冬天新能源车掉续航不敢开空调，理想的解决方案是什么？

　　【太平洋汽车 技术频道】如题，对于新能源车来说，用户反馈的诸多问题中，冬季用车的问题非常集中且突出。随着温度的降低，新能源车电池续航不足的问题越发凸显，能量损耗的结构与夏天行程非常大的差异，直接影响了用户出行体验，"电动爹"的名字就是这么来的。

　　如何解决这个问题？当然最直接的办法是不开空调，披上棉袄……

　　很多新能源车企都在研究应对冬季用车的策略，技术控的理想也不例外。从理想汽车的研究来看，在冬季用车增加的能源损耗中，最主要的是来自于空调（35%），这是多数用户的共识，接着是轮胎滚阻（32%）、电驱（10%）、卡钳和轴承拖滞（8%）等等。随着气温降低，轮胎橡胶变硬以及卡钳和轴承中的液压油变得更浓稠，这些都会造成能量的多余损耗，而这些问题的解决需要从材料层面开始。

　　从用户的最直观体验来看，冬季新能源用车有三个比较大的痛点：座舱冷、续航少、充电慢。具体来说，就是冬季空调制热效果不好，如果想要达到满意的制热效果，续航里程就会明显降低。如何鱼和熊掌兼得？这是理想汽车需要解决的问题。同时，作为理想汽车一大亮点的5C超充，如何在冬季低温环境下也能得到保证呢？

一、如何提升冬天车内舒适性？

　　首先来看空调制热的问题。

多源热泵系统

　　传统的新能源车制热方式是PTC加热器，这种方式通过加热水或空气获得热量，但是在东北地区这样的极寒环境下，加热器需要做得非常大，自然它的重量和能耗就很高。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。

　　理想的解决方案是自研多源热泵系统，这套系统目前搭载于MEGA上。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。

　　传统的热泵空调在-12℃以下的环境中就难以从环境中提取热量，而多源热泵系统可以在-20℃环境下带来15kW的制热能力，并且有43钟模式来应对各种场景。

整车热量精细分配

　　MEGA作为一款家用MPV车型，每个座位的平权是很重要的，而在空调制热方面，通常第一排的效果优于第二排，第三排是最差的，同时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。这些问题如何解决？

　　一是增加驾驶席脚步出风口，从传统的2-3个增加至5个。此外，针对一排热的快、二排热的慢或不热这一问题，理想MEGA（参数丨图片）（询底价|查参配）借助舒适性仿真计算，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1：0.87，相比于行业内常见的1：0.55、1：0.66，不同位置的乘客能得到更小的体验差异。

增加传感器

　　为了更精细感知用车场景和环境温度的变化，增加传感器以获得更智能的温度调节也是一个做法，当然，这也意味着传感器数量的增加以及成本的提升。

　　理想L9的传感器用到了38个，MEGA在此基础上增加到了51个，包含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。举个具体的场景例子，车辆在隧道内和隧道外的环境是不同的，而MEGA通过传感器能够感知这样的变化，调整空调的出风策略，来提升车内的舒适性。

二、如何提升冬季续航？

　　针对冬季续航的提升，理想的策略可以概括为"开源节流"。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。

双层空调箱设计

　　冬天在车内开空调，除了需要考虑采暖，还有一个必须解决的问题是起雾。一个通常的解决办法是开启空调的外循环。但相比让温暖的空气在车内循环，开启外循环意味着额外的制热负担。

　　理想的方案是采用了双层流空调箱的设计。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。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。

全栈自研热管理架构

　　想象一个冬季冷车启动的场景。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。理想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，这样相比传统方案节能12%左右，尤其是在冬天早上通勤场景下。

　　同时理想对系统进行了高度集成的模块化设计，例如理想L6的增程热泵系统超级集成模块以及MEGA的热管理集成模块，后者将16个主要部件集成在一起，管路长度减少4.7米，管路热损失减少8%。

ATR电量估算算法与APC功率控制算法

　　ATR电量估算算法主要针对的是磷酸铁锂电池电量测算不准的问题，因此这套算法运用在理想L6车型上。

　　行业内一般采用电池开路电压校准电量。对于三元锂电池，由于开路电压与剩余电量通常呈现一一对应的关系，因此可以通过测量电压来准确估算电量。但磷酸铁锂电池则完全不同，同一个开路电压可能对应多个电量值，导致电量难以校准。

　　ATR算法能够依据车主日常用车过程中的充放电变化轨迹，实现电量的自动校准。它的目的是使电量估算误差达到与三元锂电池相近的3%-5%。

　　APC功率控制算法的目的是提升电池低温放电能力，以此来提升冬天的电池续航以及动力表现。

　　从原理而言，电池放电、输出功率的原理类似于大坝放水。放电时电压"水位"落差越大，输出的功率就越强。但电压落差并非越大越好，一旦低于安全边界，便会对电池造成一定的寿命影响。由于电池材料对温度较为敏感，在低温下会出现比常温更快的电压跌落和更大的电压波动，所以行业内通常会采用较为保守的功率控制算法，限制低温下电池放电时的电压落差。因此，传统方法会留有非常多的功率冗余，造成"有力使不出"的情况。

　　APC功率控制算法通过高精度的电池电压预测模型，实现了未来工况电池最大能力的毫秒级预测，因此，可以在安全边界内，最大限度地释放动力。在该算法下，理想L6在低温环境下的电池峰值功率提升30%以上，同时将增程器启动前的放电电量提升了12%以上。

　　提升冬季续航表现还涉及其他很多方面，例如麒麟5C电池的低内阻电芯设计等等。通过这些细致的技术提升，一点一点将冬季续航里程提升起来。

三、如何保证5C超充体验？

　　为了在冬季还能保持理想5C超充的体验，理想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优化。

　　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，在低温条件下，充电倍率能力相对传统2C电芯提升超过了100%。

　　此外，理想MEGA的麒麟5C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。

　　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。同时，理想提升了末段80%-95%区间的充电功率，让冬季充电时间更短。

四、总结

　　对于新能源车来说，冬季用车的体验想要不打折扣，从技术层面面临的挑战要比传统燃油车大得多，这种挑战很大一部分在于需要将技术下放到每个细节之处，而技术上的小提升带来的效果往往并不能立竿见影，而是一个逐步累积的过程。

　　从理想的应对方案来看，理想汽车确实是有针对性地做了很多技术的改进与提升。这一点是毋庸置疑的。

（图/文/摄：太平洋汽车 黄克宇）