5分钟看懂李想打破电动车“里程焦虑”的技术核心

理想ONE
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苗帅
2018-10-18 22:50 /浏览

    [汽车之家 技术]  两年前,我们还在跟李想谈论他的造车梦想;两年后的今天,这个有他名字谐音的品牌已将首款量产车型推向台前,这辆可以挂新能源牌照的长度超过5米的大块头,有太多的故事和标签:增程式动力布局,700公里以上的续航,以及一个有故事的LOGO。这最后一次创业的产品势必凝结了不少心血,而其中的故事值得您深入了解。

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■ 新车企的“传统”起手——纯电动

    我们拿到的一份份技术资料,今天终于变成了发布会展台上的实车,然而你会发现它与近年来新创车企的产品有一个不一样的地方,就是它除了充电,还可以加燃油,没错,它采用的是一个小众的动力系统——增程式混动。或许你看到这一点就会立即产生疑问,为何车和家不选择纯电动车呢?其实在公司成立初期,他们和诸多从零造车的企业一样,造车思路也是纯电动车,不过在对产品的定位方面,选择了“解决最后五公里”交通的需求,因此推出的产品是一种对于续航里程和空间都没有太多需求的车型,名叫SEV (Smart Electric Vehicle)。

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    与SEV的定位不同,车和家的第二款产品是为了解决中远程出行的需求。但是目前市面上的纯电动技术似乎还无法解决在续航里程方面的忧虑,因此在第二款产品力图解决续航里程焦虑的理想智造ONE上,车和家放弃了纯电动技术。

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■ 后续为何“放弃”纯电动?

    为何要放弃纯电动技术?首先就是续航里程,这应该也是其中最为重要的原因。虽然目前市面上有不少电动车在NEDC的工况下续航里程可以达到400-500公里的区间,可是在实际使用时加上空调、座椅加热等用电器的消耗,续航里程都会打一定的折扣,所以现在市场上能够买到的电动车其续航里程大多都到不了500公里,这就给车辆的活动半径带来了局限性;另外在国内大多数城市的用户还很难拥有固定车位和独立充电桩的条件,公共充电桩充电占据的时间成本和经常遇到被汽油车“占桩”情况也是影响购买纯电动车的因素之一。

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    电动车的车主肯定在实际使用中也遇到过因为续航里程而不得不改换汽油车出行的情况发生。如果打造一台没有续航里程忧虑的新能源车,首先解决了消费者的忧虑,其次又能在诸多新兴车企中脱颖而出,有着非常独特的特征。

    那么纯电动车短期内有可能解决里程焦虑的问题么?短期来看对于个人用户来说答案可能都是否定的。滴滴等营运车辆可以通过自建充电桩、换电等形式来满足日常营运所需,毕竟参与营运的电动车虽然日均行驶里程较多,但基本都在市区范围内,很少会出现家庭用车那种“自驾游”到了一个陌生的地方找不到可用的充电桩、没有换电站而导致的续航里程焦虑问题。

■ 看似小众增程混动,其实最优解

- 一切为了续航里程!

    既然想解决里程焦虑问题,而纯电动又无法满足需求,那么汽油发动机肯定就需要在车上出现了,因此摆在眼前的解决方案有三个:混合动力、插电式混合动力和增程式混合动力。就技术门槛而言,混合动力由于丰田在ECVT方面的技术专利垄断,因此对于其他车企来说如何绕开丰田的专利来达到同样的效果相当之难,短时间内根本无法解决。

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    增程式混动车大家几乎很少能见到,从结构上看它配备有汽油发动机以及电机,但无论什么情况,车轮仅由纯电驱动。发动机仅在电池电量不足时,为发电机提供动力来源。此前,我们已经对这种结构进行了详细解读,对它还较为陌生的朋友不妨点击《教你看懂电动车 电动车基础知识解析》阅读。

    目前在国内市场能买到的增程混动产品只有别克VELITE 5、宝马i3。为什么这种技术门槛相对较低的解决方案相对来说使用的厂商却不多呢?其中之一就在于结构复杂、控制逻辑开发难度高。

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    由于有内燃机作为增程器,因此续航里程相比纯电动车大大提高,续航里程不足时只需和内燃机车一样找个加油站加油就行,但是相应的这种解决方案也存在一个巨大的弊端,那就是高速时的能耗较高,这也是增程混动车型数量相对较少的原因之一。

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    现阶段,纯电动车使用中存在的问题远不止续航里程不足,还包含使用成本过高。虽然单纯电费价格较低,但使用第三方充电系统需要支付的服务费,以及停车费会令使用成本最终高于传统燃油车,而可以充电、但又不过于依赖充电桩补充能源的增程混动产品此时的优势更为明显,这也是选择这种技术路线的重要因素。对于技术而言,没有十全十美的状态,车企选择因素多种多样,只有选择最适合本国市场的那种,获胜几率才更高。

