电厂 ｜ 理想汽车“开源节流”迎接理想MEGA、理想L6的第一个冬天

记者 花子健

编辑 高宇雷

理想汽车在北京研发总部建了一座整车环模排放试验室，这是理想汽车的将近100个专项试验室之一。

这座实验室可以最大程度模拟不同温度、湿度、日照、气流等环境，进行油耗、冷启动、续航里程等测试，更可根据企业标准进行热平衡热害试验、空调降温试验、除霜除雾试验等各类可靠性试验。

理想汽车的每一款车，不论是在试制阶段还是SOP（Start Of Production，意为“开始量产”），都要在这座试验室进行大量测试。这座试验室的高低温环境仓可提供-40℃~60℃的高低温环境，以及最大1200W/㎡的红外阳光模拟环境，湿度最高可达95%。

其中一项试验是针对人体舒适度。人体舒适度的其中一项核心衡量指标是是人在车内对温度的体感，如果要用直观数据来体现，比如，北方地区如果冬天的最低温度达到零下20摄氏度，那么人在车内会感觉更冷，体感不佳。如何在短时间内把车内温度提高到20摄氏度，以保证人体各个部位处于舒适温度，就是这一项试验要解决的问题之一。

但在冬天，人体躯干的不同部位对于暖风的需求不同，脚部因为更容易感觉到冷，因此暖风量要大一些，而头部空间需要的暖风相对少一些。对新能源汽车来说，分区加热，给需要更多热量的空间输送更多暖风，不需要快速加热的地方供热要慢，实际上有利于整车能耗的管理，对于续航而言至关重要。

为此，理想汽车自研了一套可穿戴式舒适度测试单元，该单元内置了13个传感器模块，由测试者佩戴在头部、手臂、腿部和躯干等13个部位，有效采集局部的数据，最终目的是在冬天通过座舱内的高效供热帮助低温工况的能耗优化。

从南往北，冬季温度越来越低，低温影响锂电池的活性，且在低温环境下电池维持工作温度也需要更多能耗。因此，北方地区的纯电车主在冬天就能明显感受到车辆的续航能力不如夏季。冬季期间，北方常见纯电汽车突然趴窝，或者曾有纯电车主担忧续航不够用，只能车内多穿衣服，避免开空调暖风。

一方面，受限于成本和车辆设计，一辆纯电动汽车不可能堆砌电池。另外一方面，当下主流的三元锂、磷酸铁锂等锂电池，在能量密度上已经基本触及天花板。市面上在售的纯电动汽车，最大的电池容量也只是比100kWh多一点。

理想汽车的第一款纯电车型理想MEGA是拥有5350mm车身长度、3300mm轴距的七座MPV车型，电池容量为102.7kWh。随后上市的理想L6，虽然还是增程车型，但这是理想汽车第一款使用了磷酸铁锂电池的车型。今年冬季，这两款车型第一次接受低温环境的考验。

理想汽车针对纯电动汽车的能耗进行了一项研究，他们发现，纯电动汽车在冬季能耗增加，续航下降，大约有35%是因为使用空调的额外消耗，65%则是因为驱动能耗增加。而在额外的驱动能耗中，最大影响因素是轮胎滚阻受低温影响变化。

在北方的冬季期间，座舱的起始温度和人体舒适温度的温差比夏天更大，因此冬季使用空调比夏天更耗电；当气温为零下7摄氏度，车辆驱动能耗会明显增加，因为轮胎滚阻会增加50%，卡钳和轴承的拖滞阻力增加50%，风阻增加10%，但驱动系统的效率降低了2%。因此，空调能耗和轮胎滚阻造成的驱动能耗增加，是纯电动汽车冬季续航下降的主要影响因素。

理想汽车提高冬季续航效率也就是从这两方面着手，降低车内能耗和驱动能耗，提升电池在低温气候的放电能力。在补能上，则是减少低温气候对充电效率的影响，保证补能体验的一致性。

整车环模排放试验室进行的人体舒适度试验，就是降低车内能耗的其中一项措施。空调及其背后的热管理系统是能耗优化的重点。在行业主流的PTC（加热器，用于电池或乘员舱加热的热源产生）和压缩机热气旁通（也就是特斯拉首创的“热泵”）的基础上自研多源热泵系统，把两个方案合二为一，解决了PTC能耗高和热泵制热慢的问题。

