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纯电与家用,理想做MPV的两个反常识

本文作者:易思琳 2023-11-12 15:58
导语:“汽车,做复杂很容易,做简单很难。”

纯电与家用,理想做MPV的两个反常识

没有人想到MPV会成为车企新的赛场。

除开已经上市的岚图梦想家、腾势D9、极氪009之外,过去一两月内,合创、魏牌先后发布了旗下的首款MPV;小鹏、江淮(联合华为)、比亚迪等都在酝酿推出一款冲击高端的MPV车型,理想汽车也不例外。

不过,和大部分把MPV用作商务用途的车不一样,理想用MEGA瞄准了高端家用纯电MPV市场。

为什么选择家用MPV市场,理想汽车整车制造副总裁汤靖告诉雷峰网,这是理想汽车的战略选择,“企业需要取舍,从家庭用户出发,符合理想一直以来的风格,我们要在家庭的细分市场里做到极致。”

按理说在原有的增程平台上开发,既可以省时省力,也可以解决MPV的里程焦虑问题,理想为什么还要专门为MPV重新开发一个纯电平台?要做纯电MPV,理想是如何兼顾大空间和长续航,作出哪些取舍?

一、水滴形车身:多重考虑下的最优选择

在高端MPV市场里,不缺玩家,但缺一款真正能解决用户需求的爆款产品。

过去豪华燃油商用MPV市场份额一直由别克GL8品牌霸占。

不少商用MPV的车主告诉雷峰网(公众号:雷峰网),之所以会选择别克GL8,是因为有商务需求,在商用车这一行,品牌比产品力更重要。但实际上,这款车的燃油消耗很高。

纯电MPV虽然用户在平时使用过程中能够更经济,但是很多问题没有被解决。

空间是否足够大、续航是否够长、补能体验是否更好,这些都是用户在做抉择的重要指标。但这恰恰是MPV的不可能三角。

在MPV里面,大空间、长续航是天然的矛盾体。

做大空间意味着车越大、越重,车在行驶过程中,为了抵抗阻力所花费的动力也就越高;而长续航意味着,要么做大电池,要么减少车辆重量,无论是哪一种方式,都会牺牲掉空间。

鱼与熊掌不可兼得,但是理想不想做选择题。

理想汽车喜欢用房子类比汽车,提出了车内得房率的概念。所谓的得房率,指的就是车内空间的使用效率。

理想官方说,MEGA的得房率可以达到70.86%,一般同级别车型在65%左右。同样是MPV,MEGA的得房率比极氪009要高、有效空间更大,一位业内人士告诉雷峰网,“因为极氪009更多是为了适配SEA浩瀚架构,而理想则为了纯电车型单独做了一个底盘架构。”

做大空间,意味着大能耗。MEGA净重不轻,重约2.8吨,能耗却是15.9kWh/100km。

之所以MEGA能在保证大空间的同时,能耗比其他家的MPV低,是因为其采用了与行业不一样的水滴头设计。

采用水滴车身的设计,不仅可以把车头缩短,尽可能把更多的有效空间留给车内的用户,还能有效降低风阻。

车辆在行驶过程中有很多阻力,比如有机件损耗阻力、轮胎产生的滚动阻力(路阻)等。但随着车辆行驶速度的增加,空气阻力也逐渐成为了主要的行车阻力。

当一辆车以80km/h的速度前进时,有60%的油耗都可以用来克服风阻,在时速200km/h以上时,空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。

衡量一辆汽车受风阻影响大小的标准是风阻系数,即通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数,用Cd来表示。这个值越大,意味着在同等条件下,汽车在行驶过程中所受的空气阻力越大,那么汽车在行驶过程中需要输出更多的动力去抵抗风阻,能耗也越大。

目前市面上已经有的纯电MPV里面,风阻最低的是极氪009,系数是0.27。而且理想官方公布的MEGA风阻系数却是0.215。

对于传统能源汽车来说,目前国际上认可度较高的说法是风阻系数每降低10%,油耗能够下降3%;而对于新能源汽车来说,风阻系数降低0.02,行驶里程就可以增加3km。

风阻系数的大小和车辆体积成正比,所以一般而言轿车要比大型车如SUV、MPV所受的风阻更小。

而对于同样是大体积的MPV来说,要做到比同类友商受到的风阻更小,理想必须要从形态上进行变革。

从空气动力学角度来说,风阻最小的形态是水滴形,因为水滴前端光滑、后端很小,能完整避免车辆行驶过程中产生的真空形成的拉扯力。

水滴形态,风阻最小,这是行业里的共识。

而在理想之前,鲜有车企会如此大胆,直接把车设计成成水滴形车身,因为外观细长、影响驾驶舒适性,也不美观,和日常人们认知里面的MPV形状相差太远。

MEGA设计师ben表示,“市面上大多MPV的设计仅仅是在做展示,而不是在解决问题。好的设计是用来解决问题的,不是用来做展示。设计成水滴形状,可以最大程度地降低风阻、降低能耗,为什么不做?”

