BYD의 순수 전력 수준은 어느 정도인가?

2023년 BYD는 302만 대의 판매 기록을 세우며 처음으로 세계 10대 자동차 회사에 진입했고, 오늘날 신에너지 자동차 분야의 글로벌 리더이기도 하다. 다만 많은 사람들이 BYD의 성공은 DM-i에 달려 있으며 순수 EV 부문에서는 BYD의 경쟁력이 별로 없어 보인다고 생각합니다. 그러나 지난해에는 BYD의 순수 전기 승용차가 플러그인 하이브리드보다 더 많이 팔렸으며, 이는 대부분의 소비자가 BYD의 순수 전기 제품도 인식하고 있음을 나타냅니다.

순수 전기차라고 하면 BYD의 e-플랫폼을 빼놓을 수 없다. 14년간의 반복적인 업그레이드 끝에 BYD는 원래 e-플랫폼 1.0에서 e-플랫폼 3.0으로 진화했으며 이 플랫폼에서 Dolphin 및 Yuan PLUS와 같은 베스트셀러 순수 전기 모델을 출시했습니다. 최근 BYD는 경쟁이 치열한 순수 전기 시장에 맞서기 위해 업그레이드된 e-플랫폼 3.0 Evo를 출시했습니다. 그렇다면 오늘날 중국 신에너지 자동차의 선두주자로서 BYD의 순수 전기기술 수준은 어느 정도인가?

먼저 주목할 점은 폭스바겐의 MQB 등 플랫폼 개념과 달리 BYD의 e-플랫폼은 모듈식 섀시가 아닌 BYD의 배터리, 모터, 전자제어 기술을 총칭한다는 점이다. e-플랫폼 1.0 컨셉을 최초로 적용한 모델은 2011년 출시된 BYD e6였습니다. 그러나 당시 전 세계 전기차는 초기 단계에 있었고, 가격이 터무니없이 비쌌을 뿐만 아니라, 사람들이 우려하는 부분도 있었습니다. 전기차의 내구성. 따라서 당시 전기차는 택시, 버스 시장을 겨냥해 정부 보조금에 대한 의존도가 매우 높았다.

e-플랫폼 1.0의 탄생은 상용차의 고강도, 대규모 총 주행거리 요건을 충족시키기 위한 것이라고 할 수 있다. BYD가 직면한 문제는 배터리의 수명을 어떻게 향상시킬 것인가이다. 우리 모두 알고 있듯이 배터리에는 [사이클]과 [캘린더]라는 두 가지 수명이 있습니다. 전자는 충전 및 방전 횟수가 증가함에 따라 배터리 용량이 감소한다는 것입니다. 달력 수명은 시간이 지남에 따라 배터리 용량이 자연스럽게 감소한다는 것입니다. e-플랫폼 1.0 모델을 기반으로 캘린더 수명은 10년 만에 배터리 용량의 80%로 단축됐고, 사이클 수명은 100만㎞에 달해 상용차 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 좋은 평가를 받고 있다. BYD를 위해.

중국 전기차 산업의 점진적인 성장과 함께 배터리 및 기타 부품 비용은 해마다 감소하고 있으며, 이 정책은 전기차의 가정용 시장 대중화를 이끌고 있어 BYD는 2018년 e-플랫폼 2.0을 출시했습니다. e-플랫폼 2.0은 주로 가정용 자동차 시장을 대상으로 하기 때문에 사용자는 자동차 구입 비용에 매우 민감하기 때문에 e-플랫폼 2.0의 핵심은 비용 통제에 있습니다. 이러한 요구에 따라 e-플랫폼 2.0은 3-in-1 전기 구동, 충전 및 분배 장치 및 기타 구성 요소의 통합 설계를 채택하기 시작했으며 다양한 모델에 대한 모듈형 설계를 출시하여 전체 차량 비용을 절감했습니다. .

e-플랫폼 2.0을 기반으로 한 첫 번째 모델은 2018년 출시된 Qin EV450이었고, 이후 Song EV500, Tang EV600 및 초기 Han EV 모델이 플랫폼에서 탄생했습니다. e-플랫폼 2.0 모델의 누적 판매량도 100만대에 달해 BYD가 순수 전기택시와 버스에 대한 의존도를 성공적으로 탈피할 수 있었다는 점은 주목할 만하다.

