2017-06-03 06:09:03團長

比亞迪K9全鋁電動大巴製造全揭秘



《比亞迪K9全鋁電動大巴製造全揭秘》一文,為筆者從2012年-2017年跟踪比亞迪K系列電動大巴多款改型、T系列和J系列電動卡車、以及輪邊驅動橋特種應用狀態撰寫而成。電動GO網原創稿件,首發汽車之家說客。



2009年,比亞迪收購美的客車獲得製造商用車資質;2010年首台電動大巴K9於長沙基地下線;2011年K9電動大巴通過國家公告並在長沙、深圳運營;2012年比亞迪天津公司成立。。。。至2016年比亞迪製造的電動大巴(K6K7K8K9系列)全年銷量突破1.3萬台,同比增長162%。

作為掌握驅動電機、動力電池、整車控制(包括電池控制)以及電動空調,“四電”核心技術的整車廠,比亞迪製造的新能源汽車已經出口至包括美國、英國在內的50個國家和240個城市。在國內,比亞迪K和C系列電動大巴在台灣、杭州、南京、深圳、廣州、長沙、武漢大連等區域批量運型。截止2017年2月,比亞迪電動大巴總運營里程達到7億公里、其中單車最高行駛里程突破38萬公里,無論品質、性能、安全,都成為全球範圍內最可靠的電動大巴。

本文為筆者從2012年-2017年跟踪報導比亞迪K系列電動大巴



目前,最為成熟的K9系列電動大巴,已經發展出10餘種改型為了適應國內、外不同終端客戶的需求,12米長的K9系列電動大巴,基於比亞迪自行研發和製造的“四電”系統同時,引入全國獨家的“全鋁車身輕量化”技術。



以這台在杭州運營的與西湖電子合作製造的K9f電動大巴為例,採用標準的雙輪邊驅動電機、“4合1”控制總成、雙逆變器控制單元、磷酸鐵鋰動力電池等標準配置,搭載電池電量324度電、續航里程≥250公里、轉向系統全電驅動。



按鍵式換擋開關,減少駕駛員操作強度,處於N擋時顯示綠色背景光,區別與R和D擋。



組合儀表配置的中央顯示屏,駕駛員可以快速獲得左右輪邊驅動電機水溫(黃色箭頭)、動力電池剩餘電量、驅動電機輸出功率等綜合信息。

紅色箭頭:69113公里為這台K9f電動大巴行駛總里程



經過近7萬公里的商業化運營,這台K9f行駛中、座椅、玻璃、扶手等內飾件沒有出現異響。



與採用軸間驅動電機電動大巴不同的是,雙輪邊驅動電機的K9f(全系列)電動大巴滿載乘客時,可以輕鬆應對高低起伏路況。即便是在冬夏開啟動力空調時,水冷散熱的輪邊電機依然可以保證充沛的扭矩輸出。

K9f(全系列)電動大巴配置的2台輪邊驅動電機輸出功率為2x90千瓦。



為了提升整車續航里程,比亞迪率先在K9系列電動大巴引入“全鋁車身輕量化”技術,在不改變驅動電機功率、動力電池配置以及整車有效載荷前提下,可減重40%並有效提升續駛里程。

作為中國製造的電動大巴,比亞迪K9系列使用的“全鋁車身輕量化”技術,既滿足性能的提升,又兼顧了後續使用(維修更換)成本。

本文通過對杭州比亞迪基地製造的出口以色列K9U電動大巴所使用的“全鋁車身輕量化”技術、改型的輪邊驅動電機、全水冷散熱(保溫)的動力電池技術,進行深度點評。



杭州比亞迪基地位於杭州餘杭區仁和先進製造基地內,是比亞迪在華東區域重要戰略佈局,所製造的K6、K8、K9等電動大巴以滿足出口市場為主。



杭州比亞迪基地始建於2014年6月,總佔地面積18.49萬平方米,建築面積12.88萬平方米,擁有員工1500人。工廠於2015年9月正式投產,具有沖壓車間、焊裝車間、裝配車間、內外飾總裝及檢測車間。

1、全鋁車身焊裝:



在焊裝車間,出口以色列的K9U電動大巴的“底盤”,完成了屬於自製件範疇的預先焊裝。通過吊具,轉運到生產線上準備進行全鋁合金車身的焊裝。



上圖位2014年製造的安裝了驅動分系統的K9A電動大巴載具結構特寫。

歸屬於商用車的電動大巴,採用的“底盤(載具)”與上裝分離的架構。前轉向橋和後驅動橋分別安裝在載具紅色箭頭和黃色箭頭所指之處,全部控制系統、主線束也將固定在載具對應指出。只要動力總成安裝完畢、接通動力電池,即便沒有上裝整車也可以行駛。目前,出口澳大利亞、內銷中國台灣的合同,就屬於只提供載具的形式。