除了兼顾风阻系数的考虑外,Ben继续解释道,“任何一个好的、能被称之为符号的汽车产品都可以用三条清晰的线表现出来。而要变成符号,就得在设计上足够简洁,这就像当年苹果在一堆的按键手机之外创立了iPhone。”

一位业内人士告诉雷峰网,“这辆车的外观已经变成了一种符号,只要开在路上足够吸睛,他就赢了。”

二、缓解补能焦虑:改进超充电池

要保证长续航,降低车身风阻是一个办法,最重要的还是电池。

理想官方称,MEGA的电池是102度(kWh),续航700公里,而同样是100度电池版的蔚来ES8,续航却只有565公里。

目前MEGA上搭载的电池是麒麟电池,行业内不止MEGA使用了这一架构,同类MPV里面极氪009也用了麒麟电池。但是极氪009WE版本是116度电,官方续航是702公里。

电池大并不能完全缓解补能焦虑,还是得在超充上做努力。理想官方表示,MEGA可以实现“全球最快的充电速度”,而要做到充电速度更快,既需要让电池达到峰值5C充电倍率的同时,还需要保证电池能一直保持长时间的超充快率。

充电倍率单位由"C"来表示,简单来讲,几C就是在几分之一个小时内将电池充满。现在市面上广为人知的4C快充可以在15分钟内将电池充满,而理想的5C则可做到12分钟。

单纯地去提升电池充电倍率并不难,难点在于要达到高的充电倍率需要以牺牲其他性能指标为前提。举个例子,宁德时代2017年推出的4C倍率电池,在原来的2C的基础上充电倍率是提高了不少,但是牺牲了能量密度和续航里程。

如何在保持高充电倍率的同时,还能不牺牲能量密度和续航里程,理想和宁德时代改进的方式是:改进电芯里面的材料,让电流更快地传递。

在动力电池里,锂离子在正极和负极间穿梭形成了电流,要提高充电速度,就是要让锂离子在电池里面穿梭的越来越快。

理想汽车动力电池副总裁柳志民解释道,限制充电速度的核心瓶颈在于锂离子嵌入负极的速度、锂离子穿过隔膜的速度,以及锂离子穿过材料界面的速度。理想和宁德时代一起开发的5C超充电池则在石墨、电解液、隔膜等关键材料上一一做了改善。

而如果要维持500kW以上的超充功率,很关键的一点还有温升的问题。电池在大电流、长时间的充电条件下,温度升高会非常明显,电池会因为过热问题而被限制充电功率。

让电池达到峰值倍率还不够,还需要让电池一直保持超充功率。

如何保持?

理想和宁德时代的解决方案是在降低电芯在充电过程中的发热问题同时,提高电池系统的散热。

要降低电芯的发热,便需要降低电芯的电阻。电阻越大发热越高。如果这方面没有做好,电池短时间内可能会达到500kW,但是只要电池温升,充电速率便会马上下降,从而不能达到12分钟充电500公里的水平。

柳志民称,最开始研发的电池内阻在0.5毫欧,但是要在保证能量密度和寿命等综合指标的基础之上,把内阻降到0.3毫欧。

双方的团队联合对电芯内阻做了精细拆解,对电子的传输路径、电芯内部材料都进行了改善。改善的结果是,5C超充电池的产热功率降低了25%,电池充电时的温度降低了7度。

减少电池本身的发热问题还不够,双方还改善了电池包之间的散热问题。

传统电池里面的散热方案是将用于冷却的液冷板放置在电池包下面,但理想的解决方案核心在于扩大液冷板和电芯的接触面积,在底部液冷板之外,于每排电池中间又多放了一层液冷板。MEGA上面共有33排电池共193个电芯,但是液冷板有36个。

方案改进之后,电池的受热面积扩大了5倍,热阻降低了5%,最大散热功率达到了16kW。

由此,MEGA才能实现充电12分钟充电500公里。

在提升充电速度之外,还需要做好充电安全,而理想则从设计、制造和使用上都做了优化。

举个例子。

在机电产品中,热失效是最常见的一种失效模式,因为电流过载,局部空间短时间内通过较大的电流,会转化成热,热度不易散热会导致局部温度快速升高,导致单颗电芯无法工作,轻则单颗电芯起火,重则引起整块电池包的起火,给用户带来人身安全威胁。

国家对电芯的热失效安全是到25摄氏度、水冷系统正常,且5min无明火,给用户留足逃生时间。业内做得比较好的公司的标准是电芯温度到了25摄氏度时,水冷系统正常,且无明火。

而MEGA中所采用的电池安全标准是50摄氏度高温,水冷系统不工作的前提下,要确保无明火。

在纯电车型的电池这一关键零部件上,理想和宁德时代都投入了不小的资源。

理想内部在2020年启动了电池的“曼哈顿计划”,和宁德时代一起投入了超过1000多名研发人员(其中博士有70人),开发周期长达38个月,在2021年才完成架构开发,2022年展开全方位的测试验证,到2023年,理想-宁德时代麒麟5C电池开启了量产。业内车企研发电池的项目投入,一般成员不超过50人、研发周期不超过18个月。

正因为双方都投入了不小的精力,这才导致用宁德时代麒麟电池的车企不少,但充电能力、极限功率却差异很大的情况。

革新者还是搅局者?

在MEGA之前,车企MPV形状基本上延续了丰田埃尔法的外观,而理想则做成了水滴形、子弹头车身,被网友戏称为公路高铁。

这一形态也引起了不少争议。有人说MEGA是搅局者,因为这款车不像是一辆正常MPV的形态,也有人说MEGA是革新者,正在引领行业“去埃尔法化”——“谁规定了正常的MPV必须做成像埃尔法?”

2007年,手机行业里普遍都是有实体键盘的手机, iPhone成为第一批去掉实体键盘的手机,并引领了新的潮流。

对于当时的手机界而言,iPhone是划时代的引领者者;而从整体行业发展角度来说,是iPhone开启了智能手机交互的新方式,iPhone对行业来说是革新者。

一位业内人士锐评:“乔布斯在开发iphone4的时候他也不知道自己一定会赢,要么死,要么赢。”

MEGA对于理想汽车的意义也是如此。



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