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理想ONE:工程争议背后的产品启发 | 2030出行研究室

2021年01月09日 12:48:01
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理想ONE是一辆饱受争议的车。这一点,我在ONE发布之时的文章(理想智造ONE——理想主义者的「存同求异」)中就写过:

「不夸张地说,理想智造ONE是一辆让很多汽车工程师都感到难以理解的车。」

而两年过去,不仅是理想ONE的工程设计,ONE自居电动车的宣传方式、理想在增程和纯电之间的摇摆、或是李想本人与大众高层和广大工程师的「隔空互怼」……风风雨雨,都让ONE在声名远扬的同时,争议倍增。然而,在争议声中,理想ONE的销量却节节攀升,自然让很多从业者更加觉得「难以理解」。

「理想ONE从工程角度为什么面临争议,理想ONE争议设计背后的原因是什么?」

这篇文章就借一个知乎问题「理想ONE高压亏电情况下是否有很大动力损失?」以小见大。先解释一下这个工程问题,再谈一谈我对理想ONE的理解。

这个问题是这么说的:

「理想ONE快充功率60kW,那是不是代表理想ONE最大只支持60kW的充电功率,那如果SOC低于发动机启动充电的阈值时(假设20%),发动机给电池包的最大充电功率也只有60kW,那是不是意味着整车输出功率最大也只有60kW呢,这样的话两组动力电机的240kW是不是就成了摆设?有没有专家来科普一下」

关于这一问题,实际上有着三点需要解释的地方:

1. 理想ONE的快充功率60kW与任何SOC下的整车输出最大功率都没有相关性。

2. 理想ONE在SOC平衡的状态下仍能够输出较大的瞬时功率,进而满足短时间的大功率需求。

3. 理想ONE增程模式在持续的大功率输出工况下,存在整车动力输出下降的可能性。

图1 增程式构型的能量流

如图1,理想ONE的增程式构型是带有大电池的串联式插电混合动力,在这个构型中,能量流如下:

1. 能量流①是增程器直驱:增程器经发电机发电后直接驱动电动机,增程器(1.2T发动机)最大输出功率为96kW,假设发电机效率为90%与驱动电机效率为92%,增程器传递到驱动轮的最大有效功率为79.5kW。

2. 能量流②是电池组驱动:电池组直接驱动电机,与纯电动车驱动模式相同,根据李想本人的介绍[1],理想ONE电池组放电倍率为5.5C,这意味着额定容量为40.5kWh的电池组,可以提供最大约223kW的电池输出功率——需要注意的是,这一输出功率和电池剩余SOC并不是线性相关的(如图2)。沿用92%的驱动效率假设,电池组传递到驱动轮的最大有效功率为205kW。

3. 能量流③是增程器给电池组发电:当整车功率需求低于增程器最大功率时,增程器可以选择提高输出功率,将多余的功率用于给电池组发电。

4. 能量流④是电池组充电:该能量流才是题目中的最大60kW的快充功率。可以看到它与能量流①②③都没有直接关系,并不影响动力输出。

图2 锂离子电池的放电特性,能够相同的放电倍率下(例如1C)、较大的放电深度内(比如80%SOC - 40%SOC),保持稳定的电压,也意味着较为稳定的功率输出 [2]

介绍完增程式的能量流之后,再来看回答开头的三个点就很容易理解了:

1. 快充功率与输出功率没有相关性:如上所述,快充是能量流④,功率输出是能量流①和②;即使当电池不对外输出功率时,增程器输出的能量流①也是与快充功率无关的。唯一有共同点的是能量流③的最大充电功率限制是与④类似的,因为都受到了电池组充电倍率的限制。

2. SOC平衡状态下仍能够满足较大的瞬时功率需求:理想ONE电池SOC的逻辑是从CD阶段(电量消耗阶段,Charge Depleting)后进入CS阶段(电量保持,Charge Sustaining),在进入CS阶段设置的SOC平衡点时(这个平衡点在理想ONE的不同模式下,分别为SOC 30%与70%),并不意味着电池为了保持电量无法释放功率。当整车有较大的瞬时功率需求时(比如高速路况加速或短上坡),除了增程器输出的能量流①,电池仍能够通过能量流②进行瞬时放电。要知道加速工况时长较短,即使是20秒钟的电池最大功率(223kW)放电,也只消耗约1.2kWh,即SOC下降3%。而这时下降的SOC会在瞬时放电后由增程器充电弥补回到平衡点。因此增程模式下,电机仍能够以240kW输出瞬时功率。

3. 持续大功率输出,整车动力会下降:原因同上,理想ONE的大功率输出需求是依靠电池输出(能量流②)来满足的。在长上坡的工况,当整车需求功率持续大于增程器有效输出功率(79.5kW)时,就需要电池不断地放电并且得不到增程器补电。这种情况下在70% SOC就进入CS阶段的增程模式下,可能还有较大剩余电量可供使用。但当SOC逼近到理想ONE设置的SOC 17%阈值时(低于这一阈值,放电电压会快速下降,参考图2示意),电池无法持续输出功率,依靠增程器功率无法满足整车需求,则需要降低整车输出功率:例如车速下降、空调禁用等选项。在媒体的实际测试中,在SOC偏低的高功率输出工况下,空调会被禁用[3](但这篇文章对于功率特性的理解是错误的)。

解释完上述的问题,不妨一起想一想理想ONE为什么会这样设计?

从工程角度看,理想ONE由于存在着潜在的「失效场景」而倍受争议:

· 一是理想ONE没有能够100%覆盖所有的可能工况的功率需求,在长上坡等高功率需求的场景下,理想ONE存在着动力下降的可能性。

· 二是理想ONE设置70% SOC就开启增程同样存在争议,按部分评论的观点[4],ONE在增程模式下实际纯电里程过短,甚至不符合法规规定的纯电动里程的补贴要求。

但假如跳出工程角度去理解理想ONE,它的背后是不一样的「造车理念」——理想ONE瞄准的是其主要用户的绝大多数用车场景。

理想ONE的定位是「符合中国家庭」「绝大多数出行场景」「唯一或主要用车」——

· 7个座位

· 能加油满足长途续航

· 城市驾驶和绝大部分工况都能够提供电动车驾驶感受(电机大功率输出)

· 不受城市限行影响

· ……

从这样的需求出发,理想ONE选择抛弃「corner case」,不去满足所有人在所有场景的需求,而只关注于自己用户的主要场景。这或许是理想所强调的「产品思维」,也是ONE能够成为爆款的原因之一。

尽管理想的布局、ONE的技术、乃至李想的发言仍存争议,销量已经证明理想ONE的爆款属性。当然,一辆成功的爆款距离公司层面的成功还有很远,然而这辆车已经足够让我们获得对不一样的造车理念的思考,以及对产品理念的启发。

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