理想智造 ONE,是如何做到「没有里程焦虑」的?

· Oct 18, 2018

从 2015 年 7 月成立至今,李想的车和家终于迎来了自己的第一场发布会,他们的增程式智能电动车「理想智造 ONE」今晚正式发布。

如果给新造车团队推出的电动车产品列一个期待值榜单,这辆车应该在我这儿应该能排到前三。

原因很简单,首先,这个车是由号称「超级产品经理」以及「国内最资深特斯拉车主」的人做出来的,其次,它所采用的增程电动方案,在国内新造车团队里也是绝无仅有的。WechatIMG2921

WechatIMG2917 WechatIMG2920WechatIMG2923我们重点关注的也是这套增程电动系统,而要想彻底弄明白它,需要花费不少的认知成本,所以在以下内容里,我们试图从技术和使用体验的角度把「理想智造 ONE」的增程工作原理解释清楚。

什么是增程电动?

你可能听过强混、弱混、插电混动、混动这些概念,但什么是增程电动呢?

一般来说,混动车一般都有一颗发动机,以及数量不等的电动机,按照工作方式不同,又可以分为串联、并联、混联三种。而我们常见的混动车,其实采用的都是并联或混联的构型。

而串联呢,顾名思义,虽然车里会有内燃机,但是它并不会直接驱动车轮,而是通过发电机,将内燃机工作的能量转化为电能,通过电机驱动汽车。而这个内燃机,在增程电动车里被叫做「增程器」。

另一方面,像纯电动车和插电混动车一样,增程式电动车也会搭载一个容量不小的锂电池组,储存在电池组里的电能,也可以释放出来,通过电机驱动车辆。

李想自己在微博上是这么解释增程电动系统的优点的:它是一个超大容量的「第二电池组」,重量更轻(整个系统包含增程器、减速器、发电机、进排气、油箱等不到 200 公斤),成本更低,没有充电的焦虑,冬季几乎无衰减。

我更愿意把增程式电动车列入纯电动车的范畴。而你也可以这么理解:增程电动车基于电驱平台打造,而我们常见的混动车,是基于燃油车平台打造的。

(但也有不那么严格遵守「规矩」的,比如别克 Velite 5,虽然它也是一辆增程电动车,但是这辆车里的发动机,在某种情况下却也可以直接驱动车轮……)

理想智造 ONE 的增程系统好在哪?

在我看来好处有两个,一是是能提供纯电动的驾驶体验,二是可以在一定程度上消除里程焦虑。

第一点比较好理解,因为理想智造 ONE 任何时候都是纯电驱动的,电动车相比燃油车在驾驶体验上的那些优势,这辆车也都具备。如果不加油,你完全可以把它当做一辆纯电动车来用,电池没电了就插电充电。如果把增程发电系统拆掉,它也是一辆完整的纯电动车。WechatIMG2926

第二点才是重点。我上面的用词是「一定程度上消除里程焦虑」,但理想智造 ONE 的最大卖点是「没有里程焦虑」,这有什么区别?仅凭一套增程系统,真的能消除里程焦虑吗?

我一直的观点是,在「里程焦虑」这件事里,焦虑的并不是续航里程本身,而是在焦虑能源获取的不确定性。

那么理想智造 ONE 是怎么解决里程焦虑的?

驱动增程电动车的电是怎么来的?前面已经说了,一种途径是通过电池组,一种途径是通过内燃机发电。

用图来表示,应该是这样的:

屏幕快照 2018-10-18 下午9.04.17

所以理论上来说,就算电池组里没电,也可以仅通过加油的方式来保证车辆的运转。因为只要有油,增程器就能运转,它就能持续发电,车子就能往前走。

这么说有点像插电混动对吧?开过这种车的同学应该都懂:就算一辈子不给电池组充电,仅靠加油,发动机也可以一直驱动汽车,而且永远没有里程焦虑。(当然这种骚操作的缺点也十分明显:NVH 不好解决,费油,驾驶体验仍然是油车那一套。)

在「消除里程焦虑」这件事上,理想智造 ONE 有点像插电混动车的逻辑,只不过在这辆车上,你加的油最后会转化成电。

而另一方面,你也可以像使用纯电动车一样,给它的电池组充电,方式是直流快充或交流慢充。

下一个问题:既然增程电动可以消除里程焦虑,为什么它没有成为主流呢?

