理想ONE增程的“不理想”探討

作者:大彥

來源:IND4汽車人APP

2018年下半年國家規定出條了增程式電動車已正式歸屬於新能源電動車行列,條例一出,各大主機廠爭相忙碌於增程器產品的規劃和開發,但開發需謹慎,想好了再做,不要盲目跟從,要保證開發出的增程器產品具有量產產品的競爭力,要能夠開發出優秀的增程器汽車產品,這才是目的所在。話題不要扯遠了,迴歸主題,隨著理想增程ONE產品在2019年上半年上海車展推出展覽,理想增程可謂光芒四射,集萬千寵愛於一身,就連第一汽車狂人李老闆都豎起了大拇指!

理想ONE增程的“不理想”探討

李書福的這一舉動著實讓造車新勢力的理想受寵若驚,理想增程ONE更是加快了推進步伐,試乘試駕、汽車專業官方測試、各大媒體爭相報道,千里河山一片大好的景象。大家都在說理想增程ONE的優點,都在體現理想ONE各個方面的好處,但這裡我要剖析一下理想ONE的“不理想”之處,存在的缺點以及隱患問題。

讓我們先了解下理想增程ONE這款車型的相關信息,理想的車型是高端的大SUV定位,基本與寶馬X7、奧迪Q7等車型同一級別,在價格上也接近40萬,國產車中可謂是超高端價格品牌定位。如圖1和圖2所示,展示了理想ONE增車、動力、電池等相關參數配置,從配置參數看,無不顯示該款車型的“高、大、尚“。

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圖 1 理想ONE基本參數

理想ONE增程的“不理想”探討

圖 2 理想ONE動力配置

高車重,2300kg的整備質量,顯示了該款車型的大SUV定位。

大電池電量,40.5kW.h大電量電池,體現了大距離純電續航里程(純電續航180km,總續航里程700km以上)。

大電機設計,前後分別加裝一個電動機,240Kw/530Nm的大馬力動力配置,一定會給出超級加速的推背感。

硬朗流暢的造型+高端價格定位,對標特斯拉、寶馬、奔馳、奧迪等高端品牌,時尚感覺應運而生。

經過以上展示,各位對理想增程ONE一定有了初步的印象,而且應該是很不錯的產品這樣的感覺。那下面進入今天的正題,在此我就為大家仔細分析和深入解剖一下理想ONE的不理想之處。

分析問題之前,首先非常感謝我們的團隊成員之一的第一大帥哥任工,感謝他一起探討和分析理想增程一些問題所在。理想ONE的不理想都有哪些呢,開始了列舉了!如若各位專業人士對我的分析和觀點存在異議,歡迎來辯,技術就是越辯越明。為明確體現不理想之處,還是按照使用的汽車各個工況來進行說明。

1. 國家法規循環工況WLTC下的不理想

通過分析,在整個WLTC循環過程中,發電機的最大輸出功率為52kW,等同於增程器的最大輸出為62kW/4000rpm,增程器的瞬時輸出功率能滿足WLTC的瞬時功率要求。分析該工況合理性與否之前,請先看下匹配理想ONE增程的用於充電的發動機相關性能參數,該款發動機是DAM12TD發動機,東安最新開發的1.2L缸內直噴增壓機型,該款發動機採用了全鋁、雙VVT、高壓直噴技術,最大功率達到了105kW,最大扭矩達到220Nm,三缸高性能發動機,最低油耗率為241g/kW.h,摺合發動機最高熱效率34%。該款發動機的map見圖3所示。有了發動機萬有MAP,那再進行詳細說明就非常明瞭了。

