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近日,比亚迪e平台3.0分享沙龙活动走进新浪总部大厦,比亚迪技术工程师与新浪汽车的媒体老师分享并交流了比亚迪最新的平台技术。
e平台3.0是纯电专属平台,基于高阶智能辅助驾驶、优化资源综合利用效率、提升整车安全的开发逻辑,将比亚迪在新能源汽车领域的黑科技进一步架构化、模块化,兼容多种布置方式(前驱、后驱及四驱),具有高拓展性,将启发整个行业对于汽车技术和形态变革的深刻思考,定义智能电动汽车,是真正的下一代电动车的摇篮。
比亚迪历时5年,耗资百亿推出了纯电整车架构平台化的全新e平台3.0。从底盘层、高压层、低压层、车身层,全面整车架构开发,突破了电动车的性能短板,赋予电动车高级别的智能进化能力,彻底释放智能、电动化潜力。为智能电动汽车的蓬勃发展,提供了绝佳的基础平台。
e平台3.0不仅能打造一款有极致体验的车型,也能孵化各种尺寸的智能电动汽车,从A级车到D级车,全面覆盖。目前,基于e平台3.0已有三款产品上市,未来还将在多个品牌陆续推出新车型,以满足更多用户需求。
智能驾驶的终极形态,是解放驾驶者双手,辅助驾驶者与乘员,规避潜在道路或行驶风险,实现“无死角”的安全自动驾驶。比亚迪始终以“安全无死角”为标准进行车型产品开发,从软硬件综合且深度融合、持续迭代安全驾驶与智能驾驶,始终保持在行业领先水平,并不断迭代。e平台3.0是比亚迪对智能安全驾驶能力的再一次赋能。通过充分发挥车辆本身极佳的控制能力,e平台3.0能够轻松将路面感知能力和视觉感知能力有机融合,打破过往的算法局限。
在安全的前提下,从域控制电子电气架构、车控操作系统BYD OS以及积累的闭环生态能力输出稳定可靠的底层能力,提升智能驾驶体验。与此同时,e平台3.0预留了各类自动驾驶的硬件接口,可灵活配置全球最顶尖的自动驾驶方案,定制个性化出行体验。
为解决分布式电子电气架构存在的算力小、效率低、协同难的问题,比亚迪的控制架构不断向域控制演进。e平台3.0由四个高度集成的域控制器实时协同控制,实现对整车层面的集中控制:
1)智能车控域:集成BCM(车身控制模块)、安全网关、密钥中心、空调控制、胎压监测、仪表控制、驻车辅助、智能钥匙等多个模块,扩展版本最多支持达32个分布式ECU(电子控制单元)功能。
2)智能动力域:集成VCU(整车控制器)、BMS(电池管理系统)、MCU(微控制单元)、OBC(车载充电器)、DC-DC(直流转换器)等模块。
3)智能驾驶域:集成自动驾驶、ACC(自适应巡航控制)、AEB(自动制动系统)、LSS(智能安全系统)、BSD(盲区监测系统)、APA(自动泊车)等功能。
4)智能座舱域:集成用户语音、触控、感知、健康、显示屏等功能。由单ECU单一功能,转变为处理能力更强的多核CPU域控制多个功能。高集成的域控制架构,相似功能模块的深度集成,区域控制缩短交互响应的时间,算力跨越式提升。
智能硬件自主开发车控操作系统OS (Operating System),采用面向服务的软件架构(SOA),体现了高内聚、低耦合、高可靠、低延时等技术特点,并对车路云网一体化的未来应用提供了方案和接口,实现了多项整车功能安全技术,可以充分满足车身电子、底盘控制、动力系统、智能驾驶等多领域的应用。车控操作系统OS是底层硬件与用户沟通的桥梁,需要整合各类型软件应用以及适应中央集中式电子电气架构的必要基础,是汽车数字化转型的关键。
比亚迪自主研发的基于车用场景的操作系统BYD OS,使用确定时延引擎和高性能IPC两大技术解决现有系统性能不足的问题。确定时延引擎可在任务执行前分配系统中任务执行优先级及时限进行调度处理,优先级高的任务资源将优先保障调度,应用响应时延降低25.7%。搭配全新的域控制电子电气架构,实现软件与硬件的完全解耦、支持高级别驾驶开发的核心能力,功能迭代周期缩短70%;可实现应用程序的跨硬件的即插即用,软件跨平台通用,高效OTA使智能电动汽车持续进化,常用常新。
