比亚迪第六代超级混动相关技术信息在汽车行业引发广泛讨论。这套新一代混动系统,满油满电综合续航里程突破2300km,整套技术体系当中,两大核心技术备受关注,一项是自研可变磁通量电机,重点解决传统永磁电机高速工况能耗偏高、高速亏电油耗上升的行业老问题;另一项则是固态电池相关技术布局,成为整套混动技术矩阵当中重要的一环。
从公开技术资料来看,第六代DM超级混动,并不是单纯对第五代DM做软件层面微调,而是围绕发动机、电驱电机、高压电控、电池、整车热管理五大核心部件做整套架构升级。骁云插混专用发动机热效率提升至48%,电控升级到900V碳化硅高压平台,搭配AI全域能量管理系统。可变磁通量电机是这套电驱系统最关键的升级点,传统永磁同步电机磁场强度出厂固定,低速大扭矩表现优秀,但是高速匀速行驶时,会产生较大反电动势,电控需要额外消耗电流进行弱磁补偿,能耗随之上升,这也是很多插混车型高速亏电之后油耗明显上涨的重要原因。可变磁通量电机,通过转子内部导磁结构,根据车速、负载自动调节磁通量,低速起步、急加速工况切换强磁模式,保证扭矩输出;高速巡航工况切换弱磁模式,从源头降低反电动势带来的额外能耗,实现高速工况不亏电,维持较高的电机效率。
电池部分,行业讨论集中在固态电池路线。比亚迪在固态电池方向走硫化物体系路线,目前处于技术研发与车规验证阶段,半固态复合刀片电池已经率先进入量产落地阶段,全固态电池还需要继续完成循环寿命、界面稳定性、生产成本等多项验证。固态电池相比传统液态锂电池,优势在于电芯能量密度更高,热稳定性更强,低温环境下电芯活性衰减更小。固态电池如果后续完成大规模量产装车,会进一步提升插混车型纯电续航能力,同时提升电池包安全性能。
整套第六代混动系统搭配AI全域能量管理,这套系统依托大量真实道路行驶数据训练,能够读取导航信息,提前识别前方拥堵、长上坡、高速路段,自动规划油电分配策略,驾驶员不用手动设置保电阈值,系统自动选择最优的油电协同方案。
这套技术信息曝光之后,行业讨论的焦点也随之展开:插混车型发展这么多年,第五代DM已经把亏电油耗压到很低的水平,为什么比亚迪还要继续投入,去研发第六代混动?可变磁通量电机,是不是解决混动高速能耗难题的最优路线?固态电池什么时候,才能够大规模进入家用插混车型?插混技术,未来还能不能继续挖掘潜力,还是说,插混只是新能源转型阶段的过渡产品?这些问题,也是本篇文章重点探讨的内容。
一、可变磁通量电机拆解:从底层结构解决混动高速能耗痛点
聊第六代DM,最先要讲的就是可变磁通量电机,这也是这次技术更新最有辨识度的部分。很多老车主都有一个感受,插混车型市区开,亏电油耗很低,但是一旦跑长途高速,车速稳定在100km/h以上,亏电油耗就会明显上涨。很多人以为,油耗上涨只是发动机高速工况的问题,其实很大一部分原因,出在传统永磁同步电机上。
传统永磁同步电机,转子上面永磁体的磁场强度是固定不变的,这个特点,行业里面叫做恒定磁通。低速起步的时候,恒定强磁场,可以输出很大扭矩,起步轻快,这个优势很明显。但是车速升高之后,转子高速旋转,定子线圈当中就会产生反电动势,车速越快,反电动势越大。为了不让反电动势影响电机正常运转,电控系统必须注入反向电流,做弱磁控制。这部分反向电流,不输出有效动力,全部变成额外能耗,相当于电机一边输出动力,一边还要消耗电能抵消反电动势带来的阻力,这就是高速能耗上升的核心原因。行业里面,很多车企尝试用双挡电驱变速箱来缓解这个问题,增加挡位,改变电机工作转速区间,但是双挡结构会增加机械零件数量,带来结构复杂度提升,后期NVH调校、长期可靠性验证,都会增加难度。
