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叶问讲混动(八)中的几个错误-环球观热点

直入主题,在叶问这个视频里,关于dmi的最大功率与时速的关系描述中,存在3个错误。


【资料图】

这个dmi的最大功率与时速关系图在原视频03:27处,这个图的大意是说,比亚迪dm-i在时速70km/h以前,只由电动机驱动,系统最大驱动功率一直保持在电动机的最大功率;在时速70km/h之后,发动机可以参与并联驱动,所以系统最大驱动功率=电动机最大功率+发动机最大功率。

叶问的3个错误对应下面3个知识点:

(1)永磁同步电机有恒转矩区和恒功率区,在恒转矩区,电动机功率受限。

(2)发动机并联时,发动机不一定能输出最大功率,这跟发动机转速有关。

(3)发动机能并联后,系统最大总功率不一定等于发动机最大功率+电动机最大功率。

另外,在下面的计算中,还需要用到这几个参数:dmi的电动机速比是11.5,发动机并联的速比是3.26,宋plus dmi轮胎235/50 R19,对应轮胎周长2.254m(这版的数据比上版精确,所以下面计算的数字可能会略有差异)。

下面具体分析这3点。

(1)永磁同步电机有恒转矩区和恒功率区,在恒转矩区,电动机功率受限。

永磁同步电机的工作区间分为恒转矩区和恒功率区。恒转矩区的功率是小于电动机的最大功率的。dmi的135kW的电机在4300rpm前是恒转矩区,4300rpm后是恒功率区。电动机4300rpm时,根据速比和轮胎周长得到对应的车速大概是50km/h。电动机在恒转矩区的最大功率随转速的提升线性增加。所以,dmi在70km/h并联之前,最大功率的变化趋势是这样:在0~50km/h,最大功率应该是随车速从0km/h的0kW线性增加到50km/h对应的135kW,在50km/h~70km/h,最大功率维持135kW。这里是叶问的第一个错误。

(2)发动机并联时,发动机不一定能输出最大功率,这跟发动机转速有关。

发动机并联时,发动机能输出多少功率取决于发动机的转速和该转速下的最大扭矩,而发动机转速可以由速比、车速以及轮胎周长得出。

dmi只有一个并联直驱档位的速比3.26,所以并联时车速与发动机转速是对应的。车速70km/h对应的发动机转速大概是1700rpm,此时发动机的最大功率差不多只有20kW,远低于发动机的最大功率81kW。实际上,并联工况下,如果发动机要达到最大功率所需的6000rpm,车速需要达到差不多250km/h,而这是达不到的,所以dmi在并联时,发动机都达不到最大功率。那能不能在车速没那么快的时候也提高发动机的功率呢?可以,有两种途径,一种是提供多个直驱的速比,使并联情况下,低车速时发动机的转速可以更高,这就是多挡dht;另一种是发动机不要并联,改成串联,类似于增程模式,这样发动机转速与车速解耦,发动机可以迅速提高转速,大功率发电,但串联时全部动力只能由电机输出。实际上,dmi正常车速下的最大功率输出是串联而不是并联,原因就是并联时车速限制了发动机转速,从而限制了发动机功率。从这里也能看出叶问第二个错误,那就是并不是一开始并联,发动机就一定能输出最大功率的。

(3)发动机能并联后,系统最大总功率不一定等于发动机最大功率+电动机最大功率。

这是因为,电动机只是执行机构,车上真正的能量来源只有发动机和电池。电动机的能量,可以由发动机发电提供,也可以由电池放电提供,也可以由两者一起提供。电动机最大功率时,可能一部分能量就来自于发动机,如果直接把发动机最大功率和电动机最大功率相加,就把这部分能量重复计算了。实际上,达到可以并联的时速后,系统的最大功率的计算比较复杂,取决于系统是串联还是并联,以及发动机最大功率、发电机最大功率、电池最大放电功率、电动机最大功率。这几个功率的相对大小,以及串并联的不同,都会使计算公式不同。

dmi的1.5L发动机最大功率81kW,发电机额定功率58kW,最大可以达到70~100kW,18度电的电池包在电量充足时最大放电功率可以达到100~110kW,18度电版本对应的电动机最大功率145kW。

串联时,最大发电功率可以达到约80kW(暂不考虑发电效率的损失),电池包最大放电功率超过100kW,两者一起可以提供接近180kW的功率。此时,电动机的功率成为了瓶颈,因此系统最大功率是电动机最大功率145kW。实际上,为了避免发动机在热效率低的区间运行,dmi基本上不会以这么大的功率发电,而是更多在发动机3000rpm附近发电。

