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比亚迪K9全铝电动大巴制造全揭秘


Tags:车型测评    发布时间:2017-11-01 00:37

2009年,比亚迪收购美的客车获得制造商用车资质;2010年首台电动大巴K9于长沙基地下线;2011年K9电动大巴通过国家公告并在长沙、深圳运营;2012年比亚迪天津公司成立。。。。至2016年比亚迪制造的电动大巴(K6K7K8K9系列)全年销量突破1.3万台,同比增长162%。

作为掌握驱动电机、动力电池、整车控制(包括电池控制)以及电动空调,“四电”核心技术的整车厂,比亚迪制造的新能源汽车已经出口至包括美国、英国在内的50个国家和240个城市。在国内,比亚迪K和C系列电动大巴在台湾、杭州、南京、深圳、广州、长沙、武汉大连等区域批量运型。截止2017年2月,比亚迪电动大巴总运营里程达到7亿公里、其中单车最高行驶里程突破38万公里,无论品质、性能、安全,都成为全球范围内最可靠的电动大巴。

本文为笔者从2012年-2017年跟踪报道比亚迪K系列电动大巴

目前,最为成熟的K9系列电动大巴,已经发展出10余种改型为了适应国内、外不同终端客户的需求,12米长的K9系列电动大巴,基于比亚迪自行研发和制造的“四电”系统同时,引入全国独家的“全铝车身轻量化”技术。

以这台在杭州运营的与西湖电子合作制造的K9f电动大巴为例,采用标准的双轮边驱动电机、“4合1”控制总成、双逆变器控制单元、磷酸铁锂动力电池等标准配置,搭载电池电量324度电、续航里程≥250公里、转向系统全电驱动。

按键式换挡开关,减少驾驶员操作强度,处于N挡时显示绿色背景光,区别与R和D挡。

组合仪表配置的中央显示屏,驾驶员可以快速获得左右轮边驱动电机水温(黄色箭头)、动力电池剩余电量、驱动电机输出功率等综合信息。

红色箭头:69113公里为这台K9f电动大巴行驶总里程

经过近7万公里的商业化运营,这台K9f行驶中、座椅、玻璃、扶手等内饰件没有出现异响。

与采用轴间驱动电机电动大巴不同的是,双轮边驱动电机的K9f(全系列)电动大巴满载乘客时,可以轻松应对高低起伏路况。即便是在冬夏开启动力空调时,水冷散热的轮边电机依然可以保证充沛的扭矩输出。

K9f(全系列)电动大巴配置的2台轮边驱动电机输出功率为2x90千瓦。

为了提升整车续航里程,比亚迪率先在K9系列电动大巴引入“全铝车身轻量化”技术,在不改变驱动电机功率、动力电池配置以及整车有效载荷前提下,可减重40%并有效提升续驶里程。

作为中国制造的电动大巴,比亚迪K9系列使用的“全铝车身轻量化”技术,既满足性能的提升,又兼顾了后续使用(维修更换)成本。

本文通过对杭州比亚迪基地制造的出口以色列K9U电动大巴所使用的“全铝车身轻量化”技术、改型的轮边驱动电机、全水冷散热(保温)的动力电池技术,进行深度点评。

杭州比亚迪基地位于杭州余杭区仁和先进制造基地内,是比亚迪在华东区域重要战略布局,所制造的K6、K8、K9等电动大巴以满足出口市场为主。

杭州比亚迪基地始建于2014年6月,总占地面积18.49万平方米,建筑面积12.88万平方米,拥有员工1500人。工厂于2015年9月正式投产,具有冲压车间、焊装车间、装配车间、内外饰总装及检测车间。

1、全铝车身焊装:

在焊装车间,出口以色列的K9U电动大巴的“底盘”,完成了属于自制件范畴的预先焊装。通过吊具,转运到生产线上准备进行全铝合金车身的焊装。

上图位2014年制造的安装了驱动分系统的K9A电动大巴载具结构特写。

归属于商用车的电动大巴,采用的“底盘(载具)”与上装分离的架构。前转向桥和后驱动桥分别安装在载具红色箭头和黄色箭头所指之处,全部控制系统、主线束也将固定在载具对应指出。只要动力总成安装完毕、接通动力电池,即便没有上装整车也可以行驶。目前,出口澳大利亚、内销中国台湾的合同,就属于只提供载具的形式。