2021년 국내 신에너지 시장의 내부 물량이 심화되면서 전기차는 가격 경쟁력은 물론 안전성, 3전원 효율, 배터리 수명, 핸들링까지 성과를 이뤄야 한다. 이에 BYD는 e-플랫폼 3.0을 출시했다. BYD는 이전 세대 기술에 비해 더욱 통합된 8-in-1 전기 구동 시스템을 적용해 전기 구동 시스템의 무게, 부피, 비용을 더욱 줄였으며 블레이드 배터리, 히트펌프 시스템, CTB 등의 기술을 적용했다. 차체는 배터리 수명, 운전 경험 및 전기 자동차의 안전성을 효과적으로 향상시켰습니다.

시장 피드백 측면에서도 e-플랫폼 3.0은 기대에 부응했습니다. 이 플랫폼을 기반으로 구축된 Dolphin, Seagull, Yuan PLUS 등의 모델은 BYD의 판매 기둥이 되었을 뿐만 아니라 많은 해외 ​​시장에 수출되었습니다. 순수 전기차 플랫폼의 지속적인 업그레이드를 통해 BYD의 전기차는 가격, 성능, 에너지 소비 측면에서 매우 우수한 수준에 도달했으며 시장에서 인정을 받았습니다.

전통적인 제조업체와 더 많은 신규 자동차 제조업체가 전기 자동차 트랙에 유입됨에 따라 중국에서는 몇 달에 한 번씩 블록버스터 전기 자동차가 출시될 것이며 다양한 기술 지표가 지속적으로 새로워지고 있습니다. 이런 환경에서 BYD는 자연스럽게 부담감을 느낀다. BYD는 순수 전기차 트랙의 선두를 이어가기 위해 올해 5월 10일 e-플랫폼 3.0 Evo를 공식 출시했으며, 이를 Sea Lion 07EV에 처음 적용했다. e-플랫폼 3.0 Evo는 이전 플랫폼과 달리 글로벌 시장을 겨냥해 개발된 순수 전기차 플랫폼으로 안전성, 에너지 소비, 충전 속도, 전력 성능 등이 대폭 개선됐다.

차체 충돌안전이라고 하면 가장 먼저 떠오르는 것은 재질의 강도, 구조적 설계 등일 것이다. 이 외에도 충돌안전은 자동차의 앞부분 길이와도 관련이 있다. 즉, 차량 전면의 에너지 흡수 영역이 길어질수록 탑승자를 보호하는 능력이 향상됩니다. 그러나 전륜구동 모델의 경우 동력계통의 크기가 크고 강도가 높기 때문에 동력계통이 위치한 부위는 비에너지흡수영역에 속하므로 전체적으로는 동력계통의 에너지흡수영역 사이의 거리가 구역이 줄어듭니다.

위: 전면 전면 드라이브/아래: 후면 후면 드라이브

e-플랫폼 3.0 Evo의 차이점은 후륜구동에 초점을 맞춘 것, 즉 원래 비에너지흡수 구역에 속했던 파워트레인을 후차축으로 옮겨 앞쪽 공간이 더 넓어진다는 점이다. 에너지 흡수 구역을 배치하여 정면 충돌의 안전성을 향상시킵니다. 물론 e-플랫폼 3.0 Evo에도 앞뒤 듀얼 모터를 탑재한 4륜 구동 버전이 있지만, 전면 모터 4륜 구동 버전의 출력과 부피가 상대적으로 작아서 충격이 거의 없다. 자동차 전면의 에너지 흡수 구역.

위: 후방 조향/아래: 전방 조향

스티어링 기어 배열을 보면, e-플랫폼 3.0 Evo는 프론트 스티어링, 즉 스티어링 기어를 앞바퀴 앞쪽에 배치한 반면, 이전 e-플랫폼 3.0은 대부분의 모델에서 스티어링 기어를 채택했다. 단, SEAL은 앞바퀴 뒤쪽에 배치되어 있습니다. 이렇게 설계한 이유는 주로 후향 차량의 경우 스티어링 스트링이 프론트 호더(흔히 방화벽이라고도 함)의 하부 빔과 간섭하여 스티어링 위치에서 빔을 펀칭하거나 구부려야 하기 때문입니다. 이로 인해 빔에서 힘 전달이 고르지 않게 됩니다. 프론트 스티어링 설계로 스티어링 스트링이 빔을 간섭하지 않고 빔 구조가 더 강해지며 차체 양쪽의 힘 전달이 더 균일해졌습니다.