比亚迪可变磁通量电机,选择了另外一条思路,不去增加变速箱,而是直接改造电机转子本身,让磁场强度可以动态变化。通俗来讲,就是给电机磁场加装一个智能调节阀。转子内部集成记忆磁体与导磁结构,电控系统实时读取车速、油门深度、电池负载数据,毫秒级完成磁通量切换。低速起步、爬坡、急超车,系统切换强磁模式,磁场全开,扭矩相比传统永磁电机提升大约30%,动力响应保持充沛;当车辆进入高速匀速巡航,自动切换弱磁模式,物理层面降低对外输出的磁通量,反电动势随之下降,电控不再需要大量反向电流做弱磁补偿,电机维持在高效区间运行,高速工况能耗明显下降,也就是大家常说的高速不亏电。
这里有一个关键点,很多读者会混淆,可变磁通量电机,不是单纯依靠电控软件做弱磁控制,而是从转子磁路结构上,物理改变磁通大小。软件弱磁,只是用电控电流去抵消反电动势;可变磁通电机,直接减少反电动势本身,这是本质区别。软件弱磁,能耗的根源还在;可变磁通,从源头减少额外能耗,这也是这项技术价值所在。
当然,可变磁通量电机也不是没有难点。电机转子每分钟转速上万转,在高速旋转的转子内部,布置可调节的导磁结构,对机械加工精度、材料耐高温性能、长期循环可靠性,都提出很高要求。转子属于高速旋转部件,任何微小磨损,都有可能影响磁路稳定性,所以这项技术,需要大量台架耐久测试、整车道路耐久验证,验证周期很长。除了机械调磁方案,行业里面还有电控励磁可变磁通方案,不同方案,成本、耐久度、控制难度都不一样。比亚迪选择的路线,能不能顺利完成大规模量产,后续还要看量产车型长期使用反馈。
放到行业横向对比来看,国内很多车企都在研究可变磁通电机相关专利,但是真正推进到整车适配阶段的并不多。可变磁通电机,不单单只服务插混车型,纯电车型同样可以使用,纯电车型使用可变磁通电机,同样能够改善120km/h高速巡航电耗偏高的问题。所以这项技术,不只是第六代DM专属,未来也有可能拓展到比亚迪纯电产品序列当中。
二、骁云48%热效率发动机+AI能量管理,整套混动系统协同升级
讲完电机,再看发动机部分。第六代DM搭载全新骁云插混专用发动机,热效率达到48%。很多读者看到热效率这个数字,可能没有直观感受。内燃机热效率,代表燃油当中,有多少能量转化成有用的机械能,剩下大部分能量,都以热量形式散失。行业当中,普通家用燃油发动机热效率大多在35%~40%区间;第五代DM骁云发动机热效率46.06%,已经处于行业第一梯队。从46.06%提升到48%,表面看只提升不到2个百分点,但是内燃机热效率越往上,每提升0.5%,研发难度都会成倍增加。
热效率提升,依靠多项技术叠加:优化燃烧室形状,提升燃油雾化效果;降低活塞、曲轴运转摩擦损耗;优化排气能量回收;搭配更高EGR废气再循环比例,降低泵气损失。插混专用发动机,和普通燃油车发动机工况不一样,插混发动机不需要频繁大幅度改变转速,更多稳定在高效区间运转,所以工程师可以专门针对高效区间做深度优化,这也是插混专用发动机,可以做到超高热效率的前提。
除了发动机本身,AI全域能量管理系统,也是整套第六代混动的重要组成部分。第五代DM已经具备保电功能,但是保电策略,更多依靠固定标定,驾驶员手动设置保电百分比。AI全域能量管理,是在此基础上升级,系统接入导航数据,提前预判前方路况。比如前方十几公里是长上坡,系统会提前储备电量,等到上坡路段,电机辅助出力;前方进入拥堵路段,系统优先使用纯电行驶,减少发动机频繁启停;进入高速路段,系统自动调整油电配比,配合可变磁通电机,维持整套系统最高效率。
这套AI能量管理,核心依靠海量真实行驶数据训练。国内不同地区,路况差异很大,城市拥堵、山区长坡、平原高速,不同路况,最优油电策略完全不同。单纯依靠实验室标定,很难覆盖全部场景,依靠大量真实道路数据训练的AI算法,能让油电切换更顺滑,减少不必要的能量损耗。