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圖 3 1.2TD發動機map

1.1不理想問題ONE:WLTC循環工況下某些點發動機充電轉速過高

WLTC循環工況,最大的電動機輸出功率為52.5kW(見圖4),為高速加速工況,那算一下發動機充電功率為:52.5/0/9/0.96=60.76kW,圖3紅星處就是此時充電點,4000rpm的轉速,可以說轉速相當高了,這就是不理想的問題點。轉速達到較高水平,就會帶來NVH一些列的問題,我在增程課程中也提出過轉速選配問題,我認為,一款成功的好增程產品一定要保持轉速基礎的原則和標準,常規工況充電轉速2500rpm以下,極限工況充電功率也要小於3000rpm,這個是轉速極限。為什麼這樣說呢,大家都知道,我們在駕駛燃油車輛時,發動機轉速運行基本小於2500rpm,此時的振動噪音還可以接受,但車速加大或者急加速,轉速升高到4000rpm時,那種噪音振動就很難忍受了,如圖5所示,2500rpm增加到4000rpm,噪音增加了近10dB(A),相當於能量增加了3倍,這樣的NVH問題是很難採用後續改進手段來解決的,畢竟源頭太高了。

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圖 4 WLTC循環工況車速/電功率

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圖 5 振動噪音測試結果

1.2 不理想問題TWO:發動機效率較低,總體充電效率較低

該款發動機最高效率34%,但能夠形成高效區域的效率僅32-33%(紅色運行線),如圖6所示。即使運行工況點在這個效率區域就是對應這個效率水準,那非常規工況效率會更低。那算一下總體充電效率:0.32*0.96=0.3(發動機至發電機一級齒輪傳動),如果再給電池充電,電池效率按0.9計算,那總效率僅為0.27,這是是最高效點,而其它工況效率只會更低。WLTC循環預測得到B工況油耗為7.2L/100km(WLTC)和6.3L/100km(NEDC),目前執行NEDC循環,拿到1倍補貼要求油耗6.16L/100km,不滿足要求,所以該款理想ONE車型只能拿到0.5倍補貼(限值為6.7L/100km),而且油耗餘量不大,考慮整車一致性問題,補貼堪憂。雖然理想ONE走的是大電池路線(續航大於80km),可以採用純電限值來拿到部分補貼,但電池增加的成本較大,遠遠超出補貼額度,而且目前補貼退步較大,未來的產品定位還是要實現真正的節能減排才是正道。

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圖 6 1.2TD發動機效率map

1.3 不理想問題THREE:理想ONE高速超級費油

高速行駛下理想增程ONE油耗也要15L/100km,這種結果何來節能之說?而且耗油是相當恐怖的。高速形式4000rpm,發動機發電功率62kW,此時油耗率接近260g/kW.h,那來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對應發動機的45kW充電功率);

車速就按120km/h來計算,那理想ONE在這種車速下行駛100km需要使用油量為=100/120*14.82=12.35L/100km;

那140km/h的情況下呢,使用油量達到了15.4L/100km,真的是超級費用,不算不知道,一算真的下了一大跳!理想ONE這種車型定位,高速開個120km/h-140km/h真的是再平常不過的事情了。

種種結果顯示,理想ONE效率較低,主要是發動機效率過低,整車質量過大,電池充電損失,這樣的增程產品何談節油之說呢?增程的架構到底適合不適合大型、大重量SUV需要企業國家去深思熟慮,增程不是萬能的,我認為增程方式更適合中小型車輛上使用,應根據車型選擇最合適的新能源方式!再次強調國家應該認清新能源節能減排的根本,能夠推出適合中國國情、適合中國技術、老百姓用得起的節能減排車輛。各大企業,尤其是互聯網造車新勢力,車就是個使用工具,尤其是廣大群眾用車,要真正的做到節能減排,而不是把節能減排做成了噱頭,做成了形式而已。

1.4不理想問題FOUR:電池電量過大,成本過高

理想ONE增程電池電量為40.5kW.h,電池總價超過5萬塊,電池電量過大,造成電池成本過高,理想ONE這麼大的車型,增程式真的合適嗎?如果採用雙電機混動、或者採用並聯式單電機混動,同時匹配高效發動機,採用小電池,這樣的技術路線會更適合。目前電動車很多產品為了解決續航里程都在更改為增程結構,增程結構國家在全面推廣,鼓勵各大企業技術開發、研發投入,我覺得各個企業不要跟風,不要盲從,做適合自己車型的產品,做適應於市場的產品。國產車最大的、第一的問題還是成本問題,拋開成本去談車,都是霧裡看花,成本價格問題一定是理想ONE即將面臨的窘態。

