12.07 理想ONE增程的“不理想”探讨

2018年下半年国家规定出条了增程式电动车已正式归属于新能源电动车行列,条例一出,各大主机厂争相忙碌于增程器产品的规划和开发,但开发需谨慎,想好了再做,不要盲目跟从,要保证开发出的增程器产品具有量产产品的竞争力,要能够开发出优秀的增程器汽车产品,这才是目的所在。话题不要扯远了,回归主题,随着理想增程ONE产品在2019年上半年上海车展推出展览,理想增程可谓光芒四射,集万千宠爱于一身,就连第一汽车狂人李老板都竖起了大拇指!

理想ONE增程的“不理想”探讨

李书福的这一举动着实让造车新势力的理想受宠若惊,理想增程ONE更是加快了推进步伐,试乘试驾、汽车专业官方测试、各大媒体争相报道,千里河山一片大好的景象。大家都在说理想增程ONE的优点,都在体现理想ONE各个方面的好处,但这里我要剖析一下理想ONE的“不理想”之处,存在的缺点以及隐患问题。

让我们先了解下理想增程ONE这款车型的相关信息,理想的车型是高端的大SUV定位,基本与宝马X7、奥迪Q7等车型同一级别,在价格上也接近40万,国产车中可谓是超高端价格品牌定位。如图1和图2所示,展示了理想ONE增车、动力、电池等相关参数配置,从配置参数看,无不显示该款车型的“高、大、尚“。

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图 1 理想ONE基本参数

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图 2 理想ONE动力配置

高车重,2300kg的整备质量,显示了该款车型的大SUV定位。

大电池电量,40.5kW.h大电量电池,体现了大距离纯电续航里程(纯电续航180km,总续航里程700km以上)。
大电机设计,前后分别加装一个电动机,240Kw/530Nm的大马力动力配置,一定会给出超级加速的推背感。
硬朗流畅的造型+高端价格定位,对标特斯拉、宝马、奔驰、奥迪等高端品牌,时尚感觉应运而生。
经过以上展示,各位对理想增程ONE一定有了初步的印象,而且应该是很不错的产品这样的感觉。那下面进入今天的正题,在此我就为大家仔细分析和深入解剖一下理想ONE的不理想之处。
分析问题之前,首先非常感谢我们的团队成员之一的第一大帅哥任工,感谢他一起探讨和分析理想增程一些问题所在。理想ONE的不理想都有哪些呢,开始了列举了!如若各位专业人士对我的分析和观点存在异议,欢迎来辩,技术就是越辩越明。为明确体现不理想之处,还是按照使用的汽车各个工况来进行说明。
1. 国家法规循环工况WLTC下的不理想
通过分析,在整个WLTC循环过程中,发电机的最大输出功率为52kW,等同于增程器的最大输出为62kW/4000rpm,增程器的瞬时输出功率能满足WLTC的瞬时功率要求。分析该工况合理性与否之前,请先看下匹配理想ONE增程的用于充电的发动机相关性能参数,该款发动机是DAM12TD发动机,东安最新开发的1.2L缸内直喷增压机型,该款发动机采用了全铝、双VVT、高压直喷技术,最大功率达到了105kW,最大扭矩达到220Nm,三缸高性能发动机,最低油耗率为241g/kW.h,折合发动机最高热效率34%。该款发动机的map见图3所示。有了发动机万有MAP,那再进行详细说明就非常明了了。

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图 3 1.2TD发动机map


1.1不理想问题ONE:WLTC循环工况下某些点发动机充电转速过高
WLTC循环工况,最大的电动机输出功率为52.5kW(见图4),为高速加速工况,那算一下发动机充电功率为:52.5/0/9/0.96=60.76kW,图3红星处就是此时充电点,4000rpm的转速,可以说转速相当高了,这就是不理想的问题点。转速达到较高水平,就会带来NVH一些列的问题,我在增程课程中也提出过转速选配问题,我认为,一款成功的好增程产品一定要保持转速基础的原则和标准,常规工况充电转速2500rpm以下,极限工况充电功率也要小于3000rpm,这个是转速极限。为什么这样说呢,大家都知道,我们在驾驶燃油车辆时,发动机转速运行基本小于2500rpm,此时的振动噪音还可以接受,但车速加大或者急加速,转速升高到4000rpm时,那种噪音振动就很难忍受了,如图5所示,2500rpm增加到4000rpm,噪音增加了近10dB(A),相当于能量增加了3倍,这样的NVH问题是很难采用后续改进手段来解决的,毕竟源头太高了。