分层架构设计,软件模块化层级自下而上分为硬件驱动层、操作系统层、服务层及应用层:
1)硬件驱动层:最底层的、直接控制和监视各类硬件的外设的总称。其核心能力是隐藏硬件的具体细节,并向上层系统提供一个标准化的接口及规范。适应不同的上层系统通过API来调动硬件,完成指令。
2)操作系统层:分离式内存管理内核,分为BEOS (负责车身电子元器件)、BUOS(管理车载信息娱乐的系统),负责的不同功能区域。
3)服务层:指平台中间件支持层,把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口API(Application Programming Interface),是最靠近应用程序的部分。
4)应用层:面向服务的APP开发,实现各种应用需求。
即插即用的硬件设计也为架构的持续升级夯实了基础,支持全生命周期的软件OTA和硬件升级。
智能驾驶:e平台3.0预留了各类自动驾驶硬件接口,可灵活配置全球最顶尖的自动驾驶方案;同时,比亚迪强调充分发挥车辆本身的控制能力,即将路面感知能力和视觉感知能力充分融合,在安全的前提下,提升智能驾驶体验,充分解放双手。
智能座舱:比亚迪同步推进智能生态的建构。全新的BYD OS,为全球开发者提供了基础的硬件调用操作平台,同时软硬件完全解耦。全球开发者可以基于OS的标准接口,调用车辆的执行功能和数据,应用开发速度、迭代速度、用户体验将
车控操作系统的核心能力,是为汽车的智能功能提供极致用户体验与闭环生态能力,输出稳定可靠底层能力。自主开发更多核心智能硬件,突破“卡脖子”底层技术,确保共性基础技术自主可控,为智能汽车开放打造可靠的硬件平台。
iTAC是针对电动车特性打造的车辆扭矩控制系统,电动车上所采用的电机则可以更快采集轮端信息,通过电机旋变传感器,轮端每一圈可分成4096个采集位,信息采集速度和精度大大提升。iTAC较以往提前50ms以上预测到车轮轮速的变化趋势,相比于传统控制策略,识别精度提升了300多倍,汽车动力的控制精度与速度得以大幅提升。
iTAC在提前预判的基础上针对电机响应速度快、转速调整更精确的特点,提供了转移扭矩、适当降低扭矩和输出负扭矩等多种方式。在车辆即将发生打滑时,iTAC可以将低附着车轮扭矩全部或部分转移到有抓地力的车轮上,使车辆恢复稳定,从而不触发或者减少触发ESP功能,提升驾驶稳定性,做到车辆安全性能提升的同时,同时提升驾乘更舒适和驾驶极限。
e平台 3.0 的开发逻辑将能源效率的思考,上升到整车系统层级的融合创新,构建了涵盖整车、系统到零部件的全层级高效设计开发体系,打破了驱动、充电、热管理等系统分立的边界,致力于提升整车资源有效利用效率,让电动车能力更强大,整车的能耗更低,续航更长,空间更大。
动力部件的深度集成可以有效减小系统重量和体积,减少占用空间,降低损耗。同时缩减系统零部件,提高NVH(噪声、振动与声振粗糙度)表现。八合一电动力总成是比亚迪独立自主开发,全球首款量产的纯电动力系统总成。总成集成了驱动总成(电机和变速器)、电机控制器、PDU(电源分配单元)、DC-DC、OBC、VCU、BMS。通过功能模块的系统高度集成,达到提高空间利用率、减轻重量等目的,具备高度集成、高功率密度、高效率的特点。
比亚迪电动力总成从1.0时代的分散独立设计,到2.0时代的电驱动三合一和充配电三合一,在比亚迪纯电动汽车的发展历程中都起到关键作用。进化至今,依托全新e平台3.0突破动力总成电-磁-力-热-声多物理场耦合制约难题,开发出了全球首款集成电驱动、充配电、VCU和BMS的八合一深度集成动力模块。
高度集成化八合一电动力总成,电机峰值功率270kW,峰值扭矩360N•m,最大转速可实现16000r/min,但系统噪音低于76dB。功率密度可提升20%,综合工况效率高达89%。搭载于海豹 (配置|询价)车型的八合一电动力总成,电机峰值功率230KW,峰值扭矩360N•m,四驱版本车型0-100km/h加速时间3.8秒。未来,八合一电动力总成将支持车辆实现0-100km/h加速时间2.9秒。