增程电动车虽然在市面上少见,但也不是没有,比如宝马 i3 增程版、日产 Note e-Power 版等等。

虽然和理想智造 ONE 一样都是增程电动车,但三者的增程动力系统有不小的区别。

宝马 i3 增程版的电池组容量 33kWh,增程器是双缸 0.65 升自吸,增程器功率 28kW,能源补充方式是慢充+加油,油箱容积 8 升,实际可加油 7 升,通过软件解锁的方式可以实现加油 8 升。Note e-Power 采用的是 1.5kWh 的电池组,增程器是 58kW 的三缸 1.2 升自吸,能源补充方式是加油,油箱较大。

所以这二者都有一些缺点,也没有完全解决里程焦虑问题。

i3 的问题在于,第一,不能通过直流快充的方式高效率的给电池组充电,第二,油箱过小,也就意味着无法通过增程器增加太多续航里程,对于长途旅行来说需要极频繁的加油,如果在耗光 7-8 升油之前找不到加油站,就可能趴窝。第三,增程器功率太小,不利于高速行驶场景下的增程。

而 Note e-Power 的问题在于,电池组容量太小,并且不能充电,增程器功率会制约整车性能。

这两台车的共性是,更适合城市通勤,高速、长途体验不好。

我相信,车和家的产品经理和工程师在研发之初,就意识到了以上这些现有产品的缺陷。于是,理想智造 ONE 的增程系统,采用的是大容量电池组+大功率增程发电系统的路线。

而在技术层面能支撑起这样的设计是因为,它有一个从零开发的增程电动车底盘,有充足的空间放进大电池组,放进前后双电机,而目前市面上的增程电动车,不具备这样的先天基础。

它的电池组容量是 40.5kWh,可用 37.2kWh,油箱 45 升,而增程器使用的是由东安提供的一台三缸 1.2T 机器。

同时,采用了双电机四驱的形式,电机总功率 240kW(326 匹马力),530 牛米,其中前电机 100kW,后电机 140kW。动力性能相当于目前主流的 V6 发动机,百公里加速 6.5 秒。

按照官方公布的数据,电池纯电行驶里程 180 公里,综合续航 700 公里。屏幕快照 2018-10-18 下午9.16.34

可以这么说,理想智造 ONE 的增程系统,针对中国电动车用户的实际需求和痛点做了有针对性的设计,李想说过的一句话可以解释他们这么做的原因:「如果要让产品获得更大销量,覆盖更多用户,就必须解决里程焦虑问题,否则只能变成小众产品。」

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当然,增程电动只是他们的技术路线之一,为了解决里程焦虑,他们另一个发力重点是 200kW 快充。第二款面向 C 端市场的大型轿车,就是采用高功率快充技术的纯电动车,而非增程电动。

理想智造 ONE 还有一个附加优势:由于有增程系统存在,所以相比于常见的纯电动车,它可以有更多办法来解决冬季续航缩短以及热管理的问题。

简单来说,增程器工作所产生的余热可以被用来加热电池组,同时给座舱内提供暖风。

车和家产品管理相关负责人张骁告诉我们,这套热管理系统有三套液冷机构,一套贯穿整个动力系统,一套是空调系统,还有一套电池组热管理系统。这三套液冷系统通过阀体进行控制,可以两两相通,也可以全部打通,以此保证热量的利用效率最高。屏幕快照 2018-10-18 下午5.21.54

按照车和家的测算,在零下十度时,理想智造 ONE 的里程衰减约为 5%,普通纯电动车约为 30%。

理想智造 ONE 的增程系统总体控制逻辑是怎样的?

因为完全是纯电驱动,所以这套控制逻辑相比其他混动车来说要简单一些,主要有这么几个原则:

1. 在电池电量充足的时候,增程器尽量不启动,此时能量链是电池组→电机。

2. 电池电量永远不会被耗尽。

3. 电池电量不够时,增程器启动,发出的电力优先供电机驱动车辆,也就是说,此时能量不经过电池。这一点比较关键,相当于「直驱」,可以避免能量链条过长带来的能量损耗。

4. 需要急加速时,电池和增程系统会同时输出电力给电机,不管电池组有没有足够电量。

5. 增程器启动情况下,在满足动力需求之后,发电机的剩余电力才会被储存到电池组里。

当然,整套系统的逻辑远没有上面所说这么简单,除了这几个基本原则之外,还有一些更细节的控制策略,以后我们有机会再说。

日常使用这辆车的成本如何?怎么用?