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    最后,李想作为车和家的创始人,同时也是蔚来汽车的股东之一。蔚来的技术路线就是走的纯电动,同时其第一款量产产品ES8同样定位中大型SUV,手心手背都是肉,“所有的鸡蛋不能都放在同一个篮子里”的道理我相信大家也都明白。

    虽然在2021年车和家与滴滴合作的出行品牌也会推出一款诞生于超快充纯电平台的新车型,但第一款面对普通消费者的产品选择增程式混动车,目前来看对于车和家这个初创车企来说虽然比纯电动车难度更大,但始终是利大于弊,我们推测以上种种因素,可能直接或间接的促成了增程混动成为理想智造的技术路线。

■ 新技术路线带来的蝴蝶效应

   确定增程混动技术路线后,并不意味着万事大吉。相反,这是真正研发道路的开始。由于车身中需要布置内燃机以及纯电动两套系统,这意味着热管理系统、储能系统、动力输出系统均是双倍开发工作量。再将这样两套系统同时“塞入”车身中,难度可想而知。因此,从产品数量上看增程混动不仅在中国市场,即便是放眼全球也算是稀罕物。

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- 电机:Double才最好?

    前面讲述结构的时候我们提到,增程混动车型虽然配备了电机、发动机,但真正驱动车轮的有且只有电机。因此,大到电机布局、小到参数都是直接影响最终驾驶感受的因素。从底盘展示车上可以很明显的看出,它采用了前后双电机布局,这意味着它采用四轮驱动,这在理论上有利于提升操控稳定性。

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    从数据上看,前电机最大功率100kW,后电机最大功率140kW,理论上是更偏向后驱的四驱形式。对于城市铺装路面为主的使用环境,四驱绝大多数情况是提升行车安全的好帮手,而非脱困的队友。在这种情况下,如果采用更灵活的平时两驱,必要时四驱的模式,能耗表现或许将比现在更加优异。


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- 电池:模块化结构带来无限可能

    传统燃油车储能机构是我们再熟悉不过的油箱,在纯电动车以及增程混动车型上,储能机构还包含了动力电池组。为了保证续航里程,同时减少侵占后备厢空间,绝大多数的动力电池组都被布置在底盘中央,理想智造ONE也不例外。

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    官方公布的影片中不难看出,这套动力电池组采用了模块化设计理念,换言之它能够根据车型大小、需求,在一定程度上进行扩展或缩减,从这点上我们不难看出,今后理想智造的产品线中对于纯电动车型的开发考量。在规模效应下,动力电池组成本将进一步降低,从而推动相关车型普及。

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    作为电动车来说,热管理系统的优劣尤其关键,冬季电动车的续航里程锐减的现象,其中重要原因热管理系统工作。为了减少低温下的电池活性下降,带来续航里程的减少,需要对电池进行保温、预加热控制,电阻加热法虽然加热速度较快,但耗能明显,会进一步影像续航里程。因此,在理想智造ONE上,热管理系统采用了水冷式。


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    它身上的热管理系统包含三种循环。传统发动机、动力电池组都拥有单独冷却系统,同时系统整体也可以“互通有无”,当然问题同样不少,在冬季冷车启动状态式,电池电量充足,发动机并不会启动,也就是无法提供热源,此时电池升温系统会单独工作。另外发动机工作时的温度为90-100℃,而锂离子电池组适宜的工作温度不超过50℃,这之间的温度差意味着整套液冷循环系统的温度控制以及模式切换要十分精确。

- 电控:一心多用

    小时候上课的时候,老师们总是提醒我们要一心一意,不可分心。但对于增程混动车型而言,系统需要的就是一心多用。电驱动系统、内燃机增程结构,何时介入充电,都是需要面对、解决的问题。

    目前公布的信息显示,理想智造ONE的电池容量最大可以提供约180km的纯电动续航里程,增程器发电让续航里程可以超过700km,这其中就有电控系统的功劳,此外在不同工况下,增程器启动时间也存在区别,具体而言可以分为两种不同的驾驶模式。

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    由于发动机只用于驱动发电机,不直接与电动机相连,因此不论当时电动机的用电量是多少,发动机都能够稳定在1200-4000转的最佳热效率工作区间内工作。此外,相比于许多增程式电动车将电池的电量完全用完才开启增程器发电所不同,理想智造ONE在电池电量低于一定数值(30%)时就开始工作,即便后期电动机用电量增加,也可以由电池弥补发动机供应不上的电量,保持车辆的输出性能稳定。

- 发动机:继续精进的空间

    对于增程混动技术而言,发动机并不直接驱动车辆,而是作为电能补充结构,这也就意味着它可以一直处于理想的工况。因此市面上的增程车型大多使用小排量自然吸气发动机作为增程器,而理想智造选择增压发动机的理由目前还未可知,日后有机会我们会与工程团队进行进一步接触,为您探寻答案。