마지막으로 새 플랫폼은 여전히 ​​CTB 본체 배터리 통합 기술을 사용하고 섀시 중앙의 이중 빔은 폐쇄형 구조를 채택하며 빔의 강철 강도는 1500MPa에 이릅니다. 일반적인 측면 충돌이나 E-NCAP의 측면 충돌에 대한 대응에서는 실내 승객과 섀시 아래 배터리를 더 잘 보호할 수 있습니다. e-플랫폼 3.0 Evo 모델은 후방 구동, 전방 조향, 통합 전방 조향, CTB 등의 기술 덕분에 C-NCAP 정면 충돌 테스트에서 평균 감속도가 25g, 업계 평균은 31g으로 감소했다. g 값이 작을수록 차량의 에너지 흡수 효과가 좋아집니다. 탑승자 침입 측면에서는 3.0 Evo 모델의 페달 침입이 5mm 미만으로 우수한 수준이다.

에너지 소비 제어 측면에서 e-플랫폼 3.0 Evo의 아이디어는 보다 통합된 전기 구동 시스템을 사용하는 것입니다. 전기 자동차의 경우, 일반 시스템의 통합도가 높을수록, 다양한 구성 요소 사이의 연결 파이프와 와이어 하네스가 줄어들고, 시스템의 부피와 무게가 작아져 전체 차량의 비용과 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다. .

e-플랫폼 2.0에서는 BYD가 처음으로 3-in-1 전기구동 시스템을 출시했고, 3.0에서는 8-in-1으로 업그레이드됐다. 오늘날의 3.0 Evo는 12-in-1 디자인을 사용하여 업계에서 가장 통합된 전기 구동 시스템입니다.

모터 기술 측면에서는 e-플랫폼 3.0 Evo는 23000rpm 영구자석 모터를 사용하며 현 단계 양산 모터 중 최고 수준인 Sea Lion 07EV에 탑재됐다. 고속의 장점은 일정한 전력을 전제로 모터 자체를 더 작게 만들 수 있어 모터의 '전력 밀도'를 향상시킬 수 있다는 점이며, 이는 전기 자동차의 에너지 소비를 줄이는 데에도 도움이 됩니다.

전자 제어 설계 측면에서 BYD Han EV는 이르면 2020년 초에 SiC 실리콘 카바이드 전력 장치를 채택하여 이 기술을 정복한 최초의 국내 제조업체가 되었습니다. 오늘날의 e-플랫폼 3.0 Evo는 BYD의 3세대 SiC 탄화규소 전력 장치를 완전히 대중화했습니다.

상단: 적층 레이저 용접/하단: 순수 볼트 연결

기존 기술과 비교해 3세대 SiC 카바이드는 최대 작동 전압이 1200V에 달하며, 최초로 적층 레이저 용접 패키징 공정을 채택했다. 이전의 순수 볼팅 공정과 비교하여 적층 레이저 용접의 기생 인덕턴스가 감소하여 자체 전력 소비가 감소합니다.

기존 e-플랫폼 3.0 히트펌프 시스템 + 냉매 직접 냉각을 기반으로 새로운 플랫폼은 배터리 열 방출을 더욱 최적화했습니다. 예를 들어, 배터리에 열을 방출하는 원래의 냉각판에는 칸막이가 없고, 냉매가 배터리 전단에서 배터리 후면으로 직접 흐르기 때문에 배터리 전면의 온도는 낮아지지만, 후면에 위치한 배터리의 온도가 더 높고 방열이 균일하지 않습니다.

3.0 Evo는 배터리 냉각판을 4개의 별도 영역으로 나누어 각 영역을 필요에 따라 냉각 및 가열할 수 있어 배터리 온도가 더욱 균일해집니다. 모터, 전자 제어, 열 관리 등의 업그레이드를 통해 도심 환경에서 중저속 주행 효율이 7% 증가하고, 항속 거리가 50km 늘어났다.

