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不为人知的秘密 探寻比亚迪K9电动大巴

列宁格勒 列宁格勒

探寻比亚迪造K9电动大巴不为人知的秘密

比亚迪作为一家以IT起家的车厂,其业务已经涵盖了传统乘用车、新能源乘用车和新能源商用车。对于传统乘用车相信很多媒体和车主都很了解,这里就不在赘述。2010年,比亚迪e6电动车作为出租车已经在深圳运营,2011年比亚迪K9电动大巴开始运营。2014年将整车制造业务延伸至电动商用车。2015年比亚迪自产的电动城际货运车下线,电动大巴K9F最新款即将成为出口欧洲以及美洲的主力车型。

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如上图所示,从左至右分别为腾势电动车、续航400公里的新e6电动车、T3电动物流车、T5电动物流车、T7电动物流车、C6电动中巴车(7m)和K7电动大巴。BTW:此图是笔者无意间在比亚迪深圳坪山基地拍摄,据说只要有高层领导或者合作伙伴来考察,都会摆出产品最强阵容。

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2015年比亚迪的C系列电动大巴下线。现在,比亚迪的K系列电动大巴已经成为中国多个城市的公交运营主力。本文就比亚迪最新研发的K9F电动大巴,研发与制造不为人知的环节为您解读。上图中C9电动大巴,是比亚迪主打城际旅游市场。12米长、49人座、由2套单机功率180kW的轮边电机驱动,续航里程300公里。C9电动大巴可以被看做是比亚迪进入道路客运领域的开山之作。

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言归正传,作为比亚迪第一款电动大巴K9(老状态),在上市1年后,对整车底盘结构和电池布局做出了重大改进。但是在人性化的设计上仍然有着一些不足。笔者此次评测的比亚迪最新款K9F电动大巴,较第一代K9在整车内饰人性化以及安全标准上做出了重大改进。中置的蓝底色LOGO与鹰眼似的前组合灯,是识别比亚迪K系列电动大巴最显著的家族化特征。

因为K9F电动大巴具体参数并没有正式公布,笔者通过多方渠道获悉的改进细节进行解读。

K9电动大巴参数如下:

长宽高12000*2550*3360mm;轴距5950mm;0-50公里加速时间<23s;最大爬坡度≥15% ;

最高车速80Km/h;公交工况续驶里程(满载)≥300km;30km/h制动距离(满载)<10m ;

最小转弯半径12m;最小离地间隙≥220mm;最大接近角 7°;最大离去角 7°

搭载2台永磁同步电机;电机最大功率90kW×2;电机额定功率75kW×2;

电机最大扭矩350Nm×2;电机最高转速 7500rpm;

搭载磷酸铁锰锂电池;前/后空气悬架,带ECAS;前轮型号275/70 R22.5;

后轮型号455/45 R22.5;采用带电动液压助力转向ZF8098转向机;前后盘式、ABS+ASR;

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K9F的前组合灯采用带有透镜的近光灯和LED灯带,转向灯与前雾灯单独设定在组合灯外侧和下端。因为采用低地板设计,K9F的灯具在保证照射距离的同时,降低了以往大巴车灯具扰乱对向车驾驶员视差的程度。

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位于K9F右侧前车门后的控制开关,便于驾驶员开启气压控制的车门。黄色外盖保护的红色紧急断电按钮位于一旁,在0.2秒内即可切断全车电源。

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一级低地板的设计,便于老年人以及行动不便人士上下车。如上所示,笔者诺基亚E90手机长度140mm,比对整车距离地面高度不足270mm。之所以能够将车辆地板设计的更低且不应像车辆通行,源于框架式的铝合金车身结构以及轮边电机的引用。

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上图是供国内市场使用的K9小改款电动大巴横置扶手拉杆特写。

在人性化上,K9系列内部加装的乘客扶手由软性拉手,与钢性横置纵置拉杆组成。软性拉手以间隔20mm均匀悬挂在横置钢性拉杆。以笔者不足1.73m的身高为例,无论是向上固定横置的拉杆,还是抓住软性扶手都毫无压力。即便背负双肩包,也不会因为横向拉杆过高导致固定困难。虽然笔者不坐公交很多年,但是偶尔坐一下北京的快速公交,仍然要吐槽那些好像电线杆儿似的拉杆,设计师是否在歧视身高不足1.8m的乘客?[page]

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上图是出口欧洲的K9F电动大巴座椅和纵向拉杆特写。

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在K9F车厢内的纵置的扶手拉杆,安装了6具黄色外观红色涂装的禁止停车警示开关。

