以技驱寒,理想汽车让冬季用车不再是痛点
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以技驱寒,理想汽车让冬季用车不再是痛点

网通社评论 进入十二月,冬季的寒意越来越明显,这个季节,无论是纯电动汽车还是插电式混动车,都无法避免的进入到“痛苦期”,特别是北方的用户,明显怀念燃油车的用车体验。

对于电动车冬季低温下用车体验不好的行业难题,一向被诟病“没有技术”的理想汽车却用尽心思,下足功夫,通过多源热泵系统、全栈自研热管理架构、双层流空调箱设计、5C超充体验等多项硬核且暖心技术,解决“座舱太冷”、“续航减少”、“充电变慢”三大痛点,使用户在冬天也能获得最佳用车体验。

解决冬季用车痛点一 低温时空调不再是“鸡肋”

冬季,很多电动车用户都有一个共同感受,那就是车内温度上升速度太慢、车内温度分布不均,以至于座舱内始终处于很冷的状态。

通常人们在24-26度的环境中,体感为最舒适,但北方的冬季通常在零度甚至以下,要让车辆能迅速拉齐这20多度的温差,需要车辆拥有一套强大的热管理系统来提供充足的制热能力。

目前行业内大部分电动汽车针对冬季采暖有两种常规解决方案,一种是被广泛使用的PTC直接加热水或空气采暖,另一种是采用热气旁通方案,通过电动压缩机自发热采暖。

两种方案虽都可以让车内温度适宜,但前者的体积、重量和能耗都会大幅增加,后者的初始段制热速度慢且压缩机转速高、噪音大。

为了既达到采暖的目的,又规避上述两种弊端,理想自研了具备43种模式、可以应对全温域多场景下能量调配的多源热泵系统,并将其搭载到大型移动的家——MEGA上,通过压缩机“自产自销”快速制热,解决了低温下空调采暖效果不好的问题,相比行业常规方案,其采暖速度更快,峰值制热能力更大。

不仅如此,为了让一排、二排、三排在低温时都可快速、均衡的获得温暖的环境,且尽量使驾乘者的四肢获得更多暖风,理想使车辆可以针对整车热量进行精细化分配。

例如,MEGA为主驾设置了5个吹脚的出风口,并通过流场设计,将出风朝向分别对应驾驶员脚面和脚踝的位置,让热量精准送到人体感知部位,不仅热得更快,体感也会更舒适;一排和二排脚部风量的比例设定在1比0.87,使一二排乘客享受到同等的舒适性体验。

此外,为了应对车外气候、温度等条件的不断变化,理想为车辆配备了38个传感器,MAGA上更是搭载了空调标定可调用的51个传感器,通过车控计算单元(XCU)统一处理,实现全车温度的智能控制。

解决冬季用车痛点二 冬季续航不再是“顽疾”

低温时,新能源汽车续航里程“缩水”一直是大部分用户的核心痛点。究其原因,最主要的是低温下材料物理特性的变化所致。

例如,在环境温度为-7℃时,轮胎滚动阻力相比常温增加50%、风阻增加10%,驱动系统中润滑油变粘稠导致效率降低2%,卡钳和轴承的拖滞阻力也会增加50%,如此,车辆的能耗势必增加。

由于上述客观情况短期内很难有改善方法,所以为解决冬季续航问题,理想汽车将重点放在了热管理系统和电池上,并提出了一套“开源节流”的解决方案。

新能源汽车用户都知道,冬季车内的采暖是能耗“大户”,无论如何使用黄金右脚,只要一开启采暖功能,剩余续航里程就会加速下降。

当通过牺牲能耗,使车内温度上升后,湿暖空气遇到冰凉的玻璃,就会频频出现起雾的困扰。而在除雾的过程中,难免造成额外的制热负担,使空调的能耗再度增加。

为降低采暖负荷,理想汽车采用了双层流空调箱的设计,对空调进气结构进行上下分层,引入适量外部空气分布在上层空间,在解决玻璃起雾风险的同时,也能让成员呼吸到新鲜的空气。而内循环的温暖空气分布则在车舱下部空间,使用更少的能量就可以让脚部感到温暖。

值得一提的是,结合温湿度传感器、二氧化碳传感器等丰富的传感单元,理想汽车开发了更智能的控制算法,在确保不起雾的前提下可以将内循环空气的比例提升到70%以上,使节能效果显著。

以理想MEGA为例,在-7°C CLTC标准工况下,双层流空调箱带来了57W的能耗降低,这意味着3.6km的续航提升。

除了空调箱的创新,为了应对冬季不同场景,在各种环境下都对每一份热量精细化利用,理想汽车对热管理系统的架构也进行了自研创新。

当电池电量较高时,继续为电池加热将会造成不必要的能量消耗。对此,理想汽车在热管理系统的回路中增加了绕过电池的选项,让电驱直接为座舱供热,相比传统方案节能12%左右。

此外,在车辆处于高速行驶时,由于电驱余热充足,除了可以给乘员舱供热,理想汽车还将多余热量储存在大容量电池中,配合良好的保温性能,使其成为一个出色的热量储存单元。当遇到堵车路况时,电驱的余热不够用,电池中存储的热量就可以支持乘员舱的供热。

