芝能科技出品
在新能源汽车领域,冬季用车一直是诸多用户关注的焦点。寒冷的气温给新能源汽车带来了一系列挑战,如座舱温度上升缓慢、车内温度分布不均、充电速度变慢、续航里程大幅缩水等问题。
这些问题不仅影响了用户的驾驶舒适性,还在一定程度上限制了新能源汽车的普及和推广。理想汽车在冬季用车场景中,通过硬件与软件的深度创新,解决了新能源车冬季充电效率降低及座舱舒适性不足的痛点。
我们将从冬季座舱舒适体验、冬季超充能力与续航策略三个方面,深入探讨理想汽车在冬季用车的全新实践。
在硬件上,理想汽车采用麒麟5C电池及多源热泵系统,结合智能算法,实现零下10℃低温环境下的5C超充能力,并通过整车热量精细化分配及传感器集成设计,为用户打造四季无差别的充电与驾乘体验。
01
冬季座舱舒适体验的全方位提升
冬季座舱内温度上升缓慢、不均匀一直是新能源车的痛点,尤其是在北方的极寒环境下。
● 理想MEGA通过多源热泵系统和整车热量精细化分配设计,解决了上述问题:
◎ 多源热泵系统:采用43种能量调配模式,兼具快速制热与低噪音性能,克服了传统PTC加热器能耗高、压缩机旁通采暖速度慢的问题。
◎ 整车热量精细分配:增加主驾5个吹脚出风口,并优化一、二排风量比例,保障全车温度均匀性。
◎ 智能温度调节:基于51个传感器的信号采集,结合导航与天气数据,智能识别场景并调整温度分布,为用户提供全场景舒适体验。
● 多源热泵系统:创新制热原理与卓越性能
◎ 在冬季采暖方面,行业内大部分电动汽车主要采用两种常规方法。
PTC 直接加热水或空气采暖虽简单快速,但在满足北方寒冷地区(-20°C)的采暖需求时,体积、重量和能耗会大幅增加。热气旁通方案通过电动压缩机自发热采暖,初始段制热速度慢,且压缩机转速高、噪音大。
理想 MEGA 采用自研多源热泵系统,具备 43 种模式,可应对全温域多场景下的能量调配。其独特的 “自产自销” 制热模式,利用空调采暖后温度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。
与行业常规做法相比,该系统采暖速度更快,峰值制热能力更大。在实际测试中,理想 MEGA 的制热能力在启动后的短时间内迅速攀升,远超友商 A(热气旁通)和友商 B(10kW PTC),能更快地将车内温度提升至舒适范围。
● 整车热量精细化分配:兼顾每一位乘客的舒适需求
低温条件下,整车热量分配需兼顾各排乘客的权益,避免出现前排热得快、后排热得慢或不热的情况。
同时,考虑到人体四肢热需求高于躯干,尤其是脚部空间需要更多热量,且要实现面脚温度分层,以确保乘客的整体舒适感。
理想 MEGA 在主驾位置额外增加 2 个吹脚出风口,使吹脚出风口总数达到 5 个。
通过精心设计的流场,将出风朝向精准对应驾驶员脚面和脚踝位置,实现热量的精准输送,不仅加快了升温速度,还提升了用户的体感舒适度。
在风量分配方面,借助舒适性仿真计算,将一排和二排脚部风量比例设定为 1 比 0.87,相比行业内常见的 1 比 0.55、1 比 0.66,能让一二排乘客享受到更为均衡的温暖。
● 智能温度调节:全场景下的精准控温
从理想 L9 到理想 MEGA,传感器数量不断增加。理想 MEGA 的空调标定可调用全车多达 51 个传感器的数字信号,包括新增的二氧化碳传感器、负离子传感器,以及地图导航、天气预报等信号识别。
这些丰富的信号通过性能强大的车控计算单元(XCU)统一处理,实现全车温度的智能控制。
不同场景下的智能温度调节实例,以隧道场景为例,理想 MEGA 的舒适性算法融合地图信息,能准确识别隧道场景。