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在遇到紧急情况,乘客可就近按下紧急停车警示开关,并通过位于车前部的“STOP”警示灯提醒司机车厢内发生紧急情况并采取必要停车或报警措施。或许这样安全配置在国内大多数大巴上并没有出现,但是作为出口欧洲的大巴,属于强制标配的安全设施。

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动力上比亚迪K9F继承了K9的动力总成,采用2台180kW轮边电机驱动,动力后置后轮驱动,两台轮边电机并列布局,省去了传统的驱动轴以及附属的差速器。在满载的工况下,K9F的最高时速可达到100km/h,续航里程大于250Km。K9F的转向机采用油压助力系统,奈何笔者的驾照并不符合驾驶大型客车,只能作为乘客进行感受。 [page]

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比亚迪15事业研发生产的多功能组合仪表,除了左侧(显示电动机转速)右侧(行驶车速)指针式仪表,中央的液晶显示屏可以为驾驶员提供两台电机的温度、行驶档位、以及电池电量等信息。作为公交运营车辆,经常满载甚至是超载,因此对于轮边电机的温度就要实时掌握。为驾驶员提供每台轮边电机的温度信息则显得十分必要。

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与传统大巴最不相同的事,K9F的换挡机构有传统的换挡杆变成了按钮式挡位选择开关。硕大的R、N、D挡位按钮,不仅在用字母标示上注明,还在中间的N挡按钮采用圆形按键用来区别RN挡。在整个开关面板上,除了比亚迪全系车型标配的一键启动开关,还预留出控制更多功能的按钮区域。

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对于电动车而言,换挡机构已经不再是传统车那样或机械构造(手动变速器),或机电一体换挡结构(自动挡),而是纯粹的电子结构。各个挡位的控制只需要传输一个“0或1”的信号,就可完成换挡动作。节省了布置换挡机构的空间,降低了换挡动作的强度,尤其是适合越来越多的女性公交驾驶员操作(即将有400多台K9电动大巴,成为承德市公交运营主力车型,其中有近20名女性公交司机均表示K9电动大巴操作便利)。

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最初的K9电动大巴搭载的电池组件并不是位于车底,而是安装在司机后部前桥附近的车厢内部。因为电池组件的体积较大,占据了两侧车内空间。因此有乘客反映坐在车厢内前向视觉受到干扰,乘坐舒适性较其他大巴不足。后期改型的K9(F)电动大巴,将电池组件转移至后驱动桥后部地板下,既方便电池抽取检测、提升整车安全性,又提升了车内使用空间和乘客的舒适性。当然,K9F所使用的电池组件已经不再是磷酸铁电池,而是经过升级后的磷酸铁锰锂电池。

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不好意思,笔者的英语是政治老师教的,这上边的内容写的什么意思?还请懂行的朋友说说。[page]

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据悉,这款K9F电动大巴将率先率先在余杭的生产基地投产,并搭载比亚迪自行研发全新的磷酸铁锰锂电池。在笔者之前的几篇稿件中,反复提及这款全新的动力电池的能量密度较以往的磷酸铁电池提升了30%。因为国内市场转为杭州公交打造,因此搭载“西湖芯”的K9F在续航里程较K9提升显著。就笔者前文所说,在相同工况(满电、满载)K9F的综合续航里程可轻松突破250公里。

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K9F电动大巴使用的轮边电机与K9搭载的是同一款,但为了适应全新的电池组件,比亚迪的电机工程师对电机的控制系统进行了升级,并将以往诸如轻载工况下启动速度快、乘客舒适性不佳,通过调整满载工况下轮边电机扭矩释放曲线进行平衡。因为K9系列电动大巴采用2套轮边电机提供动力输出,这就需要比亚迪对电机协作平顺性要求较高。当然,现在国内电动大巴普遍使用的是传统车桥加轴间电机的折衷做法。虽然可以降低成本、对控制系统要求不高,可是技术层级根部不能与K9系列相比。可以说,K9系列电动大巴的硬件标准处于国内电动大巴的最高端。

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“K9最新改款,在河北省承德市每日运营总里程不超过170公里,晚上利用波谷优惠电价进行充电。承德市冬天最低气温达到零下20摄氏度,充电周期由标准的6小时,延长至8小时。在以山地为主的承德市区运营,满载工况下整车性能表现符合预期设想。”参照K9最新改型在承德试运营的情况看,换装磷酸铁锰锂电池的K9F将会在续航里程上表现的更突出。当然,对于电动公交车,因为实行的“点对点”的行驶模式,便于停车场站建立充电设施,如果在小范围区域运营(承德、深圳),完全可以采用单车执行全天运营勤务。如果在较大范围区域运营(北上广),2台K9F保障一个班次(1台车运营,1台车间歇补电,循环使用)即可执行运营任务。

