电核心技术的集合，包括驱动三合一、高压三合一、一块低压系统集成的PCB、一块承载智能应用的悬浮大屏、一块高能量密度动力电池组，集成化、标准化、模块化是技术衍化的核心。早期新能源车型的开发路径大部分是燃油车改型或与插电式混合动力车型兼容，逆向开发的产品。随着技术的发展，整个行业的开发模式遇到了一些瓶颈，核心的问题包括：随着新能源汽车的销量和占比在进一步提高，汽车产业的战略中心已经有所变化要适应不同市场的需求，目前自主品牌20万左右的新能源汽车的销量想要得到进一步发展就需要满足不同细分市场的需求，同时也要肩负在Model 3进入中国和补贴退坡之后的开发费用、开发速度还有成本的挑战，在产品的核心竞争力上正面抗衡。图2 比亚迪之前的开发路径和平台化的配置综合内外部和宏观因素，都使得比亚迪开始进一步调整自己，从之前的单台车演化设计，开始形成各个系统的模块化迭代，分别配置整合形成不同的驾驶特性、不同的续航里程和不同级别的产品组合。因此可以看出，全新一代唐EV是在比亚迪之前的核心造车基础技术上不断积累的产物，同时它的诞生也是行业三电核心技术的一个分界点，用模块化思路配置性能最优化的产品，在比亚迪的纯电动产品矩阵里面唐EV电池能量密度最高、电机输出功率最高，升压快充充电功率最高。通过各个模块的集成化和标准化，提升性能可靠性、优化纯电汽车技术成本比例，让纯电汽车在性能、技术成熟度、综合产品力上适应产业需求。2）驱动系统架构：从原来的分立式转向了轴驱动的设计模块化，这个也很考验系统集成化的水平。我们首先来看一下目前比亚迪的驱动系统的情况：表1 比亚迪电驱动系统的参数从纯电动汽车的角度来看，动力系统需要体现其特有的优势，以加速度为卖点，这个是以特斯拉为源头，比亚迪在PHEV里面用542贯彻的很深。而在唐EV车型上面，比亚迪采用了180千瓦 “3合1”电驱动总成，形成了和唐DM完全不同的技术路线，直接在纯电动汽车的体系下进行设计改进（TZ200XSB-B驱动电机）。两驱版本：NEDC续航里程520km，采用单根峰值功率180kW的轴（最大功率180kW，最大扭矩是330N·m）。四驱版本：NEDC续航里程500km，采用两根峰值功率180kW的轴（最大功率是360kW，最大扭矩是660N·m），充分在功率层面进行了挖掘。这个轴控制器，用了最高的驱动电压，也在能量密度方面做了很多的专属设计考量，在技术层面上达到了很好的效果。3）电池系统架构我们重点来看一下比亚迪目前的电池系统架构，比亚迪的电池的尺寸一直是173*122.5*50，采用在原有PHEV2规格上增加宽度和高度来提高电芯的容量和能量密度。从一开始的LFP电芯的75Ah，一路发展到现在做到了622的135Ah，能量密度往209Wh/kg来提升。图3 比亚迪电芯容量和能量密度的提升在系统成组上，采用双排电芯布置的方式，如下图所示，双排电芯20颗电芯为一个常规模组，提升了从电芯到模组层面的利用率。图4 比亚迪的乘用车电芯成组方式在电池系统的配置上面，因为逆变器的输入电压范围比较宽，比亚迪采用串联的布局方式进行配置，通过串联不同的数量组合出不同的电量值。在这个方面，由于有着母线电压720V的提升，使得比亚迪在技术上可以通过调整不同的串数来实现容量的差异化配置。相较特斯拉在圆柱电芯并联组合的方式，比亚迪通过累积电压的方式在同等功率下降低电流，往更高的电压方面去寻求更高的系统效率。图5 比亚迪电池系统的配置情况（电量和串数）如下图所示，在系统的集成效率上面，唐EV和特斯拉Model X都处在160Wh/kg的能量密度行业顶端水平。图6 特斯拉的模组设计4）充电系统：功率电子的考虑（DCDC+充电和配电盒的设计）比亚迪的快充系统和慢充系统，之前用的逆变器整合技术限制已调整为新一代的设计，在这代的技术中，需要把驱动系统和充电系统分开考虑。追求复用的结果会在主流的驱动上面存在限制，进而加大驱动轴的标准化难度和重量，因此在技术选择上拥有以驱动角度为重心，分离充电需求的道路。在慢充的技术选择上，目前比亚迪选择了6.6kW和DCDC一体化集成方式（可以实现壳体和连接器简化使得成本降低、重量降低），这是对之前的技术选择的回归，之前比亚迪选择的是深度整合逆变器的方式进行交流充电。而在目前的技术选择上，选择升级和整合DCDC、车载充电机和配电盒的方式，从某种程度更合理。由于电压层面的差异，为了更好的匹配充电桩，在3合1系统上加入升压系统，支持高于108串的车辆在常规的400V直流快充桩的充电，为下一步进入800V快充做准备，同时兼容目前大部分现有的400V充电桩。而在下一步调整充电接口之后，这个直流充电功率有望得到进一步的提升。图7 比亚迪的交流充电系统的考虑小结：在e平台的开发思路下，比亚迪走上了集成化、模块化、标准化开发技术路线，从原有的e6、e5单款车型纯电开发思路进化到现在的唐EV、宋EV、秦Pro EV和元EV等家族化体系化开发模式，全新一代唐EV是集成了平台化的技术产品特性。不仅从车辆部件层面出发，而是从整个电子电器系统进行车型的整合和调配，从整车的性能系统综合效果上来看各部分模块的设计水平，以全新一代唐EV为代表，从上往下来重塑其整体的纯电动汽车开发体系，在纯电动车型开发速度和开发质量上有了很大的变化。