电控平台升级同样不能忽略。第六代DM电控升级为900V碳化硅高压平台。碳化硅功率器件,相比传统硅基器件,导通电阻更小,高压工况下发热更低,能量传输损耗下降。900V高压平台,除了降低电控损耗,还能够提升直流快充能力,插混车型纯电模式下,补能速度进一步提升。高压平台,也对整车线束绝缘、电池热管理、整车安全防护提出更高要求。发动机、可变磁通电机、碳化硅电控、AI能量管理,这几项不是单独升级,而是整套系统协同,单独升级其中某一个零件,很难达到整体效果,必须整套架构同步迭代。
三、固态电池技术解读:技术前景可观,量产落地仍有阶段性挑战
第六代混动技术讨论当中,固态电池是热度很高的话题。很多读者会问,固态电池到底是什么,和现在刀片电池有什么区别,什么时候能够上车。
传统液态锂电池,电芯内部使用液态电解液,锂离子依靠液态电解液在正负极之间移动。固态电池,用固态电解质替代液态电解液。固态电解质有两大优势,第一,热稳定性更强,不容易出现热失控,电池安全性能提升;第二,支持更高的电芯能量密度,同等体积,能够储存更多电能,同时低温环境,固态电解质离子传导能力更好,冬季续航衰减幅度会小于传统液态电池。
行业内一般把固态电池分成三类:半固态、准固态、全固态。半固态,保留少量液态电解液,技术难度相对低,也是最先量产落地的路线;全固态,完全取消液态电解液,技术难度最高,也是行业长期目标。比亚迪选择硫化物固态电解质路线,硫化物固态电解质离子电导率高,更接近液态电解液,是业内关注度很高的技术路线。但是硫化物固态电解质,也存在难题,材料容易和空气当中水分反应,生产环境要求极高;电芯正负极和固态电解质界面阻抗偏大,循环多次之后,界面稳定性下降,电池循环寿命会受到影响;同时固态电池原材料、生产设备成本,远高于传统液态刀片电池。
从技术规划来看,比亚迪现阶段,优先推进半固态复合刀片电池量产装车,全固态电池还处于车规验证阶段,距离大规模家用车型量产,还需要一段时间。很多网上讨论,直接把半固态和全固态混为一谈,这点需要区分清楚。半固态,属于固态电池技术的过渡阶段产品;全固态,才是大家讨论的终极固态电池方案。
放到第六代DM这套混动体系来看,固态电池最大价值,就是提升插混车型纯电续航,同时改善低温性能。插混车型,电池包容量相比纯电车型更小,如果固态电池上车,相同电池包体积,纯电续航可以进一步提升,日常通勤,纯电行驶里程更长,发动机启动频次进一步降低;北方冬季,低温续航衰减减小,改善北方用户使用插混车型冬季体验。
但是也要理性看待,固态电池并不是装上之后,整套混动系统就直接完成升级。固态电池上车,还要重新匹配电池热管理系统、BMS电池管理系统,电池充放电特性,和液态电池不一样,BMS算法需要重新标定。同时成本问题,是固态电池普及最大门槛,在成本没有下降到家用车型可以接受区间之前,全固态电池,大概率先落地在中高端车型,再慢慢向走量家用车型下放。
这里延伸一个行业思考:很多人觉得,只要固态电池量产,液态锂电池就会快速被替代。但实际情况不会这么快。液态刀片电池,经过多年迭代,成本控制、安全、循环寿命,已经非常成熟,配套产业链完整。固态电池想要完全替代液态电池,需要同时解决材料、工艺、成本三大难题,这个过程会持续很多年,液态电池和固态电池,会在很长一段时间,并行存在,不同车型,根据定位选择不同电池方案。
四、行业深度思考:第六代DM,插混技术还有多大挖掘空间
第五代
从第五代DM到第六代DM,比亚迪混动持续迭代,也引出一个行业讨论:插混车型,到底是新能源转型的过渡产品,还是会长期作为主流动力路线,长期存在?