經過檢驗合格後的載具,首先要安裝預先進行合裝的後置動力艙結構(紅色箭頭)。



不僅是杭州基地、比亞迪全國建立的生產電動大巴的基地,都是用自行製造的鋁合金車身(自製件)。



載具轉入到生產線的車身骨架合裝機(工位),進行鋁合金車身側圍、頂部、前後圍板以及全部外覆蓋件的合裝。

紅色箭頭:車身骨架合裝機下端

黃色箭頭:固定載具、鋁合金側圍夾具(起到定位和支撐作用)

目前杭州比亞迪基地使用的車身骨架合裝機,具備為10-13.7米長、6-10米高的電動大巴進行左右側圍、前後圍板、載具和頂棚6向精准定位和焊裝能力。實際上,車身骨架合裝機已經加工了10台出口英國倫敦的雙側電動大巴(K10)。



兩側圍焊裝後,車身骨架合裝機2層工作平台升起,為頂棚焊裝提供支持。

紅色箭頭:車身骨架合裝機舉升支柱

黃色箭頭:2層工作平台

藍色箭頭:預製的頂棚

略帶弧度的鋁合金頂棚外覆蓋件,需要使用三輥壓弧機進行加工,保證不同位置的弧度達到預設技術要求。



黃色箭頭:支撐前風擋玻璃的前圍板

紅色箭頭:固定工位的可升降工作平台舉升後,便於工人對頂棚前圍板焊裝,並對高處的側圍板焊裝件進行打磨



所有鋁合金零

件都擁有製定的代碼,可以追述生產信息。



使用拋丸噴砂防腐防銹工藝的載具,與鋁合金骨架構成的上裝,通過螺栓與連接件進行固定。這種結構設定最大好處就是,某一處鋁合金零件(板材)在碰撞事故中受損,僅需要就相應區域鋁合金零件拆卸和更換,而不會產生因焊接連接、應力大幅擴散,導致的維修成本高昂的結果。

黑色箭頭:鋁合金前圍板小總成(預製)

紅色箭頭:鋼製連接件

黃色箭頭:車身側圍前端

正向碰撞事故時,鋁合金前圍板受損(側圍完好),只需要拆卸連接件(螺栓),更換前圍板小總成及外覆蓋件、並重新噴塗即可完成維修主體工作。



比亞迪K9U電動大巴頂棚與車身側圍焊裝時,使用工裝夾具對預先定位的標識,以保證焊裝精度。



上圖為出口以色列K9U電動大巴頂棚完成盒裝後的狀態。鋁合金板材構成的頂棚,通過2條主承重梁以及16條橫向支撐梁,來保證車身強度。



上圖為K9U電動大巴後部動力艙上鋁合金置物架板材特寫。可以看到的是,所有起到承重功能的鋁合金板材,全部為管架式結構。將管架鋁材通過合力的結構設定,起到提升強度的作用。



完成了全部車身鋁合金零件焊裝後,將進行方侯隔音、防火、降噪材料鋪設、外覆蓋件和內裝飾件、動力總成、驅動系統、動力電池等分系統的集成。

2、外覆蓋件和降噪材料安裝:



為了噴塗色彩亮麗、安全效能提升,K9U電動大巴的前後圍板外覆蓋件,採用玻璃纖維一次成型。



外覆蓋件固定在車身上裝(紅色箭頭)後,在安裝塑料材質的前保險槓(黃色箭頭)等裝飾件。



位於側圍、頂棚等鋁合金骨架間隔區域,粘貼隔音、降噪、防火材料。



K9U電動大巴的外覆蓋件同樣採用鋁合金材質,不過在使用裁剪之前,還要經過開卷校平機處理(使成捲的鋁材更平整)。



為了便於工人操作,生產線工位間隔30厘米就設定高壓氣管(黃色箭頭)和電源輸出(紅色箭頭)接口。



車身外覆蓋件完成全部合裝後,還要對細節進行處理,並由質量管控人員進行審核。完成了全部檢驗後,車身轉入噴塗車間進行操作。

3、車身噴塗:



之前提到過,杭州比亞迪基地製造電動大巴,主要用於出口。為了滿足越來越多外國客戶對環保標準的苛刻要求,杭州比亞迪基地採用水性油漆噴塗工藝。



黃色箭頭:待噴漆車身轉運到可橫向移動的軌道橋

紅色箭頭;待噴漆車身通過軌道橋進入不同工位或噴塗或烘乾

佔地總面積17280平方米的噴塗車間,擁有9個噴漆室、9個烘乾房、9個打磨房、2個發泡房,可在恆溫恆濕的整車水旋式噴漆室進行水性油漆噴塗操作。

4、動力總成合裝:

合裝階段,無論裝配零件數量,還是工序流程,都高於之前的焊裝與噴塗工序。



完成車身全部塗裝的出口以色列比亞迪K9U電動大巴,首先對安裝全車線纜以及與之關聯的控制模塊。



上圖可見,K9U電動大巴車身頂棚全部覆蓋了隔音、防火、降噪。位於頂棚兩端鋪設的線纜,供其他用電單位取電和反饋控制信號。



上圖為左前轉向輪前端的配電艙細節特寫。

白色箭頭:兩組14伏啟動蓄電池

紅色箭頭:應急全車斷電開關

綠色箭頭:前部保險盒(針對低壓用電系統)線纜接頭

黃色箭頭:後部線束接頭

藍色箭頭:根據終端客戶需求重新設定的全車空壓、液壓以及總控信號檢測面板



通過檢測面板可以獲得空氣懸架、真空制動管路等信號採集,並通過網絡上傳至控制終端已獲得在線診斷支持。



K9U電動大巴的部分技術細節,根據以色列客戶需求重新設定。後部動力艙蓋內,佈置了動力電池控制模塊、高壓儲氣瓶、真空氣泵、雙向逆變充放電控制器以及主控制線纜。

藍色箭頭:後部線纜保險盒(針對動力電池等高壓用電系統)

紅色箭頭:後部輔助單元控制模塊

黃色箭頭:動力電池控制模塊(BMS)

白色箭頭:雙向逆變充放電控制器總成(左右各一組)

綠色箭頭:無油渦旋空氣壓縮機



上圖為早期K9A電動大巴後部分系統佈置結構特寫。高壓儲氣鋼瓶懸置、分離式驅動電機控制模塊、空壓機中置以及線纜走線明顯不同。



K9U的後部主線纜(非高壓動力線纜),採用與比亞迪乘用車和新能源汽車相同標準製造。主線纜採用熱縮管及絕緣膠布包裹(紅色箭頭)、分線纜使用內含減震材料的卡箍固定(黃色箭頭)、線束接頭再用絕緣膠布封口(白色箭頭)。



上圖為做輪邊驅動電機控制器線纜及接頭,採用與e6、e5等乘用電動汽車完全相同的配件。只不過K9U採用的控制策略(軟件),與e6、秦EV300和剛剛上市的宋EV300不同。



待用的後驅動橋(紅色箭頭)和前轉向橋(黃色箭頭)位於指定區域,等待合裝到完成了線纜和控制單元的車身(綠色箭頭)。

底盤行走方面,這款車的地台採用一踏低地板設計,帶車身升降系統(ECAS),懸掛採用比亞迪自家製嘅氣囊避震,前橋採用東風德納出品,後橋為比亞迪出品(逆向自ZF AVE130),前後橋均為碟剎,帶ABS。




包括出口以色列的K9U、出口英國K10在內的電動大巴的核心驅動單元,就是比亞迪研發、製造的4點氣囊懸架、雙輪邊電機的門式驅動橋總成。

黃色箭頭:後氣囊

紅色箭頭:前氣囊

白色箭頭:高壓空氣製動分配閥體

藍色箭頭;通風制動盤及製動分泵



上圖為2017年最新狀態的TYC-90系列輪邊驅動電機總成。

白色箭頭:小型化的驅動電機控制器

黃色箭頭:輪邊驅動電機油冷散熱器

紅色箭頭:再次輕量化的驅動電機殼體

需要注意的是,出口以色列的K9U電動大巴,在較中國使用環境複雜的中東地區。高溫、乾燥氣候特徵,要求K9U電動大巴在滿負載工況下,散熱效能更強。



有比亞迪橋長集成的通風制動盤及製動分泵,構成了比亞迪K9U電動大巴前後盤制動系統。



比亞迪驅動橋廠榮譽製造的門式橋,輪邊電機使用GL-5 80W-90潤滑油。



後驅動橋及相關管路合裝至車身載具,空氣氣囊以及減震器完成固定、高壓氣體管路(白色箭頭)沿輪室罩焊接件固定並與製動分配閥體(紅色箭頭)連接。



比亞迪K9U電動大巴前轉向橋同樣使用2點氣囊(紅色箭頭)懸架。



上圖為比亞迪K9U電動大巴頂置動力電池特寫細節(未安裝整流罩狀態)。



擁有磷酸鐵鋰、三元鋰動力電池研發、製造全產業鏈的比亞迪,旗下所有新能源汽車使用的動力電池,都可以以模塊化的PACK組件不同技術要求的動力電池總成。

用過國內市場的K系列電動大巴,基本上使用相同尺寸不同電量的動力電池;用於國外市場的K系列電動大巴,則可以根據客戶需求,對整車架構甚至動力電池尺寸進行定做。



需要注意的是,出口以色列的比亞迪K9U電動大巴的熱管理系統,基於4組動力電池全部配置水冷散熱(保溫)硬件構成。而這種全新的熱管理系統,已經全面應用在國內市場(根據客戶需求可以加強或減弱)。