该系统具备43种模式，可以应对全温域多场景下的能量调配。在低温环境下下，空调采暖可通过压缩机“自产自销”快速制热，然后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。

在理想L9上，全场景舒适性的传感器数量为38个，理想MEGA空调标定可调用全车传感器则达到了51个，这些信号来源通过理想汽车车控计算单元（XCU）统一处理，进而实现全车温度的智能控制，尽可能降低空调加热的能耗。

除了采暖，冬季还要考虑的一个问题是起雾。传统的做法是利用空调外循环引入干燥低温的空气进行除雾，但低温空气进入势必需要空调多制热来维持座舱温度，导致能耗增加。理想汽车设计了双层流空调箱来解决这个问题。

双层流空调箱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，可以解决玻璃起雾的问题，也能给座舱提供新鲜空气。然后再结合温湿度传感器、二氧化碳传感器等传感单元采集的数据，利用智能控制算法在确保不起雾的前提下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，双层流空调箱减少了57W的能耗消耗，对应则是意味着3.6km的续航提升。

在热管理架构上，如果采用传统方案，电驱的余热在向座舱传递时会经过电池为电池加热，但在城市行驶工况中，如果电池电量比较高，实际上并不需要电驱的余热来加热。为了充分利用电驱余热为座舱提供热量，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。

自研的热管理架构确保了不同场景下的热量灵活分配。比如，在高速行驶中，电驱余热除了给座舱采暖，还有结余。热管理架构可以把这些热量存储在电池里，从高速进入城区后，如果遇到堵车，电驱余热不足，这些热量就可以从电池调出为座舱供热，减少空调的能耗。

另外，理想汽车还对热管理系统的零部件重新设计，减少热管理系统本身的热耗散。理想MEGA的热管理系统将泵、阀、换热器等16个主要功能部件集成在一起，将管路长度减少了4.7米，管路热损失减少了8%。

“节流”之外，还要“开源”，那就是提升电池的低温放电能力。理想L6使用的是磷酸铁锂电池，理想MEGA使用的是三元电芯的5C麒麟电池，两者动力形式也有不同，因此思路也不同。

理想汽车提到，理想L6是目前市面上唯一一款搭载了热泵的增程车型，因为理想汽车是按照纯电动汽车的思路来设计理想L6。

但理想L6使用的是磷酸铁锂电池，电量估算精度不如三元锂电池，这是困扰了整个行业很多年的“痼疾”。目前主流的做法仍然是使用磷酸铁锂电池的车企指导用户定期把电池充满，逐步校准提高电量估算精度。

理想L6则是应用了ATR自适应算法，并不要求用户需要定期充满电池。技师用户单纯用燃油驱动，理想L6的电池电量估算误差也能保持在3%至5%之间。在低温场景下，理想L6也可以比传统算法放电电量提升至少3%。

同时，理想汽车还利用APC功率自适应控制算法，通过高精度的电池电压预测模型，确保在安全边界内灵活调节功率，最大限度释放动力，而不再拘泥于传统方法的在安全边界内上下波动，从而导致功率冗余，出现“有力使不出”的情况。

理想MEGA则主要是通过设计电池、降低电池内阻的方法提高低温放电能力。理想汽车和宁德时代合作研发麒麟5C电池，对电芯里面的内阻和电池包之间的散热进行了优化。理想汽车的测试数据现实，MEGA的电池在常温工况下内阻下降40%，在低温工况下也可以下降30%，功率能力提升30%。

为了应对冬季续航考验，理想汽车优化了纯电动汽车在充电性能，并为MEGA推送升级大幅度提升了末端充电功率。

麒麟电池对电芯材料（正极、负极、电解液、隔膜）进行了优化，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100%。

麒麟架构的超大换热面积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。在零下10℃的极低温环境下，麒麟5C电池也能实现1.2°C/分钟的电池包加热速率。

理想汽车还设计了一套智能预冷预热算法。用户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，从而确保低温环境下的充电效率不被影响。

为了提升末端充电功率，理想汽车从电压、电流、温度三个方向提升控制精度，释放了电芯的充电性能。在升级到OTA 6.3后，理想MEGA从10%充到95%仅需17分钟时间，相比之前缩短了5分钟。在电量充到95%的情况下，充电功率依旧可以维持在100kW以上。