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图 4 WLTC循环工况车速/电功率

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图 5 振动噪音测试结果


1.2 不理想问题TWO:发动机效率较低,总体充电效率较低
该款发动机最高效率34%,但能够形成高效区域的效率仅32-33%(红色运行线),如图6所示。即使运行工况点在这个效率区域就是对应这个效率水准,那非常规工况效率会更低。那算一下总体充电效率:0.32*0.96=0.3(发动机至发电机一级齿轮传动),如果再给电池充电,电池效率按0.9计算,那总效率仅为0.27,这是是最高效点,而其它工况效率只会更低。WLTC循环预测得到B工况油耗为7.2L/100km(WLTC)和6.3L/100km(NEDC),目前执行NEDC循环,拿到1倍补贴要求油耗6.16L/100km,不满足要求,所以该款理想ONE车型只能拿到0.5倍补贴(限值为6.7L/100km),而且油耗余量不大,考虑整车一致性问题,补贴堪忧。虽然理想ONE走的是大电池路线(续航大于80km),可以采用纯电限值来拿到部分补贴,但电池增加的成本较大,远远超出补贴额度,而且目前补贴退步较大,未来的产品定位还是要实现真正的节能减排才是正道。

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图 6 1.2TD发动机效率map


1.3 不理想问题THREE:理想ONE高速超级费油
高速行驶下理想增程ONE油耗也要15L/100km,这种结果何来节能之说?而且耗油是相当恐怖的。高速形式4000rpm,发动机发电功率62kW,此时油耗率接近260g/kW.h,那来算一算百公里油耗是多少?
油耗量

=45*247=11.12kg/h=11.12/0.75=14.82L/h(120km/h对应发动机的45kW充电功率);
车速就按120km/h来计算,那理想ONE在这种车速下行驶100km需要使用油量为=100/120*14.82=12.35L/100km;
那140km/h的情况下呢,使用油量达到了15.4L/100km,真的是超级费用,不算不知道,一算真的下了一大跳!理想ONE这种车型定位,高速开个120km/h-140km/h真的是再平常不过的事情了。
种种结果显示,理想ONE效率较低,主要是发动机效率过低,整车质量过大,电池充电损失,这样的增程产品何谈节油之说呢?增程的架构到底适合不适合大型、大重量SUV需要企业国家去深思熟虑,增程不是万能的,我认为增程方式更适合中小型车辆上使用,应根据车型选择最合适的新能源方式!再次强调国家应该认清新能源节能减排的根本,能够推出适合中国国情、适合中国技术、老百姓用得起的节能减排车辆。各大企业,尤其是互联网造车新势力,车就是个使用工具,尤其是广大群众用车,要真正的做到节能减排,而不是把节能减排做成了噱头,做成了形式而已。


1.4不理想问题FOUR:电池电量过大,成本过高
理想ONE增程电池电量为40.5kW.h,电池总价超过5万块,电池电量过大,造成电池成本过高,理想ONE这么大的车型,增程式真的合适吗?如果采用双电机混动、或者采用并联式单电机混动,同时匹配高效发动机,采用小电池,这样的技术路线会更适合。目前电动车很多产品为了解决续航里程都在更改为增程结构,增程结构国家在全面推广,鼓励各大企业技术开发、研发投入,我觉得各个企业不要跟风,不要盲从,做适合自己车型的产品,做适应于市场的产品。国产车最大的、第一的问题还是成本问题,抛开成本去谈车,都是雾里看花,成本价格问题一定是理想ONE即将面临的窘态。
2. 匀速行驶工况下的不理想
从最低车速10km/h一直到最高车速为140km/h,得出增程器发电机功率,发动机提供的功率、转速工况,对其进行详细列出。
2.1 不理想问题FIVE:140km/h行驶,发动机转速达到4000rpm
理想ONE增程在匀速行驶状态下,车速达到140km/h时增程器功率达到57kW,如图7所示,考虑到其它用电负载5kW,用电量最大为62kW。

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图 7 增程/驱动电机功率


增程器发动机需要发出57kW功率为电动机提供电量,考虑到空调以及其它用电设备,附件功率预估5kW,那发动机需要发出的总功率达到62kW(理想公布的发动机极限发电功率),此时对应的发动机转速为4000rpm,如表1所示。

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当然,如果要发出62kW的功率,也可以转速降低,例如转速为3500rpm,那此时发出62kW对应的扭矩为62*9550/3500=170Nm,接近3500rpm的全负荷,转速降低了,但负荷提高了,同样提升了发动机振动NVH强度。我认为最佳的使用负荷最高要控制在60%以下为最佳。这是正常形式工况整车具备较佳舒适性的标准要求。

2.2 不理想问题SIX:更高的车速(大于140),发动机转速/负荷会更高或自动降低车速
车速更高的情况会怎样,当然需要更高的发电功率,那就需要更高的发动机转速或者负荷,否则只能降低车速了,车速会掉下来,好可怕呀!


