冬季新能源車的能耗增高,續航縮水,相信北方人對這個情況已經有了絕大部分的認知。
但對於冬季新能源車續航縮水的現象,可能更多的看法來自於電池。從電池本身而言,溫度對電池性能有着顯著的影響,溫度越低,電池中的化學反應就會越慢,而電池內阻則會升高。因此,鋰電池在低溫下性能明顯退化。
但如果你是一個燃油車時代的老司機,就會知道,冬季能耗增加,不管是純燃油車還是新能源車,它們都是一個必然的現象。
一定程度上,這是一個低溫下的物理和化學問題。
輪胎的橡膠會變硬,在行駛中壓下同樣的變形需要作用更大的力,那麼滾動起來也意味着更大阻力;機械工程中的潤滑油會變得更粘稠,啓動需要更長的時間進行預熱;就連懸掛和剎車系統中的襯套也會因爲溫度原因發生細微的變化,這樣你就大概會明白爲什麼需要更大的能耗推動這樣一輛載重沒什麼變化的車了。
對於這樣的機械工程細節,我以爲會出現在一些德國企業汽車工程的研究課上。但了解到這些信息,是來自於理想汽車在北京舉辦的一次冬季用車技術日。
對於理想來說,舉辦這個冬季用車的技術日有它的必要:首先,今年是理想的第一款純電車——理想MEGA的第一個冬季過渡年,也是理想的第一款磷酸鐵鋰的增程SUV——理想L6的第一個過渡年,過去純電車和磷酸鐵鋰電池的產品造成了低溫衰減嚴重的認知。在展示了空懸、NVH等一系列的技術場景後,理想也想通過這場活動傳遞他們的產品在冬季用車時對於場景細節的研究和功能打造。
首先來看能耗損耗圖。這也是我第一次知道,冬季能耗很大程度上來自於輪胎滾阻。
在冬季續航的下降中,空調消耗佔比15%、電池損耗佔比10%左右。而在-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%,以及卡鉗和軸承的拖滯阻力也會增加50%。
理想汽車整車電動產品負責人唐華寅稱,風阻過程的變化可以理解爲車在行駛過程中去撞擊空氣中的分子,低溫天氣,空氣中的分子密度變高,同樣的車所撞擊的分子數也會增加。
過去理想很多的技術和功能的研究都來自於第一性原理。而面對冬季用車這樣的情況,理想的做法是開源和節流,力圖提供安全、舒適、便捷的使用體驗。
空調能耗也是一個典型場景。比如我經常會遇到冬季把空調開到最熱的情況,主要是爲了快速升溫,達到人體舒適的溫度。但這也會面臨兩種情況:通常來說腳部和手部需要的溫度可以更高一些,但是人的頭部往往很難承受高溫直吹。我也會遇到一些難以平衡的情況:腳熱了但是頭已經快吹暈了,如果只吹腳,上方的空氣一開始又感覺比較冷,開最大風不光頭疼,有的時候窗戶還吹「白」起霧了。
這不光是溫度平衡的問題,同時也是能耗的問題。用過汽車空調的人就知道這裏面的門道有多深。
理想認爲這個場景的核心是對整車熱量的精細化分配,針對這一問題,理想汽車採用了雙層流空調箱的設計加以解決。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,讓用戶的體感更舒適。
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佈在上層空間,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。內循環的溫暖空氣分佈在車艙下部空間,使用更少的能量就可以讓腳部感到溫暖。同時,結合溫溼度傳感器、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,節能效果顯著。
以理想MEGA爲例,在-7°C CLTC標準工況下,雙層流空調箱帶來了57W的能耗降低,這也意味着3.6km的續航提升。
理解新能源汽車和汽車工程的人會明白,空調雖然是一個典型場景,但調整這些設定,背後需要一整套的熱管理系統。
例如很多新能源車的傳統方案是採用電驅餘熱供暖,電驅餘熱在向座艙傳遞時還會經過電池,爲電池加熱,此時如果電池電量較高,就會產生不必要的能量消耗。理想又通過重新設計了零部件,在熱管理系統的迴路中增加了繞過電池的選項,讓電驅直接爲座艙供熱——這不僅能夠使之迅速升溫,還能節省能源消耗12%左右。
這樣的設計需要有供應商通力合作。比如理想將熱管理集成模塊中的泵、閥、換熱器等16個主要功能部件集成在一起,零部件數量減少的同時,管路長度也減少了4.7米,並減少了8%的管路熱損失。
像過去設計很多場景一樣,理想對於安全、舒適、便捷都會遇到一套「市面上的老方法」,但也因爲對於場景極致體驗的追求,理想會同供應商設計出一套「新方法」來解決遇到的問題。
這是理想的實踐出真知,也是對於場景體驗的極致追求。
在活動上,理想還介紹了自主研發的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,解決磷酸鐵鋰電池存在的電量預估不準,突然「掉電」驚嚇車主的情況。理想MEGA上搭載的麒麟5C電池,也通過優化電芯內阻、改善電池包散熱等問題,從而實現提升電池功率,確保車主在冬季低溫用車時也能達到接近燃油車的補能速度。
像物理因素產生的不可抗力的能耗增加,理想也希望採用更爲適合的零部件去降低冬季用車的能耗,例如換用更適合的潤滑油,在基礎材料和供應商進行創新等等。
一定程度上,這些技術和場景也在刷新大家對於理想的看法:儘管市面上已經越來越多的汽車都裝上了「冰箱彩電大沙發」,但是對於汽車場景和定位的打造,成了理想的「獨門功夫」。
「月五萬」理想的背後,正是無數的供應商,無數次重新創造,無數次地尋找那個習以爲常,但又改良到極致的創新方案。
這也是爲什麼,你仍然覺得坐在理想的座艙裏,好像就是很舒適的。