结合光照传感器、外温传感器综合判定,在温度控制上进行特殊处理,隔绝车外污染源,确保车内温度稳定舒适,同时保证良好的舱内空气质量。
此外,理想 MEGA 经历了两轮全温域的舒适性标定,覆盖全国 14 个省市,涵盖上百个用户工况,通过大量的实际测试和数据优化,不断提升全场景下的舒适性体验。
02
冬季超充能力的突破与创新
随着气温降低,电池活性减弱,电动车冬季充电速度大幅延长。常温下传统 2C 电池系统从 10% 充至 80% 通常需 30 分钟左右,而低温环境下则延长至 50 分钟左右。这不仅增加了用户的充电时间成本,还在一定程度上影响了新能源汽车的使用便利性。
理想 MEGA 搭载麒麟 5C 电池,常温下可实现 “充电 12 分钟续航增加 500 公里” 的超充能力。
理想汽车的目标是确保在寒冷冬季,该电池的充电能力依然能达到 5C 标准,为用户提供全年无差别的充电体验,使纯电车补能体验媲美燃油车,通过麒麟5C电池与热管理技术突破,保证在零下10℃的环境下仍可实现5C充电:
● 创新电芯材料:与宁德时代联合开发的新型正负极材料,提高锂离子传输效率,在低温环境下实现2倍于传统电芯的充电倍率。
● 麒麟架构热管理:采用“三明治夹心”式液冷板设计,提升5倍换热面积,同时实现1.2°C/分钟的加热速率,确保电池在超充前快速达到最佳温度。根据车辆位置与电池状态,自适应调节电池加热时间与温度,进一步优化充电效率。
我们展开下:
● 创新电芯材料提升充电倍率:理想 MEGA 的麒麟 5C 电池与宁德时代联合研发,从微观层面优化电芯材料(正极、负极、电解液、隔膜),改善锂离子传输路径,实现高倍率性能。
在低温条件下,其充电倍率能力相对传统 2C 电芯提升超过 100%。这一创新使得电池在低温环境下仍能保持较高的充电效率,为快速充电提供了有力支持。
● 麒麟架构优化电池热管理:麒麟架构采用独特的液冷板布局,将其分散插入每排电芯中间,形成 “三明治夹心” 结构,大幅提升换热面积。
相比传统底部冷板设计,换热面积提升 5 倍。在零下 10℃的低温环境中,利用整车热管理的 “自产自销” 热泵技术,电池包加热速率可达 1.2°C / 分钟,能迅速使电池达到适合 5C 超充的温度,有效解决了冬季电池加热慢的问题。
理想汽车设计的智能预冷预热算法,可根据电池实时状态和场站距离,自适应调节电池预热开启时间和预热水温。
该算法经过超 2000 次整车试验不断迭代优化,能够将电池温度控制精度控制在小于 1℃的范围内。在用户设定导航前往超充站时,算法提前工作,确保车辆到达充电站时电池处于最佳充电温度区间,以最小的加热能耗实现最佳充电效率,让用户充电更加省心。
考虑到用户充电习惯,理想汽车通过创新核心充电控制策略,从电压、电流、温度三个维度提升控制精度,释放电芯充电性能。
升级后,理想 MEGA 从 10% 充到 95% 仅需 17 分钟,相比之前缩短 5 分钟,且在电量充到 95% 时,充电功率依旧可维持在 100kW 以上。这一提升显著缩短了用户的充电时长,提高了充电效率,提升了用户的充电体验。
03
冬季续航提升的综合策略
● 冬季低温导致材料物理特性变化,对新能源汽车续航产生多方面影响。
-7℃时,轮胎滚动阻力相比常温增加 50%、风阻增加 10%,驱动系统中润滑油变粘稠使效率降低 2%,卡钳和轴承的拖滞阻力增加 50%。这些因素综合作用,使得车辆能耗显著增加,续航里程大幅缩水。
在冬季续航下降中,空调消耗占比约 15%,电池损耗占比约 10%。低温下空调制热需求增加,消耗更多能量;同时,电池电化学活性降低,放电阻力增大,功率能力下降,不仅自身能量损耗增加,还可能需要额外能量加热电池,进一步影响续航里程。