오늘날, 전기 자동차의 충전 속도는 여전히 많은 사용자에게 불만 사항입니다. 보급 속도에 따른 연료자동차를 어떻게 따라잡느냐는 주요 전기차 제조사들이 풀어야 할 시급한 과제다. 특히 북부 지역은 저온 환경에서 배터리 전해액의 전도성이 급격히 떨어지기 때문에 겨울철 전기차 충전 속도와 항속거리가 크게 줄어들게 된다. 배터리를 적절한 온도까지 빠르고 효율적으로 가열하는 방법이 핵심입니다.

e-플랫폼 3.0 Evo에서 배터리 히팅 시스템에는 히트펌프 에어컨, 구동 모터, 배터리 자체의 세 가지 열원이 있습니다. 히트펌프 에어컨은 누구에게나 친숙하며, 공기에너지 온수기, 건조기 등에도 응용 분야가 많기 때문에 여기서는 자세히 설명하지 않겠습니다.

모두가 더 관심을 갖는 모터 가열은 모터 권선의 저항을 이용하여 열을 발생시킨 후 모터의 잔열을 16-in-1 열 관리 모듈을 통해 배터리로 보내는 것입니다.

배터리 발열 기술은 Denza N7의 배터리 펄스 가열입니다. 쉽게 말하면 배터리 자체는 저온에서 내부 저항이 높아 전류가 흐르면 필연적으로 배터리에 열이 발생하게 됩니다. 배터리 팩을 A와 B의 두 그룹으로 나누면 그룹 A를 사용하여 그룹 B를 방전한 다음 그룹 B를 충전하고 그룹 B를 사용하여 그룹 A를 충전합니다. 그런 다음 두 그룹의 배터리를 한 번에 얕은 충전을 통해 서로 고주파수를 사용하면 배터리가 빠르고 균일하게 가열될 수 있습니다. 세 가지 열원의 도움으로 e-플랫폼 3.0 Evo 모델의 겨울철 항속 거리와 충전 속도가 더 좋아지며, 영하 -35°C의 극한 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있다.

상온 충전 속도 측면에서 e플랫폼 3.0 Evo에는 온보드 부스트/부스트 기능도 탑재되어 있습니다. 부스트의 역할은 누구에게나 익숙하지만 BYD의 부스트는 다른 모델과 다소 다를 수 있습니다. e-플랫폼 3.0 Evo를 기반으로 제작된 모델들은 별도의 부스트 장치가 탑재되지 않고 모터와 전자 제어 장치를 이용해 부스트 시스템을 구성한다.

BYD는 이르면 2020년부터 이 기술을 Han EV에 적용했다. 부스팅 원리는 복잡하지 않습니다. 쉽게 말하면 모터의 권선 자체가 인덕터이고, 인덕터는 전기에너지를 저장할 수 있는 것이 특징이며, SiC 전력소자 자체도 스위치이다. 따라서 모터 권선을 인덕터로, SiC를 스위치로 사용하고, 커패시터를 추가하여 승압 회로를 설계할 수 있습니다. 이러한 승압 회로를 통해 일반 충전 파일의 전압을 높인 후, 고전압 전기자동차는 저전압 충전 파일과 호환될 수 있다.

또한, 새로운 플랫폼에서는 차량 탑재 전류업 기술도 개발했습니다. 이를 보고 많은 분들이 차량 탑재 전류업 기능의 용도가 무엇인지 묻고 싶어하실 것입니다. 우리 모두는 현재 공공 충전 파일의 최대 전압이 750V인 반면, 국가 표준에 규정된 최대 충전 전류는 250A라는 것을 알고 있습니다. 전력 = 전압 x 전류의 원리에 따라 공공 충전 파일의 이론적 최대 충전 전력은 187kW이고 실제 적용은 180kW입니다.

그러나 많은 전기 자동차의 배터리 정격은 750V 미만이거나 심지어 400~500V를 조금 넘는 수준이므로 충전 전압은 전혀 높을 필요가 없으므로 충전 중에 전류를 250A로 끌어올릴 수 있더라도 최대 충전 전력은 180kW에 도달하지 않습니다. 즉, 아직 많은 전기자동차가 공공충전소의 충전전력을 완전히 압박하지 못하고 있다는 것이다.