也许会有人提出异议,这么大的电池还在,电池可以使用呀,当然理想ONE的大电池的确起到了这样作用,但我分析的当然是特殊工况,长时间高车速行驶电池处于馈电状态(例如电池总电量40度,50%的SOC,30%SOC为安全红线,那电池能够发挥的电量为40*20%=8度,170km/h车速下,电功率需要80kw,8度电的电池可以支持时间为8/80*60=6分钟),如果170km/h车速运行,电池也就辅助6分钟,这种情况下如果保持这么高的车速就要发动机发挥85kW的功率,基本接近5000rpm转速了,发动机这么高的转速,肯定在嘶吼、在咆哮了!也可能有些读者会说,170km/h开车,驾驶者疯了?理想ONE车型定位是媲美奥迪、宝马、奔驰大SUV车型水准,170km/h车速算是很平常水平了,国外这些车型设计都是200km/h以上水平,如果这样真不知理想ONE如何应付(谁让你定位那么高,买车者也会追求这种使用驾驶快感也是理所当然的)?以上高车速工况下存在的NVH问题是必然的,发动机效率也是必然很低的,高车速的形式增程ONE油耗会异常高。这也是增程式车型通病,所以这种工况其实更适合混动,发动机发挥机械驱动的高效极致。


3. 爬坡工况下的不理想

理想ONE满载应该可以达到2800kg,如果限值发动机发挥最大功率62kW,限值发动机负荷和转速,那车速对应的爬坡度如图8所示。

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图8 车速坡度关系图


3.1不理想问题SEVEN:3%纵坡车速不够,驾乘感受到影响
按照中国公路设计标准,最高时速120km/h的高速公路最大纵坡为3%,而理想ONE在连续3%纵坡下,要保持电量平衡,最高车速仅在100km/h左右(理想公布发动机最大充电功率62kW)。达不到严苛的公路标准坡度要求。
若是此时SOC较低,则系统为防止电量近一步下降,需要对车辆进行限功率运行。
若此时SOC高,电池将可以提供一部分电量用以满足120km/h的速度需求,甚至能在该速度下保持一个较强的加速度。
这样就会出现一个问题,就是高低电量下,整车的性能不同,驾驶者容易对车辆的动力性能估计错误而发生意外。虽然此类问题发生几率不高,但如何避免应是一个主要问题。
3.2不理想问题EIGHT:长距离大破道发电功率不够
另外在长距离大坡道如高强度盘山公路,行车时,车速过快也会导致发电功率赶不上用电功率的情况。理想也推荐在长途行车中,选取70%电量开启增程器的模式,可能原因也是避免该状况的发生几率。但是作为驾驶者是否选取70%,何时选取70%,很多驾乘者难以准确判断,所以我认为这个选择是对于特殊问题没有解决的一个很蹩脚的措施方法,目前汽车市场处于电气化、智能化越来越发展的时代下,此举有些不入流。


4. 加速工况下的不理想
加速工况考虑法规要求的加速状态和实际使用某些加速工况状态,尽量体现使用的正常工况和特殊极限工况,要充分体现出该款整车各个工况加速下的性能水准和问题所在。
4.1不理想问题NINE:发动机发电功率太低,全加速状态发电功率储备太小

从0起步开始,一直加速到140km/h,可以看出如果电池电量不损耗或者电池没电状态下,全加速状态,车速达到10几就把发电功率全部消耗掉(如图),车速这么低,如果真正遇到这种特殊工况,如果电池电量处于馈电,那如何实现实现车辆加速需要关注和考虑。两个驱动电机总功率240kW,有效用电功率也就50几千瓦,这么大的功率差距如果能够运行正常,必须靠电池电量补充,需要补充的电池电量比较低,但是一定要排除电池馈电异常状态,在此建议理想ONE应该增加发动机发电功率,减少电池电量,这样的配置反倒觉得更加合理。

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4.2不理想问题TEN:电池为主要角色,对电池依附较大,发动机转速负荷太高
加速过程中,车速70多就要使得电动机功率达到峰值功率240kW,这样电池必须提供足够电量来进行加速使用,电池不允许出现异常问题和电量不足,70km/h以后如果电池电量损耗保持不大状态,那就要求发动机持续高功率发电,持续工作在4000rpm的高转速高负荷的恶劣NVH状态。

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以上理想ONE的“不理想”问题,有的是真实存在的事实,有的是预测的大概存在的问题,需要进一步整车验证测量,但每个问题点都是有理有据,我想即使目前没有确定的问题也是存在极大可能性,“不理想”问题不容争辩的事实,真实存在的问题归纳为以下几个类别和方向:
1. 使用的发动机过小,发动机转速或负荷过高,NVH问题是无法避免的;
2. 使用的发动机效率太低,整体充电效率大幅度下降,没有节能减排竞争力;
3. 高速超级费油,理想ONE这样的车型高速的增程意义何在;
4. 整车成本过高,定位品牌与价格还是存在一定差距,需要长时间时间来熔炼、锻造,但市场会给予这个机会?
5. 理想ONE某些工况的需要提升安全措施,策略、匹配提升合理性(70%电量开启增程器的模式设置不符合大众驾车习惯,这个应该放于策略中自动切换)


理想ONE车型的推出掀起了中国增程式电动车的惊涛骇浪,宣传推广实属正常之举,但与此同时必须匹配一个完美具备高度竞争力的产品,理想ONE还是存在很多的“不理想”,需要企业静下心来要一个个解决,革命还不成功,理想还要努力!好的产品一定是产生于合理的产品规划、准确的匹配选型、高超的技术水平、丰富的实践经验、深厚的企业底蕴,最后呼吁各大主机汽车厂技术没有捷径,更不能弯道超车,同时也深深的希望国家能够给与正确的引导,能够为好的技术产品提供大力支持!


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