● 低温续航缩减严重影响新能源车的使用体验。理想汽车通过优化电池与整车热管理策略,最大限度减少续航衰减:
◎ 利用热泵系统的自产自销能力,提高电池加热效率,降低额外能耗。
◎ OTA升级核心控制策略,提升充电末段功率,缩短从80%到95%的充电时间,让用户更便捷地完成充电。
● 节流策略:降低空调能耗提升续航
双层流空调箱通过上下分层进气结构,上层引入适量外部空气除雾并保证空气新鲜,下层内循环温暖空气用于脚部取暖。
结合温湿度传感器、二氧化碳传感器等,开发智能控制算法,在确保不起雾的前提下,可将内循环空气比例提升到 70% 以上。
以理想 MEGA 为例,在 -7°C CLTC 标准工况下,该设计降低了 57W 的能耗,对应续航提升 3.6km,有效减少了空调系统对续航的影响。
冬季通勤冷车启动时,理想汽车的热管理架构可使电驱余热直接为座舱供热,绕过电量充足无需加热的电池,相比传统方案节能 12%。
◎ 在高速行驶时,电驱余热除供热外还可储存于电池;
◎ 城区拥堵时,电池储存的热量可为座舱供热,实现热量的灵活分配和高效利用。
此外,热管理集成模块集成多个部件,减少零部件数量和管路长度,降低管路热损失。
如理想 MEGA 热管理集成模块使管路热损失减少 8%,是行业首款满足 5C 超充功能的集成模块;理想 L6 搭载的增程热泵系统超级集成模块解决了空间布置难题,实现了增程车型热管理的突破。
● 开源策略:提升电池低温放电能力
理想 MEGA 的麒麟 5C 电池通过采用超导电高活性正极、低粘高导电解液等技术,成功降低电芯低温阻抗 30%,功率能力相应提升 30% 以上。在整车低温续航测试工况下,内阻能量损失减少 1%,电池加热损耗减少 1%,整体续航增加 2%。
这一系列优化措施有效提升了电池在低温环境下的放电性能,增加了续航里程。磷酸铁锂电池存在电量估不准的问题,校准机会少。
理想汽车自主研发的 ATR 自适应轨迹重构算法,依据车主日常充放电变化轨迹自动校准电量。
在理想 L6 车型上应用后,即便用户长期不满充或单纯用油行驶,电量估算误差也能保持在 3% 至 5%,相比行业常规水平提升 50% 以上。
低温场景下,该算法使放电电量提升至少 3%,显著提升了冬季续航的准确性和可靠性。对于增程车型,低温会使电池放电能力减弱,导致增程器提前启动,纯电续航里程缩短。
理想汽车的 APC 功率控制算法通过高精度电池电压预测模型,在安全边界内最大限度释放电池动力。
理想 L6 应用该算法后,低温环境下电池峰值功率提升 30% 以上,增程器启动前的放电电量提升 12% 以上,低温纯电续航提升 15% 之多,有效提升了冬季的动力性能和纯电续航里程。
理想汽车在冬季座舱舒适体验方面的技术创新,为用户营造了温暖、舒适且均衡的车内环境。
无论是快速制热的多源热泵系统、精细化的整车热量分配,还是智能精准的温度调节,都让用户在寒冷冬季感受到如家中般的温暖。
车内每一位乘客都能享受到适宜的温度,面脚温度分层设计进一步提升了乘坐的舒适感,减少了冬季乘车的不适感,使长途旅行更加惬意。
在冬季充电方面,理想汽车确保了 5C 超充能力在低温下的达成,大大缩短了充电时间,减少了用户在寒冷环境中的等待时间。
智能预冷预热算法和末端充电功率提升等技术,让充电过程更加智能、高效。在续航方面,通过节流和开源策略,有效缓解了冬季续航里程缩水的问题。
用户无需再为冬季用车的续航焦虑担忧,能够更加自由地规划出行路线,提升了新能源汽车在冬季的实用性和可靠性。
小结理想汽车在冬季技术研发上的不懈努力,也能看到现实中冬季的问题是整车企业必须要克服的!