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(视频脚本)超级混动专利详解(3):冬季抖动问题的新知

2022-03-24 08:18 作者:蔚蓝星球EV  | 我要投稿

写在前面:为了准备这集视频,我花了不少时间查阅专利。视频中提到比亚迪在2020年5月29日同一天申请了两件专利,其实比亚迪还有其它若干件关于电池自加热的专利,是一个比较完整的体系。大致分为两类:一是纯电动车使用的电池自加热方法,可以复用电驱,与之前提到的清华欧阳明高团队论文中的方法类似;二是超级混动使用的自加热方法,应用DC/DC回路。除了车辆驻车或充电时使用的电池自加热方法,也有专利提出了行驶过程中对电池进行自加热的方法。限于篇幅,此处不再详述。

==正文开始(约2000字)==

各位久等了。这一集聊一聊双电控与脉冲自加热估计很多人对DM-i冬季抖动问题仍然记忆深刻其实这个问题可以说已经解决了为何这么说今天这期视频就尝试给出一个解释头绪很多限于篇幅只说3个点:

  1. 双电控里的DC/DC回路。

  2. 脉冲自加热与冬季抖动无关。

  3. 为何超级混动需要大功率的启动电机?

第一个点

先看超级混动专利书中的系统框图。

双电控指的是两个旋转部件的控制,一是驱动电机,二是发电机,这两个部件的控制主要靠逆变器,就是图中这两个。逆变器的作用是在直流电与三相交流电之间进行转换,可以看到,逆变器的交流侧是三根线,直流侧是两根线,详细原理就不展开讲了,是好几本教科书的内容。

这种转换是双向的,能量可以从直流侧流向交流侧,也可以从交流侧流向直流侧。例如,对于发电机,如果汽油发动机带动它发电,那么能量的转换路径为:汽油的热能变为发动机的动能,发动机的动能通过发电机变为三相交流电,逆变器再把三相交流电变为直流电。

同时,这个发电机还可以作为汽油发动机的启动电机,此时,能量的流动路径为:直流电通过逆变器变为三相交流电,三相交流电驱动发电机旋转,发电机带动汽油发动机曲柄及活塞运动,在合适的转速喷油点火,发动机启动。

双电控与动力电池之间有一个DC/DC回路,这个回路可以看做是一个缓冲区。我个人理解,动力电池的电压随SOC电量变化而变化,但双电控的两个逆变器要求直流侧电压相对恒定,所以需要一个缓冲回路。这个缓冲回路除了可以在两个直流电压之间变换,还配了大电容,有稳压功能,也可以说有储能的作用。

第二个点

DC/DC回路的另一个作用是进行“脉冲自加热”,下面进入本视频的第2个点。

比亚迪在2020529日这一天,同时申请了2件专利,都是关于电池自加热的方法,两件专利的背景说明几乎是一样的措辞。但是,这两件专利的公布日期不同,一个是2021年年初公布,另一个是2021年年底公布。

我在之前的视频中引用过脉冲自加热的专利,就是2021年年初公布的那个,其主要特点是电池分为两组,通过DC/DC回路左右互搏。

但是,我现在认为,这个专利引用错了。因为,这个专利要想实现左右互搏,则需要4根线与DC/DC回路连接。而超级混动专利书中的描述,自加热是通过双电控里DC/DC回路实现的,动力电池与这个DC/DC之间只有两根连接线。在电池包的实物上,也可以看出,动力电缆只有两个插头。

所以,对于超级混动发布会上所说的脉冲自加热,我现在认为应该引用的是2021年年底公布的这个专利,但因为其控制波形不像脉冲,所以我称之为锯齿波自加热。这个专利中,电池和自加热回路通过两根电缆连接,与自加热回路对应的,就是超级混动双电控中的DC/DC模块,前面提到双电控的直流母线上有电容,相当于储能模块。整个专利的基本工作原理就是先向储能模块充电,之后储能模块再放电向电池充电,如此往复循环。

我之前探讨冬季抖动的视频中,曾经有一位头条的朋友反馈,说他的车抖动后去4S店升级了DC/DC控制程序。我当时认为,可能是DC/DC控制程序重新标定了启动电池自加热的门槛温度。现在,我认为这个分析是错的,主要原因是电池自加热在车辆行驶过程中其实不能使用。目前可以确认的是,这个功能只是在低温环境充电时才起作用可以看看这个视频

那么,DC/DC控制程序升级是怎样解决冬季抖动问题的呢?我推测,有可能当动力电池在低温下输出电流被限制时,DC/DC的控制做了一些优化,让双电控的直流母线侧电压在低温下依然能稳定在正常工作区间。直流电压保持稳定,才能让发电机在拉高发动机转速时输出足够的功率确保发动机启动点火成功。

总之比亚迪解决抖动问题的升级程序没有升级脉冲自加热功能当然如果未来开发了电池预热按钮对提升车辆冬季性能是有好处的但现在看电池即使没有预热应该也不会发生发动机抖动问题了

第三个点

那么,接下来讲讲本视频的第3个点,超级混动为何需要一个大功率启动电机?

为了方便理解,这里只用简化的代数计算。根据牛顿定律F=ma此处重点看一下加速度a普通发动机启动点火的转速n1假设是10000提升到1000转的时间是t1,其对应的加速度为a1。而超级混动发动机点火瞬间的转速要高很多例如3000也就是3倍的n1,因为发动机介入驱动时要输出比较高的功率前两个视频讲过,3000转对应35kW另外超级混动还有一个特点是发动机介入非常平顺我个人理解与顿挫相反,平顺意味着更快的动力介入也就是发动机加速的时间更短假设从0提升到3000转需要的时间为t2,对应的加速度为a2。

如果t2比t14那么超级混动发动机启动时的加速度a2,是普通发动机a112也就是超级混动的发动机启动瞬间需要更大扭矩更大功率的启动电机与普通启动电机相比可能要大一个数量级

我之前视频拍脑袋估计过超级混动发动机启动瞬间也许需要30kW上面这些解释就是拍脑袋的过程

我没有非常准确的参数所以只是把这个逻辑讲清楚供大家讨论和批评

能坚持看到这里的我给你点个赞最近我的视频因为内容越来越偏门所以播放量也越来越少对此我没有任何失落或者沮丧我会继续坚持自己的风格以原创视角适度深入一些技术细节

感谢各位的关注下期再见


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