为进一步降低能耗,前后双电机的四驱架构设计能大幅提升整车加速性能,但是对于中高速的稳定行驶,单电机就能够满足整车动力需求。同时,传统的永磁同步电机工作效率高于异步电机,在空载转动时,永磁同步电机的磁阻损耗反而会大幅增加,导致高速行驶能耗较高。在e平台3.0上,比亚迪将首次采用永磁同步组合异步电机的全新动力组合架构:加速工况,双电机同时发力;稳定行驶工况,异步电机断开,仅永磁同步电机工作,既能实现四驱的动力,又能实现近于两驱的能耗。
相对于传统绕线式电机结构,比亚迪自主设计制造的发卡式扁线电机,具备低损耗、高效率、高散热性能的优质特点。扁线电机的材质是超薄高性能硅钢片,突破了绕线的行业难题,槽满率提升15%。线包减短,用铜量减少11%,电阻下降22%。通过优化磁路设计降低电机铁损,散热性能大幅提升,电机额定功率提升40%,最高效率可达97.5%。
功率半导体作为电力系统的重要组成部分,是提升能源效率的关键因素。高电流密度、高效率的SiC是公认优良的新一代电控功率芯片。e平台3.0攻克了高功率密度SiC芯片可靠封装的难题,并成功开发出全球首款量产的SiC功率模块控制器,实现SiC功率模块完全自主设计、封装和制造,具备完全自主的知识产权。
e平台3.0电驱动系统搭载的高性能SiC电机控制器,其SiC功率模块的规格是1200V-840A,具有高效率、高耐压与强过流能力。与传统IGBT控制器相比,SiC电控开关损耗降低70%以上,最高效率达99.7%;SiC电控的峰值功率可达230kW以上,功率密度提升近3倍。同时,SiC使用了高性能氮化硅AMB板和全新的银膏烧结工艺,并集成了高灵敏NTC传感器,使得e平台3.0的SiC功率模块和控制器水平在世界遥遥领先。
高电压是未来大功率充电的主流技术路线,但目前行业普遍都是低压充电桩,性能受限。在e平台2.0上,比亚迪采用独立的升压充电装置提升充电功率。在e平台3.0,我们创新复用驱动系统功率器件组成升压充电拓扑,研发出电驱升压充电技术,使高电压车型充分发挥其快充性能,一举攻克高电压车型充电的难题,同时充分利用国标电流上限,实现宽域恒功率充电,e平台可实现充电15min,续航300km的充电性能。且完全兼容当前所有公共充电桩,这是当下更适合中国消费者的解决方案。
电动车低温续航里程衰减的原因,除了电池本身活性降低后能量下降外,另一个主要原因是能耗增加。与燃油车相比,纯电动车由于没有发动机本身冷却系携带的大量热量,所以需要消耗大量电池能量来维持乘员舱采暖及电池温度,导致冬季续航里程衰减。
为了更高效的利用能量,行业尝试利用热泵来吸收空气的热量以降低能耗,因为热泵是一种可以将低位热源的热能强制转移到高位热源的装置。但受限于134a冷媒的搬运能力,在零下10℃,热泵的制热效率会大幅降低,甚至无法有效工作。
通过热泵将乘员舱、动力电池、驱动总成的深度集成的热泵系统架构,驱动总成的余热回收后为热泵提供高品位辅助热源,使得热泵在零下25℃也能够完全满足乘员舱采暖需求。首创冷媒直接冷却加热式的电池热管理,减少能量传递环节,进一步提升能量利用效率。为解决热泵低温下性能差的痛点,全新e平台3.0,首创驱动总成充电和驱动工况主动产热的黑科技。即使在零下40℃的极端天气,热泵仍然能够正常工作,降低采暖能耗损失。同时有效提高电能到热能的转换率,低温续航里程提升超20%。全面提升续航性能,缓解低温续航衰减的焦虑,是让用户可以随时随地放心开出门的电动车。
e平台3.0热泵系统具有11种工作模式,包括单电池加热模式、单乘员舱采暖模式、乘员舱采暖+电池加热模式、单电池冷却模式、单乘员舱制冷模式、乘员舱制冷+电池冷却模式、乘员舱采暖除湿、乘员舱采暖除湿+电池加热、乘员舱采暖除湿+电池冷却、乘员舱制冷+电池加热模式、乘员舱加热+电池冷却模式,覆盖用户所有采暖制冷使用场景,在冬季制热工况下能效比(COP)可达2~4,能效多倍于市面上普遍使用的PTC加热方式,具备-30~60℃的宽温域工作的能力。