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在比亚迪坪山基地厂区内,原本可以安排参观汽车工程研究院(也承担着K9系列电动大巴小规模生产任务)。但严格的规章制度,笔者被禁止拍摄整套生产过程。虽然是制造大巴,不过在生产流程上,与制造乘用车没有太多区别。只不过是车身焊接制造环节变得更复杂,总装线划分的工位更加具体了。大概其可以归纳成如下生产环节:

1、车身焊接(包括地板、侧围、顶架)

2、分总成集成(悬架、动力、电器、电池等)

3、内饰集成(内地板、内饰板、隔音材料、线束铺设等)

4、座椅安装(驾驶员、乘客)

5、分系统总检(每套工序都有质检工序,合装完毕再次质检)

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对于比亚迪这家囊括整车设计和生产、分系统制造与研发、核心部件的车厂,整合现有的优势资源对电动大巴以及商用车提供全方位的支持,其中就包括对电动大巴的碰撞试验和NVH试验。

比亚迪汽车现有三大实验室,其中包括碰撞安全、NVH和EMC实验室。碰撞安全实验室又分为整车碰撞、模拟碰撞和行人保护碰撞实验室;NVH(Noise噪声、Vibration振动和Harshness为不平顺性)实验室又分为6个(如上图所示)分实验室;EMC实验室下设传到、射频和整车EMC实验室。其中NVH实验室比亚迪经过了2年多的建设,已经可以检测小到微型车、大到12米长的大巴。[page]

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比亚迪深圳坪山基地的模拟碰撞试验场,通过最大推理3100000N,最大搭载质量3000kg,最大发射速度可达90km/h,发射加速度达到118g的气动发射器,将搭载模拟碰撞设备的车身焊接推向碰撞目标墙,使用多项传感器获取目标数据。

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如上图所示,整车碰撞试验场用来测试不同状态的车辆以要求车速碰撞的结果。当然,每次碰撞就意味着获得珍贵的一手信息,也意味着损失了数万甚至数十万元。这里可对整备质量5T以下的车辆以120km/h时速进行正向、30%、侧向、尾部等多角度碰撞测试。从2013年6月份全新碰撞试验室建设完毕,到底有多少车辆在这里完成碰撞试验呢?请看下一幅图。

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本文所有照片均为笔者拍摄,有兴趣的读者可以仔细查找碰撞过得车型。

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刚刚竣工不久的EMC(Electro Magnetic Compatibility电磁兼容性)实验室,用于整车及零部件的电磁兼容测试,通过测试获取电磁兼容数据用于改善研究和设计分析,提升汽车中的电子程序运作更安全。比亚迪的这座EMC实验室,在全国整车制造厂范围内不算是最先进,但是最大的。实验对象不仅包含比亚迪自产的各款乘用车,还可以满足自主研发的双层电动巴士(长14m、高4.4,m)进行全范围的EMC测试。因为比亚迪自行拥有此类实验室,可有效减少从深圳至天津国家测试机构往返修改调试的周期。国产或进口的大巴要想取得上市资格,必须通过位于天津的检测机构的认可。

国内大巴车厂几乎没有像比亚迪建设的真么完善的检测实验室,这些车厂的大巴或委托其他机构测试,或委托其具备此种条件的车场测试。测试完毕返厂修改后、再前往天津做定装测试,如果没有通过还需要返厂整改、然后第三方测试。。。。。几乎一款车要想通过国家测试,以上测试、整改、再测试的周期恐怕没有三次是下不来的。既耽误了时间又浪费了精力。[page]

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在EMC实验室中,可以对2驱车、4驱车进行整车检测以及分系统监测。通过为预埋地下的转鼓施加不同系数的阻尼,模拟目标车在不同时速、不同路况实际工况,以便达到或许更贴近真实用车环境的EMC实验数据。对分系统试验,主要集中在排气管、前后悬架、转向机等动力控制部件、内饰分总成以及电器系统。无论碰撞试验、NVH还是EMC测试,最终结果就是利用科学数据,提升整车驾驶舒适性和安全性。

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对于一名电动车评测编辑,最重要的是能够探寻一款新能源车研发与制造环节,那些最不能被人知晓的秘密。没能如愿拍摄K9F的生产线,却意外的拍摄到这台K9F底盘的全套特写。原本用于对K9F的分系统进行NVH测试用,最终成全了笔者。

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如上图所示,K9F底盘采用钢制管架焊接,从车头至车尾由2条主承重梁贯穿,动力后置(由2台轮边电机驱动),电池组件后置。空调系统以及电池和电机管控系统后置。