그래서 BYD는 해결책을 생각했습니다. 일반 전기차의 충전 전압은 750V일 필요는 없고, 충전 파일의 최대 충전 전류는 250A로 제한되어 있으므로 자동차에 강압 및 전류 상승 회로를 만드는 것이 좋습니다. 배터리의 충전 전압이 500V이고 충전 파일의 전압이 750V라고 가정하면 자동차 측의 회로는 여분의 250V를 강압하여 전류로 변환할 수 있으므로 충전 전류는 이론적으로 360A로 증가하며, 최대 충전 전력은 여전히 ​​180kW입니다.

BYD Hexagonal Building에서 상향 전류 충전 과정을 관찰했습니다. Sea Lion 07EV는 e-플랫폼 3.0 Evo를 기반으로 제작되었지만 차량 탑재 전류 기술을 사용하기 때문에 배터리 정격 전압은 537.6V이지만 07EV의 충전 전류는 표준 750V 및 250A 충전에서 374.3A가 될 수 있습니다. 파일, 충전 전력은 175.8kW에 도달하며 기본적으로 충전 파일의 한계 출력 전력은 180kW로 소모됩니다.

e-플랫폼 3.0 Evo는 부스팅 및 전류 외에도 터미널 펄스 충전이라는 선구적인 기술을 보유하고 있습니다. 우리 모두 알고 있듯이 오늘날 전기 자동차가 추진하는 고속 충전의 대부분은 10~80% 범위에 있습니다. 80%에서 완전히 충전하려면 소모 시간이 훨씬 길어집니다.

왜 배터리의 마지막 20%는 매우 느린 속도에서만 충전될 수 있습니까? 저전력에서의 충전 상황을 살펴보겠습니다. 먼저, 리튬 이온은 양극에서 빠져나와 전해질로 들어가 중간막을 통과한 다음 원활하게 음극에 매립됩니다. 이는 일반적인 고속 충전 과정입니다.

그러나 리튬 배터리를 높은 수준으로 충전하면 리튬 이온이 음극 표면을 막아 음극에 매립하기 어렵게 됩니다. 충전 전력이 계속 증가하면 시간이 지남에 따라 리튬 이온이 음극 표면에 축적되어 리튬 결정이 형성되어 배터리 분리막을 뚫고 배터리 내부에서 단락이 발생할 수 있습니다.

그렇다면 BYD는 이 문제를 어떻게 해결했을까요? 간단히 말해서, 리튬 이온이 음극 표면에 차단되면 시스템은 충전을 계속하지 않고 약간의 전력을 방출하여 리튬 이온이 음극 표면을 떠날 수 있도록 합니다. 막힘이 완화되면 더 많은 리튬 이온이 음극에 내장되어 최종 충전 과정이 완료됩니다. 지속적으로 방전량을 줄여 배터리의 마지막 20% 충전 속도가 빨라집니다. Sea Lion 07EV에서는 전력의 80~100% 충전 시간이 단 18분에 불과해 이전 전기차에 비해 대폭 개선됐다.

BYD e-플랫폼이 출시된 지 14년밖에 되지 않았지만 1.0시대부터 BYD가 등장해 전기차 연구개발과 양산을 완성하는 데 앞장섰다. 2.0 시대에 BYD 전기 자동차는 비용과 성능 측면에서 한발 앞서 있으며, 현재 동료들이 채택하고 있는 Han EV의 온보드 구동 시스템 부스트 기술과 같은 일부 디자인은 진보된 사고를 보여주었습니다. 3.0 시대의 BYD 전기차는 배터리 수명, 에너지 소비, 충전 속도, 가격 측면에서 흠잡을 곳이 없는 육각형 전사다. 최신 e-플랫폼 3.0 Evo의 경우 디자인 컨셉이 아직 시대를 앞서 있습니다. 온보드 전류 상승 및 펄스 충전 기술은 모두 업계 최초입니다. 이러한 기술은 미래에 동료 기업에 의해 확실히 모방될 것이며 전기 자동차의 기술적인 날개가 될 것입니다. 

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