经过检验合格后的载具,首先要安装预先进行合装的后置动力舱结构(红色箭头)。

不仅是杭州基地、比亚迪全国建立的生产电动大巴的基地,都是用自行制造的铝合金车身(自制件)。

载具转入到生产线的车身骨架合装机(工位),进行铝合金车身侧围、顶部、前后围板以及全部外覆盖件的合装。

红色箭头:车身骨架合装机下端

黄色箭头:固定载具、铝合金侧围夹具(起到定位和支撑作用)

目前杭州比亚迪基地使用的车身骨架合装机,具备为10-13.7米长、6-10米高的电动大巴进行左右侧围、前后围板、载具和顶棚6向精准定位和焊装能力。实际上,车身骨架合装机已经加工了10台出口英国伦敦的双侧电动大巴(K10)。

两侧围焊装后,车身骨架合装机2层工作平台升起,为顶棚焊装提供支持。

红色箭头:车身骨架合装机举升支柱

黄色箭头:2层工作平台

蓝色箭头:预制的顶棚

略带弧度的铝合金顶棚外覆盖件,需要使用三辊压弧机进行加工,保证不同位置的弧度达到预设技术要求。

黄色箭头:支撑前风挡玻璃的前围板

红色箭头:固定工位的可升降工作平台举升后,便于工人对顶棚前围板焊装,并对高处的侧围板焊装件进行打磨

所有铝合金零

件都拥有制定的代码,可以追述生产信息。

使用抛丸喷砂防腐防锈工艺的载具,与铝合金骨架构成的上装,通过螺栓与连接件进行固定。这种结构设定最大好处就是,某一处铝合金零件(板材)在碰撞事故中受损,仅需要就相应区域铝合金零件拆卸和更换,而不会产生因焊接连接、应力大幅扩散,导致的维修成本高昂的结果。

黑色箭头:铝合金前围板小总成(预制)

红色箭头:钢制连接件

黄色箭头:车身侧围前端

正向碰撞事故时,铝合金前围板受损(侧围完好),只需要拆卸连接件(螺栓),更换前围板小总成及外覆盖件、并重新喷涂即可完成维修主体工作。

比亚迪K9U电动大巴顶棚与车身侧围焊装时,使用工装夹具对预先定位的标识,以保证焊装精度。

上图为出口以色列K9U电动大巴顶棚完成盒装后的状态。铝合金板材构成的顶棚,通过2条主承重梁以及16条横向支撑梁,来保证车身强度。

上图为K9U电动大巴后部动力舱上铝合金置物架板材特写。可以看到的是,所有起到承重功能的铝合金板材,全部为管架式结构。将管架铝材通过合力的结构设定,起到提升强度的作用。

完成了全部车身铝合金零件焊装后,将进行方侯隔音、防火、降噪材料铺设、外覆盖件和内装饰件、动力总成、驱动系统、动力电池等分系统的集成。

2、外覆盖件和降噪材料安装:

为了喷涂色彩亮丽、安全效能提升,K9U电动大巴的前后围板外覆盖件,采用玻璃纤维一次成型。

外覆盖件固定在车身上装(红色箭头)后,在安装塑料材质的前保险杠(黄色箭头)等装饰件。

位于侧围、顶棚等铝合金骨架间隔区域,粘贴隔音、降噪、防火材料。

K9U电动大巴的外覆盖件同样采用铝合金材质,不过在使用裁剪之前,还要经过开卷校平机处理(使成卷的铝材更平整)。

为了便于工人操作,生产线工位间隔30厘米就设定高压气管(黄色箭头)和电源输出(红色箭头)接口。

车身外覆盖件完成全部合装后,还要对细节进行处理,并由质量管控人员进行审核。完成了全部检验后,车身转入喷涂车间进行操作。

3、车身喷涂:

之前提到过,杭州比亚迪基地制造电动大巴,主要用于出口。为了满足越来越多外国客户对环保标准的苛刻要求,杭州比亚迪基地采用水性油漆喷涂工艺。

黄色箭头:待喷漆车身转运到可横向移动的轨道桥

红色箭头;待喷漆车身通过轨道桥进入不同工位或喷涂或烘干

占地总面积17280平方米的喷涂车间,拥有9个喷漆室、9个烘干房、9个打磨房、2个发泡房,可在恒温恒湿的整车水旋式喷漆室进行水性油漆喷涂操作。

4、动力总成合装:

合装阶段,无论装配零件数量,还是工序流程,都高于之前的焊装与喷涂工序。

完成车身全部涂装的出口以色列比亚迪K9U电动大巴,首先对安装全车线缆以及与之关联的控制模块。

上图可见,K9U电动大巴车身顶棚全部覆盖了隔音、防火、降噪。位于顶棚两端铺设的线缆,供其他用电单位取电和反馈控制信号。

上图为左前转向轮前端的配电舱细节特写。

白色箭头:两组14伏启动蓄电池

红色箭头:应急全车断电开关

绿色箭头:前部保险盒(针对低压用电系统)线缆接头

黄色箭头:后部线束接头

蓝色箭头:根据终端客户需求重新设定的全车空压、液压以及总控信号检测面板

通过检测面板可以获得空气悬架、真空制动管路等信号采集,并通过网络上传至控制终端已获得在线诊断支持。

K9U电动大巴的部分技术细节,根据以色列客户需求重新设定。后部动力舱盖内,布置了动力电池控制模块、高压储气瓶、真空气泵、双向逆变充放电控制器以及主控制线缆。

蓝色箭头:后部线缆保险盒(针对动力电池等高压用电系统)

红色箭头:后部辅助单元控制模块

黄色箭头:动力电池控制模块(BMS)

白色箭头:双向逆变充放电控制器总成(左右各一组)

绿色箭头:无油涡旋空气压缩机

上图为早期K9A电动大巴后部分系统布置结构特写。高压储气钢瓶悬置、分离式驱动电机控制模块、空压机中置以及线缆走线明显不同。

K9U的后部主线缆(非高压动力线缆),采用与比亚迪乘用车和新能源汽车相同标准制造。主线缆采用热缩管及绝缘胶布包裹(红色箭头)、分线缆使用内含减震材料的卡箍固定(黄色箭头)、线束接头再用绝缘胶布封口(白色箭头)。

上图为做轮边驱动电机控制器线缆及接头,采用与e6、e5等乘用电动汽车完全相同的配件。只不过K9U采用的控制策略(软件),与e6、秦EV300和刚刚上市的宋EV300不同。

待用的后驱动桥(红色箭头)和前转向桥(黄色箭头)位于指定区域,等待合装到完成了线缆和控制单元的车身(绿色箭头)。

包括出口以色列的K9U、出口英国K10在内的电动大巴的核心驱动单元,就是比亚迪研发、制造的4点气囊悬架、双轮边电机的门式驱动桥总成。

黄色箭头:后气囊

红色箭头:前气囊

白色箭头:高压空气制动分配阀体

蓝色箭头;通风制动盘及制动分泵

上图为2017年最新状态的TYC-90系列轮边驱动电机总成。

白色箭头:小型化的驱动电机控制器

黄色箭头:轮边驱动电机油冷散热器

红色箭头:再次轻量化的驱动电机壳体

需要注意的是,出口以色列的K9U电动大巴,在较中国使用环境复杂的中东地区。高温、干燥气候特征,要求K9U电动大巴在满负载工况下,散热效能更强。

有比亚迪桥长集成的通风制动盘及制动分泵,构成了比亚迪K9U电动大巴前后盘制动系统。

比亚迪驱动桥厂荣誉制造的门式桥,轮边电机使用GL-5 80W-90润滑油。

后驱动桥及相关管路合装至车身载具,空气气囊以及减震器完成固定、高压气体管路(白色箭头)沿轮室罩焊接件固定并与制动分配阀体(红色箭头)连接。

比亚迪K9U电动大巴前转向桥同样使用2点气囊(红色箭头)悬架。

上图为比亚迪K9U电动大巴顶置动力电池特写细节(未安装整流罩状态)。

拥有磷酸铁锂、三元锂动力电池研发、制造全产业链的比亚迪,旗下所有新能源汽车使用的动力电池,都可以以模块化的PACK组件不同技术要求的动力电池总成。

用过国内市场的K系列电动大巴,基本上使用相同尺寸不同电量的动力电池;用于国外市场的K系列电动大巴,则可以根据客户需求,对整车架构甚至动力电池尺寸进行定做。

需要注意的是,出口以色列的比亚迪K9U电动大巴的热管理系统,基于4组动力电池全部配置水冷散热(保温)硬件构成。而这种全新的热管理系统,已经全面应用在国内市场(根据客户需求可以加强或减弱)。