2. 勻速行駛工況下的不理想

從最低車速10km/h一直到最高車速為140km/h,得出增程器發電機功率,發動機提供的功率、轉速工況,對其進行詳細列出。

2.1 不理想問題FIVE:140km/h行駛,發動機轉速達到4000rpm

理想ONE增程在勻速行駛狀態下,車速達到140km/h時增程器功率達到57kW,如圖7所示,考慮到其它用電負載5kW,用電量最大為62kW。

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圖 7 增程/驅動電機功率

增程器發動機需要發出57kW功率為電動機提供電量,考慮到空調以及其它用電設備,附件功率預估5kW,那發動機需要發出的總功率達到62kW(理想公佈的發動機極限發電功率),此時對應的發動機轉速為4000rpm,如表1所示。

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當然,如果要發出62kW的功率,也可以轉速降低,例如轉速為3500rpm,那此時發出62kW對應的扭矩為62*9550/3500=170Nm,接近3500rpm的全負荷,轉速降低了,但負荷提高了,同樣提升了發動機振動NVH強度。我認為最佳的使用負荷最高要控制在60%以下為最佳。這是正常形式工況整車具備較佳舒適性的標準要求。

2.2 不理想問題SIX:更高的車速(大於140),發動機轉速/負荷會更高或自動降低車速

車速更高的情況會怎樣,當然需要更高的發電功率,那就需要更高的發動機轉速或者負荷,否則只能降低車速了,車速會掉下來,好可怕呀!

也許會有人提出異議,這麼大的電池還在,電池可以使用呀,當然理想ONE的大電池的確起到了這樣作用,但我分析的當然是特殊工況,長時間高車速行駛電池處於饋電狀態(例如電池總電量40度,50%的SOC,30%SOC為安全紅線,那電池能夠發揮的電量為40*20%=8度,170km/h車速下,電功率需要80kw,8度電的電池可以支持時間為8/80*60=6分鐘),如果170km/h車速運行,電池也就輔助6分鐘,這種情況下如果保持這麼高的車速就要發動機發揮85kW的功率,基本接近5000rpm轉速了,發動機這麼高的轉速,肯定在嘶吼、在咆哮了!也可能有些讀者會說,170km/h開車,駕駛者瘋了?理想ONE車型定位是媲美奧迪、寶馬、奔馳大SUV車型水準,170km/h車速算是很平常水平了,國外這些車型設計都是200km/h以上水平,如果這樣真不知理想ONE如何應付(誰讓你定位那麼高,買車者也會追求這種使用駕駛快感也是理所當然的)?以上高車速工況下存在的NVH問題是必然的,發動機效率也是必然很低的,高車速的形式增程ONE油耗會異常高。這也是增程式車型通病,所以這種工況其實更適合混動,發動機發揮機械驅動的高效極致。

3. 爬坡工況下的不理想

理想ONE滿載應該可以達到2800kg,如果限值發動機發揮最大功率62kW,限值發動機負荷和轉速,那車速對應的爬坡度如圖8所示。

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圖8 車速坡度關係圖

3.1不理想問題SEVEN:3%縱坡車速不夠,駕乘感受到影響

按照中國公路設計標準,最高時速120km/h的高速公路最大縱坡為3%,而理想ONE在連續3%縱坡下,要保持電量平衡,最高車速僅在100km/h左右(理想公佈發動機最大充電功率62kW)。達不到嚴苛的公路標準坡度要求。