做到热管理场景覆盖更全之余,理想汽车还对零部件做了高效设计,减少热管理系统本身的热耗散。

理想MEGA的热管理集成模块,将泵、阀、换热器等16个主要功能部件集成在一起,大幅减少零部件数量,管路长度减少4.7米,管路热损失减少8%,这也是行业首款满足5C超充功能的集成模块;理想L6搭载了行业首款增程热泵系统的超级集成模块,解决了空间布置难题,实现了增程车型从0到1的突破。

除了以优秀的热管理降低空调消耗实现“节流”外,理想汽车还在提升电池低温放电量的“开源”方面不断挖掘。

理想汽车在达成MEGA的5C超充性能研究上,投入了大量精力来降低电芯内阻水平,不仅实现了超充过程中的低发热要求,也带来了低温可用电量的提升。

在这个过程中,理想汽车在对电芯内阻构成进行了充分分析后,通过采用超导电高活性正极、低粘高导电解液等技术,成功将MEGA 5C电芯的低温阻抗降低了30%,功率能力相应提升30%以上。这意味着内阻能量损失减少1%,电池加热损耗减少1%,整体续航可以增加2%。

冬季新能源车电量的估算,是另一个让用户无奈的问题,特别是磷酸铁锂电池电量估不准,已经持续困扰了行业近十年。

为了解决仪表盘上显示还有电量,却突然发生失速、甚至“趴窝”的尴尬情况,理想汽车历经3年时间,自主研发了ATR自适应轨迹重构算法,并率先在理想L6车型上应用。

该算法能够依据车主日常用车过程中的充放电变化轨迹,实现电量的自动校准。即便用户长期不满充,或者单纯用油行驶,电量估算误差也能保持在3%至5%,相比行业常规水平提升了50%以上。

低温放电能力弱造成增程器提前启动,致使不少增程车主因此而无奈。

为了提升电池的低温放电能力,在提升纯电续航的同时避免车辆“有力使不出”,理想汽车推出了自研的APC功率控制算法,通过高精度的电池电压预测模型,实现了未来工况电池最大能力的毫秒级预测,在安全边界内,最大限度地释放动力,让车辆在低温环境下的电池峰值功率提升30%以上,也将增程器启动前的放电电量提升了12%以上,真正做到了提升续航和强劲动力“两者皆可得”。

解决冬季用车痛点三 5C超充让充电四季如常

冬季充电慢也是很多新能源车主的一大痛点。随着气温骤降,电池活性减弱,电动车的充电时间往往大幅延长。

在常温下,传统2C电池系统从10%充至80%通常在30分钟左右,但是在低温环境下,相应的充电时间会延长到50分钟左右。

为了让旗舰MPV MEGA达到接近燃油车的补能速度,并在寒冷的冬季也能带来无差别充电体验,理想汽车在硬软件两个维度进行技术升级,从高倍率电芯设计、高效热管理设计,以及多项智能充电控制策略等多领域全面优化。

在硬件技术方面,理想MEGA搭载的麒麟5C电池从微观层面上,对电芯材料(正极、负极、电解液、隔膜)进行了优化,进一步改善了锂离子的传输路径,实现高倍率性能,在低温条件下,充电倍率能力相对传统2C电芯提升超过100%。

此外,理想MEGA的电池包取消了整块的底部冷板设计,麒麟架构将液冷板分散插入到每排电芯中间,形成类似“三明治夹心”的结构,以保证每个电芯能够通过壳体大面区域和冷却液进行换热,整个换热面积相对于原来的底部冷却方案提升5倍。

利用整车热管理独创的“自产自销”热泵技术带来的强大的加热能力,理想MEGA的麒麟5C电池即便是在零下10℃的极低温环境下,依然能够实现1.2°C/分钟的电池包加热速率。

软件技术方面,理想汽车设计了一套非常周密的智能预冷预热算法,该算法通过导航路线,可以根据电池的实时状态、目的地的实时距离,自适应调节电池预热开启时间和预热水温,确保到达目的地并开始充电时,电池温度得以控制在最优温度区间。

目前,该算法已经可以做到对电池温度的控制精度小于1℃,以最小的加热能耗保证最佳的充电温度。

由于电池的化学特性,在80%以后电池充电速度会降低,导致用户充电时长增长。对于80%-95%的末端充电功率问题,理想也有所考虑。

通过对核心充电控制策略的三项创新,理想汽车分别从电压、电流、温度三个维度显著提升控制精度,进一步释放了电芯的充电性能。

升级后从10%充到95%,仅需17分钟时间,相比之前缩短了5分钟。即便在电量充到95%的情况下,充电功率依旧可以维持在100kW以上。

写在最后

作为最早的新势力之一,理想汽车近年来取得的成绩有目共睹,不但开辟出了家庭用户这个小众且精准的细分市场,打造了家庭车要有“冰箱彩电大沙发”的概念,还让连雪弗兰、奥迪都没做起来的增程车,成为了用户购车的主流选择之一,引发诸多车企跟随。

截至目前,理想汽车的累计交付量已经突破100万辆,这份成绩的背后,是用户对理想造车理念的认可,也是理想汽车用心为用户造车的最好回报。

也正是基于此,理想汽车将“打造全家人体验最好的新能源车”作为努力的目标,针对低温环境不断深耕技术研发,让冬季用车不再是新能源用户的“痛点”。

(图/文 网通社 卓陆)

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