并联时,对于这套dmi,系统最大功率=发动机在该转速下的最大功率+电池包最大放电功率。前面已经算过,70km/h并联时,发动机转速大概1700rpm,发动机最大功率约20kW。同理,可以算出120km/h并联时,发动机转速约2900rpm,此时发动机最大功率只有大概35kW,而且电池包最大放电功率不超过110kW,所以系统最大功率还是不超过串联时的最大功率145kW。这可以看出,在时速120km/h以内,dmi的并联最大功率,都是小于串联最大功率的。在时速120km/h以上时,并联总功率才可能超过串联总功率(还跟电池电量有关)。

这也就是叶问第3个错误,发动机能并联后,系统最大总功率不一定等于发动机最大功率+电动机最大功率,这时最大功率没有确定的计算方法,而是应该具体问题具体分析。

从上面的分析可以得出,dmi的最大功率与时速关系图大概是下面这样(假设145kW版本电机和135kW电机的切换区间的转速差不多):

值得注意的是,电动机功率110kW以上时,超过了电池包的最大放电功率,所以从这个速度一直到120km/h,都需要发动机串联发电才能输出最大功率,到120km/h后,并联才能输出最大功率。

至此,dmi部分的3个错误已经分析完了。

上面只分析了dmi,但是下面这3个知识同样适用于其他混动:

1. 永磁同步电机有恒转矩区和恒功率区,在恒转矩区,电动机功率受限。

2. 发动机并联时,发动机不一定能输出最大功率,这跟发动机转速有关。

3. 发动机能并联后,系统最大总功率不一定等于发动机最大功率+电动机最大功率。

下面结合这几个知识点对奇瑞dht进行一下计算。(本来不打算计算奇瑞的,但是在和某up探讨的过程中已经把奇瑞的dht算了一下,干脆放上来)

奇瑞瑞虎8pro新能源,发动机最大功率115kW,对应转速5500rpm,两个电机功率加一起是125kW,系统最大功率240kW,轮胎235/55 R18,对应周长2.25m。奇瑞dht与dmi不同,奇瑞dht的电池最大放电功率可以达到两个电机的最大功率之和。

由于我不知道奇瑞的电机的具体参数以及电机对应的速比等,所以我算不出奇瑞的电机到什么时速才可以达到最大功率,但是叶问没有考虑恒转矩区的存在,所以这里肯定也是一个错误。

由于奇瑞的电池功率可以达到两个电机的最大功率之和,而且串联需要用到一个电机来发电,所以纯电的最大功率一定大于串联的最大输出功率。在纯电的基础上,如果把发动机并联进来输出动力,总功率可以比单独纯电的功率大,所以在能并联的情况下,最大功率一定是对应并联工况。

接下来,再计算一下,奇瑞的发动机是不是能像叶问所说的一样,在20km/h并联后,就马上能输出最大功率。

时速20km/h相当于5.56m/s,对应轮子转速是5.56*60/2.25=148.3rpm。发动机最大功率转速5500rpm,那为了使时速20km/h时发动机达到最大功率的转速,速比要至少达到5500/148.3=37.1。那奇瑞3dht的最大速比能不能达到37.1呢?奇瑞并没有提供3挡dht的速比数据,所以我先找了一辆燃油车来看看最大速比。我在网上看到,别克5挡手动凯越,在1挡时有最大总速比13.2。由于奇瑞3dht不用像纯油车那样考虑整个速度区间的并联,所以3挡dht其实相当于在传统变速箱上去掉了最低几个挡位后剩下的,那3dht的最大速比应该比13.2要小。另外,吉利的3挡dht,最低并联时速也是20km/h,所以有比较大的参考意义。吉利的3挡的总速比分别为9.221、4.933、2.92。我们可以合理假设,奇瑞的3个挡位的速比,也与吉利的相似。假如奇瑞3dht的最大速比也取9.221,那并联时,需要多少时速,发动机才能达到最大功率呢?计算后可以发现,奇瑞dht在并联工况下,需要时速80km/h以上才能达到最大功率,并没有像叶问说的一样,在20km/h就输出最大功率。那这个地方,可以算是一个比较严重的错误了。

我没有说奇瑞混动不好的意思。实际上,奇瑞的瑞虎8plus鲲鹏e+,在专业的测试中就表现出了超越合资车的质量,而且经过软件升级以后,用户体验相比刚上市时好了很多,油耗也低,这说明奇瑞已经熟练掌握了这套3dht系统的调教。而且奇瑞也已经开发出了热效率达到44.2%的1.5T混动专用发动机,产品将于大概年底上市,到时产品力将会更强,甚至奇瑞还有热效率46.2%的混动专用2.0T发动机,非常值得期待。

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