划重点
01中国新能源汽车市场蓬勃发展，但北方地区冬季续航里程短、充电耗时长等问题仍然存在。
02低温下，电池化学活性降低、电阻增大，导致续航里程明显下降。
03为此，理想汽车采用双层流空调箱设计降低采暖负荷，自研创新热管理系统架构。
04同时，通过降低电芯内阻水平，提高电池低温放电能力。
05除此之外，理想汽车还研发了ATR自适应轨迹重构算法和APC功率控制算法，提升电池的低温放电能力和电量估算准确性。
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图片系AI生成
新能源汽车产业蓬勃发展，中国已经确定连续10年成为全球第一大新能源汽车产销市场。
然而，如果从不同省市的渗透率来看，仍然存在较大的差异。气候温暖湿润的南方对于新能源汽车(尤其是纯电动汽车)的接受度远高于严寒的北方地区。
根据易车榜发布的《2024年9月各省新能源汽车渗透率排名》数据显示，渗透率高于50%的省份一共有15个，其中南方省份占据9席，占比为60%；渗透率低于50%的省份一共有16个，其中北方省份占据10席，占比62.5%。
这一数据背后也是中国新能源市场发展的薄弱点——新能源汽车尤其是纯电动汽车如何战胜漫长的冬季？比如续航里程短、充电耗时长等问题。
低温续航为何“拦腰砍半”？
“-7℃下，低温续航只有常温续航的55%。”
这是理想汽车整车电动产品负责人唐华寅在近日的一次分享中展示的一份内部研究数据。
至于损耗的45%，最大部分在于驱动负载增加。比如冬季空气密度提升，行车风阻增大、冬季胎加上胎压变低滚阻增大，以及在雪地、湿滑路面行驶更容易有频繁加速减速甚至急刹车的驾驶行为。
上述数据显示，低温下材料物理特性的变化，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导致效率降低2%，以及卡钳和轴承的拖滞阻力也会增加50%。
图片系现场拍摄
其次，在冬季续航的下降中，空调消耗占比15%。在寒冷天气中，为了保持车内的温度，车主需要开启暖风空调等设备。这些设备的运行会消耗大量的电能，减少车辆的续航里程。
其中，座舱加热是耗能“大户”，所以空调及其背后的热管理系统的效率，是开发电动车时优化能耗的重点方向。
除了需要考虑采暖，冬天在车内开空调还有一个考虑是避免起雾。车内的湿暖空气遇到冰凉的玻璃，很容易起雾。一个通常的解决办法是开启空调的外循环，引入车外干燥凉爽的空气进行除雾。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，势必会带来空调能耗的增加。
此外，电池损耗占比10%左右。 锂电池工作的原理放是由负极的锂离子通过电解液游离，穿过电池隔膜，运动回正极的过程中产生电流。回正极的锂离子越多，放电容量越高。低温环境下，电池的化学活性降低，电池内部的电阻增大，导致电池能够释放出的电量减少，使得车辆的续航里程明显下降。
种种因素结合起来，也就不奇怪为何电动汽车在冬天里打折如此严重了。
节流：降低采暖负荷
针对冬季车内采暖所造成的负荷，理想汽车采用了双层流空调箱的设计加以解决。
所谓双层流空调箱，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。
图片系现场拍摄
空调箱的创新以外，为了应对冬季不同场景，理想汽车对热管理系统的架构也进行了自研创新。比如冬季早晨通勤时的冷车启动场景，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。因此，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。
做到热管理场景覆盖更全之余，理想汽车还对零部件做了设计，减少热管理系统本身的热耗散。
据唐华寅介绍说，理想MEGA的热管理集成模块，将泵、阀、换热器等16个主要功能部件集成在一起，大幅减少零部件数量，管路长度减少4.7米，管路热损失减少8%。
开源：减少“放电折扣”
电池作为新能源车的核心部件之一，针对“温度越低，‘放电折扣’越大”的问题，理想汽车则是通过降低电芯内阻水平来解决。
理想汽车对电芯内阻构成进行了分析，拆解了三个层级共17项内阻成分，再针对每一项内阻成分进行优化可行性分析。最后，通过采用超导电高活性正极、低粘高导电解液等技术，将MEGA 5C电芯的低温阻抗降低了30%，功率能力相应提升30%以上。如果放到整车低温续航测试工况来看，这意味着内阻能量损失减少1%，电池加热损耗减少1%，整体续航可以增加2%。
此外，许多电动车用户在用车时都曾遇到过电量估不准的困惑：明明仪表盘上显示还有电量，却突然发生失速、甚至“趴窝”的情况。
唐华寅表示，根源在于磷酸铁锂电量估不准，主要原因是校准机会少。
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。为了解决这一困扰，许多车企建议用户定期将电池充满，用于校准电量。
然而，这样的做法并未从根本上解决磷酸铁锂电池电量估不准的问题。特别是对于增程或插混车型，用户的驾驶习惯使得电池充满的机会更少，因此电量校准变得难上加难。
针对这个问题，理想汽车研发了ATR自适应轨迹重构算法，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。即便用户长期不满充，或者单纯用油行驶，电量估算误差也能保持在3%至5%
目前该算法已经在理想L6车型上应用。据悉，理想L6在低温场景下使用时，相比于传统算法放电电量提升了至少3%。
提升电池的低温放电能力的同时，为了保证电池寿命，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。但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。
对此，理想汽车推出了自研的APC功率控制算法，通过电池电压预测模型，实现了未来工况电池最大能力的毫秒级预测。
在新能源汽车渗透率超过50%的当下，车企想要获得更多增量就需要更深入地研究如何提高电动车在极端天气下的可靠性与实用性，当新能源汽车到达续航、充电等方面的体验都继续得到更多改善的时间点，或许我们会看到下一个行业的爆发点。
（本文首发于钛媒体App，作者｜韩敬娴，编辑｜张敏）
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