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因为是测试用,K9F的驾驶员席位被拆除用简易钢板焊接。方向盘、可溃缩的转向管柱以及组合仪表与原车设定相同。

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从上图可见,K9F的底地板结构由横向与纵向称重梁通过焊接构成。仪表台骨架也是通过同样材质的钢架焊接而成,仪表线束和前围线束通过地板焊接下通向后部主线束。

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K9系列电动大巴采用的是比亚迪自行研发生产的轮边驱动电机,最大功率90kW。双轮驱动的结构省去了传统大巴的驱动桥(包含差速器)和传动轴,腾出了大量空间用来降低地板高度。对于之前毫无制造大巴经验的比亚迪,解决2台轮边电机协作运行存在着不小困难。[page]

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上图是K9系列后驱动桥总成特写,2台轮边电机由副车架(连接)、拖曳臂、上下推力杆以及黄石提供的空气悬架和萨克斯提供的减震器构成。每台轮边电机组成的驱动单元由减速器、盘式制动组件以及电机控制单元组成。除空气悬架和减震套筒其余部件都是比亚迪独立研发和制造。经过2年的磨合与改进(控制程序),匹配到K9系列电动大巴上的运转情况良好。当然,在国内绝大多数电动大巴仍然采用落后的轴间电机推进(由传统车桥去掉差速器换装轴间电机,继续使用驱动桥和传动轴)技术的车厂。因打破了行业潜规则,而对比亚迪的轮边电机推进技术嗤之以鼻。备足:这套轮边电机宗成采用的是风冷自散热体系,全铝合金材质有利于快速散热。相对以往电动车采用液冷散热结构,更加简单可靠。但为了保证整套系统工作稳定性,还是对最高转速进行了限定。

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K9F的电池组件由老款的位于前桥上车厢内,移至后驱动桥后侧地板下。节省车内空间用来增加乘客以及提升乘坐舒适性。在前文提及,老状态的K9宽大的电池箱占据了车内空间,使得部分乘客感到压抑甚至晕车。

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上图是K9F的后部动力舱特写。橘黄色高压电线束,3个圆形钢瓶为高压空气储气瓶,2台电机控制器分别对应左右轮边电机,2台启动电池位于动力舱左下侧,2台散热器和冷凝器位于动力舱左右侧并由2台BC系列电压缩机驱动。

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上图是,K9F的空调(暖风)系统的小总成特写。为了直观表现,被单独搁置在支架上。清晰可见散热器、冷凝器、电控压缩机、鼓风机和高低压管路等分总成。因为采用的轮边电机为风冷散热结构,无形中减少了散热器系统的工作负荷,降低了轮边电机和散热系统的复杂程度。其实,看似简单的设计,却要将材料、电机、重量、散热、质量、性能多方因素进行平衡。如果电机转速上去了,减速器就要做得更精准,性能才会有所提升,可随之而来的散热系统就要更复杂,自重会有所增加。在多项参数下取得最为平衡的设定,已经不再是即使设计范畴,而需要庞大的数据和应用经验来支撑。

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如果说,自行研发动力电池和电机不算什么,那么比亚迪自己研发的BC系列电控压缩机绝对是国内主机厂所不具有的实力。2012年,比亚迪与戴姆勒合作生产腾势所涉及的整车技术时,戴姆勒提出由日本电装研发电动压缩机,进过成本核算需要2年时间以及至少2000万元。结果比亚迪15事业部,用6个月耗费6百万研发出并装配到e6上进行测试。现在,比亚迪所有新能源车全部搭载这个系列电控压缩机。

或许可以这样认为,K9系列电动大巴的研发是有继承也有创新。成熟的铁电池、管控系统,空调系统在e6电动车上应用许久;创新的轮边电机和空气悬架为比亚迪研发小型化轮边电机和主动电磁减震积累更加丰富的经验;整套动力、驱动、控制系统的应用,检索获得的技术储备轻松移植给包括电动叉车和T系列商用车。

比亚迪这家将新能源车技术全产业华的主机厂,核心技术全部自行研发和生产,并不会立刻创造显著效益,随着产品被市场认可,成本下调将会凸显其出色的竞争力。相对国内同行业的竞争对手,可以在电动大巴某项技术具备特别优势。从研发与制造以及辐射乘用车制造与应用层面看,这些大巴车厂会被比亚迪甩得更远。

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现在比亚迪K9系列电动大巴已经在国内30多个城市(部分城市试点运营,部分城市批量采购)运营,在全球超过110多座城市示范运营甚至在中国台湾都有K9电动大巴车队。那么问题来了,为什么只要一出口,K9的涂装立马儿就高大上了?

来源:第一电动网

作者:列宁格勒

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