對于今年上市交付的理想 MEGA 和理想旗下首搭磷酸鐵锂電池的 L6 來說,算是首次過冬。
而電動車在冬天就秉性大變成了 " 電動爹 "," 座艙太冷、續航減少、充電變慢 " 幾乎是每位電動車主都要吐槽的三大槽點。
針對這些使用痛點,理想汽車也針對性的拿出了 " 三闆斧 ",爲理想汽車提供了整套的 " 過冬方案 "。在近期舉辦的 " 理想汽車冬季用車技術日 " 上,理想汽車對此做出了詳細介紹。
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一、座艙太冷是空調的鍋 理想用上自研多源熱泵系統
人體感到舒适的溫度在 24 ℃左右,但進入到冬季後,不少車主都會覺得空調制熱效果不會太好,車内溫度升溫緩慢,這主要是因爲冬季溫差較其他季節更大,這也就要求車輛空調能有強大的制熱能力。
而行業大部分電動汽車針對冬季采暖有兩種常規解法,使用最廣泛的是 PTC(加熱器)直接加熱水或空氣采暖,簡單快速,但缺點就是無法應對北方寒冷地區,且體積、能耗都會大幅增加。
另一種則是采用熱氣旁通方案,通過電動壓縮機自發熱采暖,但這種采暖方式在初始段的制熱速度慢且壓縮機轉速高、噪音大。
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爲了解決這兩種常規解法的弊端,理想 MEGA 采用了自研多源熱泵系統,将以上兩種方案融合使用。
對于低溫下空調采暖效果不好的問題,可通過壓縮機 " 自産自銷 " 快速制熱:利用空調采暖後溫度依然比較高的冷卻液快速加熱冷媒,激活熱泵單元,使電動壓縮機産生額外的制熱能力。
這套方案能夠爲理想 MEGA 在 -20 ℃環境下,提供 15kW 的總制熱能力,采暖速度更快,峰值制熱能力也更強。
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不過,要想讓車内駕乘人員感到舒适,還需要将車輛強大的熱源合理分配出去。
冬季車内駕乘人員頭部和腳部,需要的熱量也不相同,腳部對寒冷更不耐受。爲此,理想 MEGA 将腳部出風口的數量增加到了 5 個,通過流場設計,将出風朝向分别對應駕駛員腳面和腳踝的位置,能夠以更快的速度讓車内人員感到舒适。
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二、冬季續航縮水 理想開源電池節流空調
電動車主都知道冬季續航會縮水,一部分原因除了是電池本身特性導緻放電性能下降外,還有就是冬季車輛的空調、驅動耗能大幅增加所緻。
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理想汽車介紹,在冬季續航的下降中,空調消耗占比 15%、電池損耗占比 10% 左右,理想汽車針對這兩項問題提出了一套 " 開源節流 " 的解決方案。
節流對應的是在确保座艙舒适性的前提下降低空調消耗,開源則對應了電池低溫放電量的提升。
空調節流
冬季空調采暖時,需要解決起霧的問題,車内暖空氣遇到冷玻璃容易起霧,一般車主都會開啓空調外循環除霧,但這意味着車内熱量的流失。
對此,理想汽車設計了雙層流空調箱,将空調進氣結構上下分層,引入适量外部空氣用以玻璃除霧,同時讓車内成員呼吸到新鮮空氣。
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而内循環暖氣分布在車艙下部空間,用更少的熱量就能讓腳部溫暖;同時結合車内空調算法,在确保不起霧的前提下,可以将内循環空氣的比例提升到 70% 以上,節能效果顯著。
以理想 MEGA 爲例,在 -7 ° C CLTC 标準工況下,雙層流空調箱帶來了 57W 的能耗降低,這也意味着 3.6km 的續航提升。
又或者在行駛過程中,電池不再需要加熱時,理想還将車輛電驅系統的熱量繞過電池,直接爲座艙加熱,相比傳統方案節能再 12% 左右。
此外,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,将泵、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%;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。
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開源電池
冬季電池低溫能量衰減的主要原因,是由于在低溫環境下,锂離子電池的電化學活性降低,自身放電阻力增大,電池的能量會在内部消耗掉。
針對這一問題,理想通過采用超導電高活性正極、低粘高導電解液等技術,将 MEGA 電芯的低溫阻抗降低了 30%,功率能力相應提升 30% 以上,低溫整體續航提升 2%。
對于搭載磷酸鐵锂電池的理想 L6 來說,不少磷酸鐵锂電動車車主可能遇到過這樣的情況,電池顯示還有電量的時候,卻突然發生失速、趴窩的情況。
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實際上,這也是車輛電池電量預估不準導緻的,不同于三元锂電池,電池電壓與電量呈一一對應的關系;磷酸鐵锂電池的電壓與電量沒有線性關系。
所以一些搭載磷酸鐵锂電池的插混、增程車型,廠商建議車主隔一段時間充滿電進行電量校準。
但這樣的做法沒有根本上解決電量預估不準的問題,爲此,理想汽車曆經 3 年時間,自主研發了 ATR 自适應軌迹重構算法,并率先在理想 L6 車型上應用。
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算法能夠依據車主日常用車過程中的充放電變化軌迹,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。
使得理想 L6 在低溫場景下使用時,相比于傳統算法放電電量提升了至少 3%,讓冬季續航更紮實。
此外,電動車的電池放電時都有電壓安全邊界,一旦低于安全邊界,便會對電池造成一定的壽命影響。
理想汽車針對這一問題,推出了自研的 APC 功率控制算法,可以在安全邊界内,最大限度地釋放動力。
憑借 APC 算法,理想 L6 在低溫環境下的電池峰值功率提升 30% 以上,也将增程器啓動前的放電電量提升了 12% 以上,冬季的純電續航進一步提升。
結合 ATR 和 APC 算法,能夠讓搭載磷酸鐵锂電池的理想 L6 低溫純電續航提升 15% 之多。
三、冬季快充變慢充 理想 MEGA 零下 10 ℃低溫仍能達成 5C 超充
冬季電動車電池活性減弱,充電速度變慢也是不争的事實,而理想 MEGA 的麒麟 5C 電池,在研發之初就确定了冬季充電也要達到 5C 快充的性能目标。爲此,理想汽車從高倍率電芯設計、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。
理想在電芯材料上進行了優化,進一步改善了锂離子的傳輸路徑,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%。
電池的熱管理架構方面,MEGA 的麒麟 5C 電池包取消了行業常用的電芯底闆冷卻設計,将液冷闆分散插入到每排電芯中間,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。既能爲電芯快速降溫,也能快速加熱升溫。
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同時,理想汽車還設計了一套智能預冷預熱算法,當車機導航識别到車輛前往超充站時,算法可根據場站位置計算到達時間,自适應調節電池預熱開啓時間,保證以最佳溫度充電。
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此外,針對電池充電末端時間變長的難題,理想分别從電壓、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。
升級後從 10% 充到 95%,僅需 17 分鍾時間,相比之前縮短了 5 分鍾。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。
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總的來看,理想汽車在冬季用車技術日分享的三大技術架構,精準切中了冬季電動車座艙太冷、續航縮水、充電太慢的三大痛點。而理想 MEGA 和理想 L6 車主,也能切身體驗到,相較于其它同類型車輛,冬季用車體驗的改善。