若是此時SOC較低,則系統為防止電量近一步下降,需要對車輛進行限功率運行。

若此時SOC高,電池將可以提供一部分電量用以滿足120km/h的速度需求,甚至能在該速度下保持一個較強的加速度。

這樣就會出現一個問題,就是高低電量下,整車的性能不同,駕駛者容易對車輛的動力性能估計錯誤而發生意外。雖然此類問題發生機率不高,但如何避免應是一個主要問題。

3.2不理想問題EIGHT:長距離大破道發電功率不夠

另外在長距離大坡道如高強度盤山公路,行車時,車速過快也會導致發電功率趕不上用電功率的情況。理想也推薦在長途行車中,選取70%電量開啟增程器的模式,可能原因也是避免該狀況的發生機率。但是作為駕駛者是否選取70%,何時選取70%,很多駕乘者難以準確判斷,所以我認為這個選擇是對於特殊問題沒有解決的一個很蹩腳的措施方法,目前汽車市場處於電氣化、智能化越來越發展的時代下,此舉有些不入流。

4. 加速工況下的不理想

加速工況考慮法規要求的加速狀態和實際使用某些加速工況狀態,儘量體現使用的正常工況和特殊極限工況,要充分體現出該款整車各個工況加速下的性能水準和問題所在。

4.1不理想問題NINE:發動機發電功率太低,全加速狀態發電功率儲備太小

從0起步開始,一直加速到140km/h,可以看出如果電池電量不損耗或者電池沒電狀態下,全加速狀態,車速達到10幾就把發電功率全部消耗掉(如圖),車速這麼低,如果真正遇到這種特殊工況,如果電池電量處於饋電,那如何實現實現車輛加速需要關注和考慮。兩個驅動電機總功率240kW,有效用電功率也就50幾千瓦,這麼大的功率差距如果能夠運行正常,必須靠電池電量補充,需要補充的電池電量比較低,但是一定要排除電池饋電異常狀態,在此建議理想ONE應該增加發動機發電功率,減少電池電量,這樣的配置反倒覺得更加合理。

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4.2不理想問題TEN:電池為主要角色,對電池依附較大,發動機轉速負荷太高

加速過程中,車速70多就要使得電動機功率達到峰值功率240kW,這樣電池必須提供足夠電量來進行加速使用,電池不允許出現異常問題和電量不足,70km/h以後如果電池電量損耗保持不大狀態,那就要求發動機持續高功率發電,持續工作在4000rpm的高轉速高負荷的惡劣NVH狀態。

理想ONE增程的“不理想”探討

以上理想ONE的“不理想”問題,有的是真實存在的事實,有的是預測的大概存在的問題,需要進一步整車驗證測量,但每個問題點都是有理有據,我想即使目前沒有確定的問題也是存在極大可能性,“不理想”問題不容爭辯的事實,真實存在的問題歸納為以下幾個類別和方向:

1. 使用的發動機過小,發動機轉速或負荷過高,NVH問題是無法避免的;

2. 使用的發動機效率太低,整體充電效率大幅度下降,沒有節能減排競爭力;

3. 高速超級費油,理想ONE這樣的車型高速的增程意義何在;

4. 整車成本過高,定位品牌與價格還是存在一定差距,需要長時間時間來熔鍊、鍛造,但市場會給予這個機會?

5. 理想ONE某些工況的需要提升安全措施,策略、匹配提升合理性(70%電量開啟增程器的模式設置不符合大眾駕車習慣,這個應該放於策略中自動切換)

理想ONE車型的推出掀起了中國增程式電動車的驚濤駭浪,宣傳推廣實屬正常之舉,但與此同時必須匹配一個完美具備高度競爭力的產品,理想ONE還是存在很多的“不理想”,需要企業靜下心來要一個個解決,革命還不成功,理想還要努力!好的產品一定是產生於合理的產品規劃、準確的匹配選型、高超的技術水平、豐富的實踐經驗、深厚的企業底蘊,最後呼籲各大主機汽車廠技術沒有捷徑,更不能彎道超車,同時也深深的希望國家能夠給與正確的引導,能夠為好的技術產品提供大力支持!

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