前几年,行业有一种观点,认为插混只是过渡,最终市场会全部转向纯电。理由很简单,纯电结构简单,没有发动机,维护项目更少,使用成本更低。但是从近几年市场变化来看,这个判断并不完全准确。国内地域广阔,很多家庭没有固定车位,无法安装家用充电桩;长途跨省出行,节假日高速充电排队问题依旧存在。这类用户,纯电车型使用存在不便,插混车型,短途用电,长途用油,没有续航焦虑,需求一直稳定存在。插混,并不会因为纯电发展,快速退出市场。
既然插混会长期存在,那么技术还有没有继续深挖的空间?第六代DM,给出答案:还有空间。过去几代DM迭代,重点放在降低亏电油耗;第六代DM,重点转向全工况优化,尤其是高速工况能耗。过去大家关注插混,大多关注市区亏电油耗,长途高速工况,反而重视程度不够。随着越来越多家庭,使用插混车型跑长途自驾,高速工况能耗,变成用户新关注点,可变磁通量电机,就是针对这个痛点升级。
除了比亚迪,国内其他自主品牌,也都在持续迭代自家插混系统,各家技术路线有差异,有的继续优化发动机,有的优化电驱,有的重点升级电池。国内插混赛道,已经从早期“能不能做到低亏电油耗”,进入到“全工况效率优化”的新阶段,不再只盯着市区工况做优化,高速、低温、山区路况,全部纳入优化目标。
还有一点值得思考,自研核心零部件的价值。可变磁通量电机、骁云发动机、碳化硅电控、刀片电池,全部走自研路线。自研,好处就是,整套系统可以深度协同调校,不用依赖外部供应商,技术迭代节奏自己掌控;缺点就是,研发投入巨大,需要长期持续投入。国内新能源行业,过去很长一段时间,很多核心零部件依赖外部供应链,而比亚迪这套模式,是把混动整套核心技术掌握在自己手里。
当然,也要看到挑战。第六代DM这套技术,硬件升级之后,整车开发成本会不会上升;可变磁通电机量产之后,长期耐久表现怎么样;AI能量管理算法,能不能适配国内各种复杂路况;固态电池成本什么时候可以下降。纸面技术参数亮眼,最终还要经过大批量车主,长期用车检验。技术实验室的数据,和真实道路长期使用,中间还有一段距离。
另外,从全球视角看,国内插混技术快速迭代,也改变全球混动技术格局。早年,混动技术标杆是日系混动,日系混动以油混为主,不支持长纯电里程。国内插混,走“以电为主,油为辅”路线,纯电里程更长,短途可以完全用电,这套思路,和传统油混有本质区别。第六代DM继续升级,也代表国内插混技术,继续拉开和传统油混的技术差距。
五、总结展望
综合来看,比亚迪第六代超级混动,核心升级可以总结成三点:可变磁通量电机,重点解决传统永磁电机高速反电动势带来的能耗上升,实现高速工况维持高效率,改善插混车型高速亏电油耗上涨的问题;骁云插混专用发动机热效率提升至48%,搭配900V碳化硅电控与AI全域能量管理,整套混动系统全工况效率进一步提升;固态电池技术持续推进,半固态电池率先落地,全固态电池继续开展车规验证,未来有望提升插混车型纯电续航与低温性能,整套系统满油满电综合续航突破2300km。
从行业层面分析,第六代DM代表国内插混技术进入新阶段,技术优化方向,从单纯压低市区亏电油耗,转向全工况效率优化,重点补齐高速工况短板。插混动力路线,并不会随着纯电车型普及快速退场,在很长一段时间,依旧会是国内新能源市场重要动力选择。可变磁通量电机,为行业解决混动高速能耗难题,提供一条新的技术思路;固态电池,则是下一代电池技术重要方向,但是全固态电池大规模量产普及,还需要时间,材料成本、循环寿命、生产工艺,都需要持续攻关。
未来,国内插混技术竞争,会越来越偏向底层核心技术比拼,不再只是简单堆大电池,而是从电机、发动机、电控、电池、能量管理算法多个维度同步升级。第六代DM这套技术方案,给国内插混行业提供参考样本。后续,随着技术不断落地验证,插混车型,在长途出行、低温环境下的使用体验,还会继续提升。当然,技术最终价值,还是要落到真实用车场景,纸面参数只是第一步,量产车型长期可靠性、整车NVH表现、长期用车成本,还需要等待量产车型交付之后,大量真实用户使用反馈来验证。
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