隨著我們身邊越來越多的產品逐漸走向智能化，許多用戶也都有了越來越嚴重的“續(xù)航焦慮”，以手機為例，坐在辦公室里的時候可能沒什么感覺，不過只要是外出旅行或者出差在路上，這手機電量要是飄紅了，心里總覺得不太踏實。不過如果說手機的續(xù)航不足只是讓我們心里不踏實，那么如今逐步普及的純電汽車在冬天的續(xù)航表現，就更讓許多用戶“不踏實”，尤其是許多北方的油車車主，談到換純電車的問題時，總會表現出對冬季續(xù)航表現的擔憂。
那么為了探索目前車企在純電車冬季續(xù)航方面做出的最新探索和努力，IT之家本次來到了理想汽車冬季用車技術日，與理想的工程師們一起探討了他們在提升冬季續(xù)航方面的最新成果。
一、“節(jié)流”
其實大多數可以計量的東西，想要節(jié)約，無外乎四個字“開源節(jié)流”。不過這四個字說起來簡單，做起來可并不容易。對于電動汽車來說，冬季處處都要用電，無論是空調、座椅加熱、方向盤加熱，還是電驅、電控，都要耗電。
犧牲用戶體驗降低電耗是萬萬不可能的，那么如何在保證體驗甚至提高體驗的情況下降低電耗實現“節(jié)流”呢，理想的工程師和我們分享了兩個“法寶”。
雙層流空調箱
顧名思義，雙層流空調箱是指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。內循環(huán)的溫暖空氣分布在車艙下部空間，使用更少的能量就可以讓腳部感到溫暖。
同時，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(fā)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(huán)空氣的比例提升到 70% 以上，節(jié)能效果顯著。
以理想 MEGA 為例，在-7°C 的 CLTC 標準工況下，雙層流空調箱能夠帶來 57W 的能耗降低，這也意味著 3.6km 的續(xù)航提升。看起來不多，不過我們討論的是“節(jié)流”，自然要積少成多。
全棧自研熱管理架構
除了空調箱的創(chuàng)新，為了應對冬季不同場景，在各種環(huán)境下都對每一份熱量精細化利用，理想汽車對熱管理系統(tǒng)的架構也進行了自研創(chuàng)新。其中一個十分常見的場景是冬季早晨通勤時的冷車啟動。由于這種情況多為城市行駛工況，電驅盡管有余熱可以供給座艙采暖，但熱量并不多。如果熱管理架構采用傳統(tǒng)方案，電驅余熱在向座艙傳遞時還會同時經過電池，為電池加熱。
但如果此時電池電量較高，實際上并不需要加熱來增加放電能力，那么為電池加熱反而成了不必要的能量消耗。
因此，理想汽車在熱管理系統(tǒng)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(tǒng)方案節(jié)能 12% 左右。其實這個思路就有點像理想做增程的思路，兩套系統(tǒng)，按需使用，必要的時候同時工作，最大化的保證運行效率和使用體驗。
不過增加系統(tǒng)冗余度的同時，也勢必會帶來零部件復雜度、整車重量的增加，這也是需要克服的問題，因此，理想汽車還對零部件做了高效設計，減少熱管理系統(tǒng)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(yè)首款滿足 5C 超充功能的集成模塊。
此外，增程熱泵系統(tǒng)的超級集成模塊也搭載在了理想 L6 上，解決了空間布置難題，實現了增程車型從 0 到 1 的突破。
多源熱泵系統(tǒng)
冬季北方的另一個“耗電大戶”，也是日常痛點，就是早上起來的“熱車”環(huán)節(jié)，經歷過的朋友想必都了解個中滋味。
目前行業(yè)內大部分電動汽車針對冬季采暖有兩種常規(guī)解法，使用最廣泛的是 PTC（加熱器，用于電池或乘員艙加熱的熱源產生）直接加熱水或空氣采暖，簡單快速，但要做到兼顧北方較寒冷地區(qū)（-20°C）的采暖需求，體積、重量和能耗都會大幅增加；此外也有車企采用熱氣旁通方案，通過電動壓縮機自發(fā)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。
為了解決這兩種常規(guī)解法的弊端，理想 MEGA 采用了自研多源熱泵系統(tǒng)，具備 43 種模式可以應對全溫域多場景下的能量調配。
對于低溫下空調采暖效果不好的問題，可通過壓縮機“自產自銷”快速制熱：利用空調采暖后溫度依然比較高的冷卻液快速加熱冷媒，激活熱泵單元，使電動壓縮機產生額外的制熱能力。這套方案與行業(yè)常規(guī)做法的制熱能力的對比: 采暖速度更快，峰值制熱能力更大。
通過先進的熱管理系統(tǒng)設計、核心零部件的創(chuàng)新開發(fā)以及精細化的標定控制，在冬季用車的“節(jié)流”方面，理想汽車可以說是成功的在不損失甚至一定程度上提高了用戶體驗的同時，實現了優(yōu)秀的能耗控制。
