灵魂转移动漫理想汽车冬季用车技术日：新能源“过冬”的灵魂转移动漫新思路_ZAKER新闻

理想汽车冬季用车技术日：新能源“过冬”的灵魂转移动漫新思路_ZAKER新闻

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12 月初，理想汽车应景地举办了一场冬季用车技术日。顾名思义，除了普及车主方向的冬季用车小技巧，这场活动的另一个主要目的是介绍造车技术——在面对冬季低温这一并不友好的用车环境时，新能源车（包括纯电和增程系列）可以从哪些方向上发力改善用车体验，又有哪些不同于燃油车的新技术正在或即将投入使用。和之前的很多活动一样，理想汽车的这场技术日活动没有太多拖泥带水的环节，一上来便直入主题。在理想看来，新能源车冬季用车三大痛点分别是座舱太冷，续航减少，以及充电变慢。座舱温度的智能化调节：体感舒适为先冬季用车座舱太冷是普遍存在的问题，车内温度上升速度太慢、车内温度分布不均的情况，是新能源车型长期被用户诟病的产品痛点。目前行业内大部分电动汽车针对冬季采暖有两种常规解法，使用最广泛的是 PTC（加热器，用于电池或乘员舱加热的热源产生）直接加热水或空气采暖，简单快速，但要做到兼顾北方较寒冷地区（-20 ° C）的采暖需求，体积、重量和能耗都会大幅增加；此外也有车企采用热气旁通方案，通过电动压缩机自发热采暖，但这种采暖方式在初始段的制热速度慢且压缩机转速高、噪音大。为了解决这两种常规解法的弊端，理想 MEGA ( 配置| 询价 ) 采用了自研多源热泵系统，具备 43 种模式可以应对全温域多场景下的能量调配。对于低温下空调采暖效果不好的问题，可通过压缩机 " 自产自销 " 快速制热：利用空调采暖后温度依然比较高的冷却液快速加热冷媒，激活热泵单元，使电动压缩机产生额外的制热能力。不过有了更强劲的制热能力做保障，并不代表就一定能有良好的舒适性体验。低温条件下首先要满足整车一排、二排、三排的平等权益，避免一排热的快，二排不热或者热的慢的现象。其次，低温条件下人体四肢的热需求高于躯干，所以脚部空间需求的热量更多。只有保障低温条件下为脚部提供更多的热量，才能提供更好的舒适性体验，同时还需要实现面脚温度分层，保障低温驾驶过程脚部感受温暖与头部感受清爽。要想达到上述的舒适性效果，核心是对整车热量的精细化分配。驾驶员在驾驶过程中，脚部摆放位置相对固定。一般车上主驾位置会有 2~3 个吹脚的出风口，但理想 MEGA 额外增加了 2 个，主驾吹脚出风口达到了 5 个。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，这样不仅热得更快，用户的体感也会更舒适。此外，针对一排热的快、二排热的慢或不热这一行业常见问题，在理想 MEGA 上，理想汽车借助舒适性仿真计算，不断优化整车的风量分配，把一排和二排脚部风量的比例设定在 1 比 0.87，相比于行业内常见的 1 比 0.55、1 比 0.66，更能让一二排乘客享受到同等的舒适性体验。全场景舒适性不是一个新概念，从L9 ( 配置| 询价 ) 开始，理想汽车就开始通过 38 个车辆传感器的数据实时调整车内温度，到了新一代产品理想 MEGA 上，又增加了优化空气质量的二氧化碳传感器、负离子传感器，增加了天气预报、地图导航等信号识别。如今，理想 MEGA 空调标定可调用全车传感器的数字已经达到了 51 个，丰富的信号来源通过理想汽车性能强大的车控计算单元（XCU）统一处理，进而实现全车温度的智能控制。降低能耗 从热管理与电池开始面对冬季低温，新能源汽车续航里程的 " 缩水 " 一直是北方地区车主用车时的普遍痛点。在冬季续航的下降中，空调消耗占比 15%、电池损耗占比 10% 左右，理想汽车针对这两项问题提出了一套 " 开源节流 " 的解决方案。节流对应的是在确保座舱舒适性的前提下降低空调消耗，开源则对应了电池低温放电量的提升。节流方面，理想汽车采用了双层流空调箱的设计。顾名思义，双层流空调箱是指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。内循环的温暖空气分布在车舱下部空间，使用更少的能量就可以让脚部感到温暖。同时，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，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，这也意味着 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。其中一个十分常见的场景是冬季早晨通勤时的冷车启动。由于这种情况多为城市行驶工况，电驱尽管有余热可以供给座舱采暖，但热量并不多。如果热管理架构采用传统方案，电驱余热在向座舱传递时还会同时经过电池，为电池加热。但如果此时电池电量较高，实际上并不需要加热来增加放电能力，那么为电池加热反而成了不必要的能量消耗。因此，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。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。开源方面，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，理想汽车对电芯内阻构成进行了分析，拆解了三个层级共 17 项内阻成分，再针对每一项内阻成分进行优化可行性分析。最后，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。如果放到整车低温续航测试工况来看，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%。改善冬季充电速度 提升用车体验随着气温骤降，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。为了实现理想 MEGA 的 5C 电池四季如常的充电体验这一目标，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进行了优化。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%。采用麒麟架构，打造超大换热面积的电池热管理系统。更大的换热面积不仅有助于在夏季更快带走多余热量，而且可以在冬季有效提升电池加热的速度，让电池在短时间内达到最适宜 5C 超充的温度。数据来源：理想汽车电池实验室实测传统的冷却方案通常将整块冷板布置在电池箱体的底部，通过电芯底面的一小块面积与电芯进行换热，单位时间内冷却、加热的效果有限。而理想 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。同时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。在电池加热方面，把控电池加热的时机及其增加的额外能耗是必须考虑的问题，为了让用户充电更加省心，理想汽车设计了一套非常周密的智能预冷预热算法。例如在设定去超充站的导航路线后，车辆在到达超充场站前，算法就可以根据电池的实时状态、场站的实时距离，自适应地调节电池预热开启时间和预热水温，确保到达充电站开始充电时，电池温度得以控制在最优温度区间。智能预冷预热算法的开发，经历超过 2000 次的整车试验，不断迭代模型算法，目前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。自理想 MEGA 开始交付之后，理想汽车关注到很多用户实际的充电习惯是尽量追求满充，有不少的超充用户都会将电池充到 95%（理想超充桩电量限制值）。但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。理想汽车通过对核心充电控制策略的三项创新，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。在新能源汽车突飞猛进的时代，造车逻辑、技术思路和之前燃油车时代并不通用，且会面临很多新出现的问题，这就需要各个厂家充分结合用车场景进行改进和创新。冬季低温对于新能源车来说就是一个非常典型场景，而理想汽车提出的一系列问题和解决思路对于整个行业来说同样颇具参考性。

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编辑:刘永

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