黃色箭頭:動力電池高壓線纜正極接頭

黃色箭頭:動力電池高壓線纜負極接頭

黑色箭頭:動力電池通訊線纜接頭

藍色箭頭;動力電池水冷散熱組​​件進水管(散熱介質乙二醇)

綠色箭頭:動力電池水冷散熱組​​件出水管(散熱介質乙二醇)

5、品質檢驗:



杭州比亞迪基地品質檢測車間為全自動設定,檢測項目由車速、軸重、制動、燈光、聲級、側滑、淋雨等。設備性能與檢測能力均處於國內行業領先水平,並可根據判定標準以及檢測項目進行調整,以便適應地方、國家和國際標準,每日檢測能力為20台。



品質檢測車間,為貫通式結構,下線的新車進入入口,即可完成製動、軸重、照明和聲級檢測。

紅色箭頭:可直接顯示數據,側重13噸,最大值動力40000牛的製動檢測台。

黃色箭頭:採用應變式傳感承重傳感器的側重工位。檢測量程15噸,超載能立120%。

6、核心控制和驅動技術創新



雙向逆變充放電控制器技術創新:

通過5年間對比亞迪K系列電動大巴技術狀態追踪、研判發現這台出口以色列的K9U電動大巴的雙向逆變充放電控制器與新款e6相同,在原先技術狀態基礎上進行了整合,在2015年應用到比亞迪研發製造的2.5噸級超級電叉車中,在2016年應用到T8系列電動卡車中。



動力電池技術創新:

2012年,首次在長沙和深圳運營的K9電動大巴,動力電池佈置在乘員艙內(後驅動橋上端兩側共4組,風冷散熱)。2015年,杭州比亞迪基地製造的K9f電動大巴的動力電池佈置在車身兩側下端(後驅動橋前後兩側共4組,應用1代熱管理系統的水冷散熱)。



動力電池控制模塊技術創新:

K9U的模塊化的動力電池控制模塊,在2014年進行改進,2015年成熟、2016年大規模應用並成為T系列、J系列電動卡車標準配置。而K9U使用的動力電池控制系統(軟件),在保留相同硬件支持狀態,寫入了特別定制的控制策略。



輪邊驅動電機技術創新:

2015年,承德比亞迪基地開工儀式時,王傳福向外界展示的K9A系列電動大巴使用的門式驅動橋總成。這款老狀態的驅動橋空壓分配閥體位置有所不同,驅動電機和油冷散熱機構並未集成在驅動電機上。輪邊驅動電機殼體較最新狀態更寬大。



上圖中黃色箭頭為T7A電動卡車電機和驅動橋總成;紅色箭頭為T8SA(與T9和J9通用)電動卡車電機和驅動橋總成。種種跡象表明,比亞迪自行研發和製造的TYC-90系列輪邊驅動電機,擁有為適用不同載荷、不同驅動橋佈置形式的電動卡車、電動大巴以及特種車的專屬改型。

7、創新技術的疊加式應用:



根據以色列客戶需求定制的K9U電動大巴,在並未改變基礎硬件前提下,水冷散熱(保溫)動力電池熱管理系統再次強化(應對高溫、乾旱的中東氣候環境);重新匹配的動力電池控制系統,最大限度貼合終端客戶使用習慣(快充標準和全壽命週期養護費用標定);輪邊驅動電機輕量化同時集成控制單元,增設液冷散熱伺服系統。而雙向逆變充放電控制器則保留了“原汁原味兒”的技術標定狀態。

這台K9U電動大巴總體技術狀態,採用了來自e6、唐、秦EV、K9f等電動(混動汽車)相同(近似)的硬件,搭配既有創新、又融合既定可靠的控制策略而成。

筆者有話說:

通過研判出口以色列K9U電動大巴的輪邊驅動電機、動力電池、整體控制等分系統狀態,比亞迪起碼掌握了輪邊驅動電機輕量化、高負載工況下液冷散熱技術;具備獨立開發覆蓋全球區域全部氣候環境的動力電池水冷散熱(保溫)解決方案。

備註:處於戰亂中的以色列,擁有海岸平原、中部丘陵、約旦大裂谷以及內蓋夫沙漠四大地理區域,屬於夏季乾熱的地中海型氣候,漫長而又炎熱、少雨的夏季,以及相對較為短暫而又涼爽、多雨的冬季。




實際上,K9U電動大巴使用的技術,可以打包或拆分應用於於K系列、C系列、e系列以及王朝系列比亞迪新能源汽車驅動解決方案。