二、“開源”
聊完了節(jié)流，我們在來聊聊開源。對于電量的開源，最簡單的辦法，自然是多充電，這在大多數人聽起來可能是廢話，沒錯，確實是廢話，畢竟車不是手機，隨用隨充的道理大家都懂，不過這車也不能走哪兒都帶個充電寶不是。
低內阻電芯麒麟 5C 電池
冬季電池低溫能量衰減的主要原因，是由于在低溫環(huán)境下，鋰離子電池的電化學活性降低，自身放電阻力增大。這意味電池放電效率下降，會有更多的能量在電池內部被消耗掉。同時，電池的功率能力也會下降，低電量下可能無法支持車輛正常行駛的同時，還需要額外消耗能量去加熱電池。
針對這一問題，理想汽車在達成 MEGA 的 5C 超充性能研究上，對電芯內阻構成進行了分析，拆解了三個層級共 17 項內阻成分，再針對每一項內阻成分進行優(yōu)化可行性分析。
最后，通過采用超導電高活性正極、低粘高導電解液等技術，理想的研發(fā)人員成功將 MEGA 5C 電芯的低溫阻抗降低了 30%，功率能力相應提升 30% 以上。如果放到整車低溫續(xù)航測試工況來看，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(xù)航可以增加 2%。
ATR 電量估算算法“夯實”鐵鋰電池續(xù)航
除了理想 MEGA 采用的麒麟 5C 電池，理想 L6 的磷酸鐵鋰電池同樣針對冬季用車進行了優(yōu)化。許多電動車用戶都曾有過這樣的尷尬經歷：明明儀表盤上顯示還有電量，卻突然發(fā)生失速、甚至“趴窩”的情況。問題的根源在于磷酸鐵鋰電量估不準，這個難題也已經持續(xù)困擾了行業(yè)近十年。
磷酸鐵鋰電量估不準，主要原因是校準機會少。行業(yè)內一般采用電池開路電壓校準電量。對于三元鋰電池，由于開路電壓與剩余電量通常呈現一一對應的關系，因此可以通過測量電壓來準確估算電量。但磷酸鐵鋰電池則完全不同，同一個開路電壓可能對應多個電量值，導致電量難以校準。為了解決這一困擾，許多車企建議用戶定期將電池充滿，用于校準電量。不過這樣的做法并未從根本上解決磷酸鐵鋰電池電量估不準的問題。特別是對于增程或插混車型，用戶的駕駛習慣使得電池充滿的機會更少，因此電量校準變得難上加難。
針對這個問題，理想自主研發(fā)了 ATR 自適應軌跡重構算法，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(yè)常規(guī)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(tǒng)算法放電電量提升了至少 3%，讓冬季續(xù)航更扎實。
功率控制 APC 算法強化低溫表現
另一方面，許多小伙伴可能不知道的是，無論是手機還是電動汽車，系統(tǒng)所顯示的 100% 電量，并不是對于電池來說所有的電量，這是因為電池還需要留一小部分電量來“保護自己”，這部分電量稱為“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。
由于電池材料對溫度較為敏感，在低溫下會出現比常溫更快的電壓跌落和更大的電壓波動，所以行業(yè)內通常會采用較為保守的功率控制算法，限制低溫下電池放電時的電壓落差。因此，傳統(tǒng)方法會留有非常多的功率冗余，造成“有力使不出”的情況。
理想針對這一問題，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，因此，可以在安全邊界內，最大限度地釋放動力。憑借 APC 算法，理想 L6 在低溫環(huán)境下的電池峰值功率提升 30% 以上，讓用戶暢享澎湃動力外，也將增程器啟動前的放電電量提升了 12% 以上，將冬季的純電續(xù)航進一步提升。
ATR 算法和 APC 算法的成功開發(fā)，可以說是撥開了籠罩磷酸鐵鋰電池的“兩朵烏云”。兩大算法合力，讓理想 L6 的低溫純電續(xù)航提升 15% 之多；而低內阻的麒麟 5C 電池，也讓純電的 MEGA 的電量能夠從源頭上得到節(jié)省。
總結
作為產品定位始終如一針對家庭用戶的理想汽車，在產品定位清晰的基礎上，也是深挖家庭用戶的痛點，對于家庭來說，安全、舒適是重中之重。而此次理想汽車在冬季用車體驗上的研發(fā)成果展示，可以說覆蓋了安全、舒適這兩大核心痛點。
磷酸鐵鋰電量的準確估算、5C 充電的溫度管理，這些都是涉及到用車安全的問題，畢竟誰也不想在全家出行的時候車輛“趴窩“。而雙層流空調箱、多源熱泵系統(tǒng)等技術的應用，則大幅提升了用車的舒適性，讓一家人能夠舒適的坐在一臺熱得快、熱的穩(wěn)的車里。
作為用戶，我們也期待車企能夠在安全、舒適相關的技術上實現更多的創(chuàng)新和突破，進一步提高用戶在各種場景下的用車體驗。
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