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    之前在车和家提供的底盘图上我们并没有看到任何的排气管,这对于一辆有着汽油发动机的增程混动车来说有些不可思议。由于底盘中央完全被动力电池组占据,无法在中央布置排气,因此从最终结果上看,排气使用了并不常见的侧面排布走向。

    如果用游戏形容,这台发动机仅仅是个辅助角色,但并不意味着它的技术含量低,相反,涡轮增压、燃油直喷、双可变气门正时等主流技术都出现在他身上。由于布置有进排气门可变正时技术,因此也具备未来进一步升级米勒循环的技术潜力,燃效表现会比现在进一步提升。

■ 解决里程焦虑还不够?

    对于新时代的出行工具而言,仅仅解决续航里程焦虑显然不够,在这个一切皆可触屏、万物皆智能、互联的时代,它同样有着相关配置。相关内容我们已经进行过解读,对这部分感兴趣的朋友可以点击《照进现实的理想 静态实拍理想智造ONE》阅读,在此不再赘述。今后拿到试驾车后,技术、用车将为您进行更深入的主被动安全系统、多媒体互联系统体验,敬请期待。

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写在最后:长远的将来是?

   从上面的技术分析不难看出理想智造采用增程式混合动力的部分初衷,内燃机充当的增程器能在很大程度上解决纯电动车续航里程焦虑的问题,然而复杂的系统也确实给开发提出了更高的挑战。对任何一家车企而言,打造完备的产品序列、制定缜密的发展道路是长久发展的基石。

    虽然经过40年的改革开放,中国经济水平今非昔比,但仍有很多消费者对车型需求相对入门,无论是理想智造,还是蔚来亦或者是传统车企,想要站稳脚跟取得更大成功,在更低级别市场站稳脚跟是必不可少的。

    向更低级别产品区间进发,延续增程思路势必在技术上需要一定妥协,将1.2T发动机改为小排量自然吸气发动机是其中一种方法,这也是目前市面上主流增程混动技术中,增程器的选择思路。另一方面,电池组也需进一步缩小。当然,这会降低续航里程,而问题也因此而来,当续航里程与燃油车相比优势不足,且纯电动车电池能量密度进一步上涨时,增程混动技术的优势是否明显?或者说是否能吸引那类消费者还未可知。 

    从理想智造公布的结构图看,首款产品底盘中央全部是动力电池组,因此纯电动车型想要获得相近的续航里程势必需要使用能量密度更高的电池,这也将带来成本的上涨。电机能够共用还未可知,另外电控系统势必也需从新开发。三电系统的更改意味着需要从新研发、验证,付出的不仅是人力、物力成本,还有新兴品牌最缺少的时间。毕竟今天市场竞争前所未有的激烈,每天都会有新兴品牌、新车型诞生。

   一方面是大规模量产产品序列,另一方面车和家也在对出行市场布下棋局,即C端服务消费者零售业务,B端服务出行业务。今年3月份,车和家宣布与滴滴达成战略合作。双方将组建合资公司,为共享出行场景定制生产智能电动车。车和家既得到了宝贵的资金支持,同时在激烈的出行市场中还学到了滴滴的经验。

    除此以外,这些投入市场的纯电动网约车可以在更贴近用户的实际使用环境中,对产品、技术进行检测。充电频率以及相关电池衰减情况等数据是尽在实验室中进行模拟所无法得到的,从中汲取经验,改进优化技术,为今后纯电动产品研发提供资料、数据支持,这些意义相比短期盈利对整个品牌的意义更大,这也是此前吉利投资曹操专车的用意之一。

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    因此,即使理想智造暂时没有公布长远车型规划,从合作计划以及平台开发现状,不难看出其今后产品序列同样有大规模转为纯电动车型的可能性。

    最新公布的消息显示,今后其产品线中将包含SUV、轿车,其中7座SUV车型,采用增程混动技术,一定程度上解决续航里程焦虑问题,满足全家长途出行需求。5座纯电动轿车,尺寸5米左右,满足用户城市电动车的需求

总结:

    在传统内燃机因为法规等因素逐渐有被纯电动车取代的当下,以纯电动作为动力总成造车成功的故事已经有了不少成功案例。在这个时间节点下,理想智造反其道行之用增程混动的技术方式,间接达到了减少里程焦虑的目标。从结构上看,增程混动并非研发难度最低的选项,相反在纯电动平台上实现相关功能的技术难度、复杂程度有过之而无不及。当然,现在官方公布资料有限, 我们无法得知更为具体的技术细节,但可以肯定的是今天公布的理想智造ONE对于这个新品牌而言更像是个开始,其技术路线是否会在以后更迭,还需要时间和市场验证。(文 汽车之家 苗帅 唐朝)

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