如果用一句话来概括,就是「该充电充电,该加油加油。」

如果有充电条件,不管是自己的私有充电桩还是公共充电桩,那么最好给它充电,当做一辆普通电动车来用。一辆车的大部分使用场景还是城市通勤,40 度左右的电池组提供 180km 的纯电续航里程,对于大部分人的每日上下班通勤来说都是够用的。如果每天都是市内通勤,并且每天都能充电,基本上很少有用油的机会。此时能耗表现是最好的,使用成本也是最低的。

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如果没有任何充电条件,完全靠加油来用这辆车呢?

在市区中低速行驶时,其实这辆车的理论使用成本还是要低于同级别汽油车,原因是,纯电驱动的车相比燃油车在中低速更有效率优势。如果频繁堵车,电驱动的优势就很明显,而耗油让增程器发电,基本是用多少电就发多少电。车和家给出的市区油耗是百公里 5 升左右。屏幕快照 2018-10-18 下午9.17.13

这里还有个问题:增程器烧油把能量转化为电能驱动车辆,普通汽油车烧油直接驱动车辆,这二者到底哪种方式效率更高?

这涉及到发动机热效率曲线的问题,一般来说,汽油发动机在 2000 转左右时的热效率最高。

因为增程式电动车的增程器只用来发电,所以它的控制逻辑和用来驱动车辆的发动机并不一样,也不应该一样。事实上,理想智造 ONE 的 1.2T 增程器也没法直接放到别的车上当发动机来用,而是要做改动。作为增程器来用的发动机,可以被调校得更适合增程器的工作工况,并且控制它在热效率最高的转速区间来发电。

而高速、长途行驶呢?

对于用户来说,可以在高速公路服务区用快充补电,但是效率不高,比如你花半小时把电池组充入 80%电量,但是它的高速工况纯电续航并不长。

所以如果跑长途+高速,加油增程是更有效率的方式。而这个时候,如果电池电量已经不多,能耗就要比同级别燃油车更高了。官方数据,完全依靠加油行驶,高速工况油耗在 10 升左右。这里所谓的「高速工况」,采用的是工信部标准,同标准下,宝马 X5 35i 的油耗是 7.9 升。这也是这套增程系统的缺点之一,和燃油车不一样,它并没有变速箱。

另一个问题:作为用户,可以自己调整增程器的介入时机吗?

理想智造给出的方案是,现阶段他们会预设两个增程器介入点,一个是比较早介入,适合长途行驶场景,一个是比较晚介入,适合纯电行驶场景。而长期来看,我觉得他们应该会提供更多的设置可能性。

NVH 如何解决?

因为增程器不直接驱动汽车,所以在 NVH 方面,只需要考虑抑制增程器本身的震动和噪音即可,相对来说,这要比燃油车的 NVH 更好做一些。按照李想自己的说法,「理想智造 ONE 的 NVH 能达到纯电动车的水平」。不过,我对此持保留意见。

哦对了,还有一个比较重要的问题:这辆车能享受到什么样的新能源政策?

在北京,它目前不能用新能源指标购买,而在全国大部分城市,对它还是比较友好的。

好了,最后想说的是,世界上应该没有任何一套完美的驱动系统方案,理想智造 ONE 的这套增程电动系统,也并不完美,比如它虽然解决了里程焦虑,但是高速油耗的控制还是不如同级别燃油车里比较高级的动力总成,比如宝马的 3.0T+采埃孚 8AT。

但是从另一个角度来说,它的优势也同样明显,如果你有充电条件,如果你不经常跑长途,那么它的整车使用成本会极低,并且有很好的纯电动体验。

所以在我看来,这辆车并没有只把纯电动车当做竞品,它也想从燃油车用户里切一部分蛋糕。

在下一篇文章里,我们再来聊聊它的智能化部分。

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