黄色箭头:动力电池高压线缆正极接头

黄色箭头:动力电池高压线缆负极接头

黑色箭头:动力电池通讯线缆接头

蓝色箭头;动力电池水冷散热组件进水管(散热介质乙二醇)

绿色箭头:动力电池水冷散热组件出水管(散热介质乙二醇)

5、品质检验:

杭州比亚迪基地品质检测车间为全自动设定,检测项目由车速、轴重、制动、灯光、声级、侧滑、淋雨等。设备性能与检测能力均处于国内行业领先水平,并可根据判定标准以及检测项目进行调整,以便适应地方、国家和国际标准,每日检测能力为20台。

品质检测车间,为贯通式结构,下线的新车进入入口,即可完成制动、轴重、照明和声级检测。

红色箭头:可直接显示数据,侧重13吨,最大值动力40000牛的制动检测台。

黄色箭头:采用应变式传感承重传感器的侧重工位。检测量程15吨,超载能立120%。

6、核心控制和驱动技术创新:

双向逆变充放电控制器技术创新:

通过5年间对比亚迪K系列电动大巴技术状态追踪、研判发现这台出口以色列的K9U电动大巴的双向逆变充放电控制器与新款e6相同,在原先技术状态基础上进行了整合,在2015年应用到比亚迪研发制造的2.5吨级超级电叉车中,在2016年应用到T8系列电动卡车中。

动力电池技术创新:

2012年,首次在长沙和深圳运营的K9电动大巴,动力电池布置在乘员舱内(后驱动桥上端两侧共4组,风冷散热)。2015年,杭州比亚迪基地制造的K9f电动大巴的动力电池布置在车身两侧下端(后驱动桥前后两侧共4组,应用1代热管理系统的水冷散热)。

动力电池控制模块技术创新:

K9U的模块化的动力电池控制模块,在2014年进行改进,2015年成熟、2016年大规模应用并成为T系列、J系列电动卡车标准配置。而K9U使用的动力电池控制系统(软件),在保留相同硬件支持状态,写入了特别定制的控制策略。

轮边驱动电机技术创新:

2015年,承德比亚迪基地开工仪式时,王传福向外界展示的K9A系列电动大巴使用的门式驱动桥总成。这款老状态的驱动桥空压分配阀体位置有所不同,驱动电机和油冷散热机构并未集成在驱动电机上。轮边驱动电机壳体较最新状态更宽大。

上图中黄色箭头为T7A电动卡车电机和驱动桥总成;红色箭头为T8SA(与T9和J9通用)电动卡车电机和驱动桥总成。种种迹象表明,比亚迪自行研发和制造的TYC-90系列轮边驱动电机,拥有为适用不同载荷、不同驱动桥布置形式的电动卡车、电动大巴以及特种车的专属改型。

7、创新技术的叠加式应用:

根据以色列客户需求定制的K9U电动大巴,在并未改变基础硬件前提下,水冷散热(保温)动力电池热管理系统再次强化(应对高温、干旱的中东气候环境);重新匹配的动力电池控制系统,最大限度贴合终端客户使用习惯(快充标准和全寿命周期养护费用标定);轮边驱动电机轻量化同时集成控制单元,增设液冷散热伺服系统。而双向逆变充放电控制器则保留了“原汁原味儿”的技术标定状态。

这台K9U电动大巴总体技术状态,采用了来自e6、唐、秦EV、K9f等电动(混动汽车)相同(近似)的硬件,搭配既有创新、又融合既定可靠的控制策略而成。

笔者有话说:

通过研判出口以色列K9U电动大巴的轮边驱动电机、动力电池、整体控制等分系统状态,比亚迪起码掌握了轮边驱动电机轻量化、高负载工况下液冷散热技术;具备独立开发覆盖全球区域全部气候环境的动力电池水冷散热(保温)解决方案。

备注:处于战乱中的以色列,拥有海岸平原、中部丘陵、约旦大裂谷以及内盖夫沙漠四大地理区域,属于夏季干热的地中海型气候,漫长而又炎热、少雨的夏季,以及相对较为短暂而又凉爽、多雨的冬季。

实际上,K9U电动大巴使用的技术,可以打包或拆分应用于于K系列、C系列、e系列以及王朝系列比亚迪新能源汽车驱动解决方案。




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