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對于電動車冬季低溫下用車體驗不好的行業難題,理想汽車通過多種暖心科技,使用戶在冬天也能獲得最佳用車體驗。
導語網通社評論 進入十二月,冬季的寒意越來越明顯,這個季節,無論是純電動汽車還是插電式混動車,都無法避免的進入到“痛苦期”,特別是北方的用戶,明顯懷念燃油車的用車體驗。
對于電動車冬季低溫下用車體驗不好的行業難題,一向被詬病“沒有技術”的理想汽車卻用盡心思,下足功夫,通過多源熱泵系統、全棧自研熱管理架構、雙層流空調箱設計、5C超充體驗等多項硬核且暖心技術,解決“座艙太冷”、“續航減少”、“充電變慢”三大痛點,使用戶在冬天也能獲得最佳用車體驗。
解決冬季用車痛點一 低溫時空調不再是“雞肋”
冬季,很多電動車用戶都有一個共同感受,那就是車內溫度上升速度太慢、車內溫度分布不均,以至于座艙內始終處于很冷的狀態。
通常人們在24-26度的環境中,體感為最舒適,但北方的冬季通常在零度甚至以下,要讓車輛能迅速拉齊這20多度的溫差,需要車輛擁有一套強大的熱管理系統來提供充足的制熱能力。
目前行業內大部分電動汽車針對冬季采暖有兩種常規解決方案,一種是被廣泛使用的PTC直接加熱水或空氣采暖,另一種是采用熱氣旁通方案,通過電動壓縮機自發熱采暖。
兩種方案雖都可以讓車內溫度適宜,但前者的體積、重量和能耗都會大幅增加,后者的初始段制熱速度慢且壓縮機轉速高、噪音大。
為了既達到采暖的目的,又規避上述兩種弊端,理想自研了具備43種模式、可以應對全溫域多場景下能量調配的多源熱泵系統,并將其搭載到大型移動的家——MEGA上,通過壓縮機“自產自銷”快速制熱,解決了低溫下空調采暖效果不好的問題,相比行業常規方案,其采暖速度更快,峰值制熱能力更大。
不僅如此,為了讓一排、二排、三排在低溫時都可快速、均衡的獲得溫暖的環境,且盡量使駕乘者的四肢獲得更多暖風,理想使車輛可以針對整車熱量進行精細化分配。
例如,MEGA為主駕設置了5個吹腳的出風口,并通過流場設計,將出風朝向分別對應駕駛員腳面和腳踝的位置,讓熱量精準送到人體感知部位,不僅熱得更快,體感也會更舒適;一排和二排腳部風量的比例設定在1比0.87,使一二排乘客享受到同等的舒適性體驗。
此外,為了應對車外氣候、溫度等條件的不斷變化,理想為車輛配備了38個傳感器,MAGA上更是搭載了空調標定可調用的51個傳感器,通過車控計算單元(XCU)統一處理,實現全車溫度的智能控制。
解決冬季用車痛點二 冬季續航不再是“頑疾”
低溫時,新能源汽車續航里程“縮水”一直是大部分用戶的核心痛點。究其原因,最主要的是低溫下材料物理特性的變化所致。
例如,在環境溫度為-7℃時,輪胎滾動阻力相比常溫增加50%、風阻增加10%,驅動系統中潤滑油變粘稠導致效率降低2%,卡鉗和軸承的拖滯阻力也會增加50%,如此,車輛的能耗勢必增加。
由于上述客觀情況短期內很難有改善方法,所以為解決冬季續航問題,理想汽車將重點放在了熱管理系統和電池上,并提出了一套“開源節流”的解決方案。
新能源汽車用戶都知道,冬季車內的采暖是能耗“大戶”,無論如何使用黃金右腳,只要一開啟采暖功能,剩余續航里程就會加速下降。
當通過犧牲能耗,使車內溫度上升后,濕暖空氣遇到冰涼的玻璃,就會頻頻出現起霧的困擾。而在除霧的過程中,難免造成額外的制熱負擔,使空調的能耗再度增加。
為降低采暖負荷,理想汽車采用了雙層流空調箱的設計,對空調進氣結構進行上下分層,引入適量外部空氣分布在上層空間,在解決玻璃起霧風險的同時,也能讓成員呼吸到新鮮的空氣。而內循環的溫暖空氣分布則在車艙下部空間,使用更少的能量就可以讓腳部感到溫暖。
值得一提的是,結合溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器等豐富的傳感單元,理想汽車開發了更智能的控制算法,在確保不起霧的前提下可以將內循環空氣的比例提升到70%以上,使節能效果顯著。
以理想MEGA為例,在-7°C CLTC標準工況下,雙層流空調箱帶來了57W的能耗降低,這意味著3.6km的續航提升。
除了空調箱的創新,為了應對冬季不同場景,在各種環境下都對每一份熱量精細化利用,理想汽車對熱管理系統的架構也進行了自研創新。
當電池電量較高時,繼續為電池加熱將會造成不必要的能量消耗。對此,理想汽車在熱管理系統的回路中增加了繞過電池的選項,讓電驅直接為座艙供熱,相比傳統方案節能12%左右。
此外,在車輛處于高速行駛時,由于電驅余熱充足,除了可以給乘員艙供熱,理想汽車還將多余熱量儲存在大容量電池中,配合良好的保溫性能,使其成為一個出色的熱量儲存單元。當遇到堵車路況時,電驅的余熱不夠用,電池中存儲的熱量就可以支持乘員艙的供熱。
做到熱管理場景覆蓋更全之余,理想汽車還對零部件做了高效設計,減少熱管理系統本身的熱耗散。
理想MEGA的熱管理集成模塊,將泵、閥、換熱器等16個主要功能部件集成在一起,大幅減少零部件數量,管路長度減少4.7米,管路熱損失減少8%,這也是行業首款滿足5C超充功能的集成模塊;理想L6搭載了行業首款增程熱泵系統的超級集成模塊,解決了空間布置難題,實現了增程車型從0到1的突破。
除了以優秀的熱管理降低空調消耗實現“節流”外,理想汽車還在提升電池低溫放電量的“開源”方面不斷挖掘。
理想汽車在達成MEGA的5C超充性能研究上,投入了大量精力來降低電芯內阻水平,不僅實現了超充過程中的低發熱要求,也帶來了低溫可用電量的提升。
在這個過程中,理想汽車在對電芯內阻構成進行了充分分析后,通過采用超導電高活性正極、低粘高導電解液等技術,成功將MEGA 5C電芯的低溫阻抗降低了30%,功率能力相應提升30%以上。這意味著內阻能量損失減少1%,電池加熱損耗減少1%,整體續航可以增加2%。
冬季新能源車電量的估算,是另一個讓用戶無奈的問題,特別是磷酸鐵鋰電池電量估不準,已經持續困擾了行業近十年。
為了解決儀表盤上顯示還有電量,卻突然發生失速、甚至“趴窩”的尷尬情況,理想汽車歷經3年時間,自主研發了ATR自適應軌跡重構算法,并率先在理想L6車型上應用。
該算法能夠依據車主日常用車過程中的充放電變化軌跡,實現電量的自動校準。即便用戶長期不滿充,或者單純用油行駛,電量估算誤差也能保持在3%至5%,相比行業常規水平提升了50%以上。
低溫放電能力弱造成增程器提前啟動,致使不少增程車主因此而無奈。
為了提升電池的低溫放電能力,在提升純電續航的同時避免車輛“有力使不出”,理想汽車推出了自研的APC功率控制算法,通過高精度的電池電壓預測模型,實現了未來工況電池最大能力的毫秒級預測,在安全邊界內,最大限度地釋放動力,讓車輛在低溫環境下的電池峰值功率提升30%以上,也將增程器啟動前的放電電量提升了12%以上,真正做到了提升續航和強勁動力“兩者皆可得”。
解決冬季用車痛點三 5C超充讓充電四季如常
冬季充電慢也是很多新能源車主的一大痛點。隨著氣溫驟降,電池活性減弱,電動車的充電時間往往大幅延長。
在常溫下,傳統2C電池系統從10%充至80%通常在30分鐘左右,但是在低溫環境下,相應的充電時間會延長到50分鐘左右。
為了讓旗艦MPV MEGA達到接近燃油車的補能速度,并在寒冷的冬季也能帶來無差別充電體驗,理想汽車在硬軟件兩個維度進行技術升級,從高倍率電芯設計、高效熱管理設計,以及多項智能充電控制策略等多領域全面優化。
在硬件技術方面,理想MEGA搭載的麒麟5C電池從微觀層面上,對電芯材料(正極、負極、電解液、隔膜)進行了優化,進一步改善了鋰離子的傳輸路徑,實現高倍率性能,在低溫條件下,充電倍率能力相對傳統2C電芯提升超過100%。
此外,理想MEGA的電池包取消了整塊的底部冷板設計,麒麟架構將液冷板分散插入到每排電芯中間,形成類似“三明治夾心”的結構,以保證每個電芯能夠通過殼體大面區域和冷卻液進行換熱,整個換熱面積相對于原來的底部冷卻方案提升5倍。
利用整車熱管理獨創的“自產自銷”熱泵技術帶來的強大的加熱能力,理想MEGA的麒麟5C電池即便是在零下10℃的極低溫環境下,依然能夠實現1.2°C/分鐘的電池包加熱速率。
軟件技術方面,理想汽車設計了一套非常周密的智能預冷預熱算法,該算法通過導航路線,可以根據電池的實時狀態、目的地的實時距離,自適應調節電池預熱開啟時間和預熱水溫,確保到達目的地并開始充電時,電池溫度得以控制在最優溫度區間。
目前,該算法已經可以做到對電池溫度的控制精度小于1℃,以最小的加熱能耗保證最佳的充電溫度。
由于電池的化學特性,在80%以后電池充電速度會降低,導致用戶充電時長增長。對于80%-95%的末端充電功率問題,理想也有所考慮。
通過對核心充電控制策略的三項創新,理想汽車分別從電壓、電流、溫度三個維度顯著提升控制精度,進一步釋放了電芯的充電性能。
升級后從10%充到95%,僅需17分鐘時間,相比之前縮短了5分鐘。即便在電量充到95%的情況下,充電功率依舊可以維持在100kW以上。
寫在最后
作為最早的新勢力之一,理想汽車近年來取得的成績有目共睹,不但開辟出了家庭用戶這個小眾且精準的細分市場,打造了家庭車要有“冰箱彩電大沙發”的概念,還讓連雪弗蘭、奧迪都沒做起來的增程車,成為了用戶購車的主流選擇之一,引發諸多車企跟隨。
截至目前,理想汽車的累計交付量已經突破100萬輛,這份成績的背后,是用戶對理想造車理念的認可,也是理想汽車用心為用戶造車的最好回報。
也正是基于此,理想汽車將“打造全家人體驗最好的新能源車”作為努力的目標,針對低溫環境不斷深耕技術研發,讓冬季用車不再是新能源用戶的“痛點”。
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