理想ONE增程式电动汽车动力系统解析

玉环职教中心 金娇荣

2015年7月，在互联网行业深耕多年的李想创立了一家命名“车和家”的新能源汽车公司，这家公司与2019年3月更名为“理想”，理想智造的英文品牌名称为“LEADING IDEAL”，品牌商标“LI”为其英文名称的首字母。理想汽车于2018年10月发布首款增程式智能电动车——理想ONE，截至2019年12月，理想ONE增程式电动汽车共生产1 530辆，交付量超过1 000辆。

1 增程式电动汽车的概念

所谓增程式电动汽车（Range Extend Electric Vehicle，简称REEV），是在纯电动汽车基础上增加了1个称之为“增程器”的小型辅助发电机组，用于在动力电池电量不足时为动力电池进行充电。

众所周知，动力电池组的容量大小决定了纯电动汽车的续行里程的长短，动力电池组容量越大，纯电动汽车的续行里程越长。但由于受动力电池组重量、体积及成本的限制，其容量又无法无限增大，为此，整车厂便需要在续行里程和动力电池组方面进行平衡。但由于动力电池无法突破目前的技术瓶颈，纯电动汽车的续行里程及充电速度便无法消除消费者对纯电动汽车的“里程焦虑”。而为纯电动汽车增加一个成本低、重量轻的增程器，在动力电池组电量不足时，增程器便起动发电为动力电池组进行充电（这就相当于纯电动汽车上带了一个移动充电宝），从而不但可以大幅减少动力电池的数量，还可以消除消费者对纯电动汽车的“里程焦虑”。目前，增程器的最佳选择自然是发动机。由此可见，增程式电动汽车其实只有一套电力驱动系统（包括电动机、控制电路、动力电池等），电动机利用动力电池组的电能直接驱动车辆行驶，发动机仅用于带动发电机发电向动力电池组充电，并不直接参与汽车的动力输出，为此用于增程器的这台发动机并不需要很强的动力，一台小排量的发动机即可满足需求。

2 理想ONE增程式智能电动汽车动力系统概述

理想ONE增程式电动汽车搭载增程式混合动力系统（图1），它主要由3缸直喷1.2T发动机+40.5 kWh三元锂电池+前100 kW后140 kW双电机+100 kW发电机组成。

理想ONE增程式电动汽车采用的高功率增程器是由理想与德尔福、AVL共同研发的，可实现620 km的增程电动续行，且能源补给方便。增程器不直接参与驱动，驱动方式是前后双电机四驱。其发动机采用哈尔滨东安汽车动力股份有限公司独立自主研发的、型号为DAM12TD的1.2T涡轮增压、3缸直列式、DOHC（双顶置式凸轮轴）、单缸4气门、直喷、双VVT（Variable Valve Timing，可变气门正时）、满足国Ⅵ B排放标准的发动机，额定功率为85 kW，最大功率为96 kW（对应发动机转速为5 500 r/min），最大转矩为174 N·m。另外，该发动机还采用了偏置曲柄机构、轻量活塞连杆、低弹力气门弹簧、超薄低张力活塞环等技术。发动机不参与驱动，只用于发电。

图1 理想ONE增程式电动汽车动力系统各部件在车上的布置

前驱动电机采用的是联合电子提供的永磁式驱动电机，其中集成了GKN变速器，功率为100 kW，转矩为240 N·m；后驱动电机采用博格华纳的eDM电驱动桥（集成了电机和减速器），功率为140 kW，转矩为290 N·m，增速齿轮速比为4.0；发电机是由联合电子提供的同步电机，峰值功率为100 kW，峰值转矩为100 N·m。动力系统总转矩为530 N·m，最高车速可达172 km/h，官方公布的0 km/h～100 km/h加速时间为6.5 s；电控系统由汇川动力提供。

电池包由宁德时代负责电芯和PACK设计，在常州溧阳宁德时代与车和家合资的电池工厂生产，采用355 V/110 Ah的CATL/NCM523三元锂电芯（水冷），电池容量为40.5 kWh，可用容量为37.2 kWh，总重量为249.5 kg，能量密度为170 Wh/kg，续行里程可达180 km，能满足城市零排放通行需求。动力电池采用高强度防护梁与高强度铝合金外壳组成的双重保护结构，即使按照美规柱碰标准，依然能保障动力电池组在碰撞中的安全性能。常规增程状态下，动力电池SOC（State of charge，荷电状态）降至70%时增程发动机起动发电。采用快充时，0.5 h可以达到80% SOC，采用慢充时6 h可以充满。

3 理想ONE增程式电动汽车增程系统的工作模式

根据不同的使用环境，理想ONE增程式电动汽车有增程模式与混动模式两种驾驶模式，其中“增程模式”用于有充电条件的用车环境，即优先用动力电池组的电，在表显SOC降低至17%时增程器才介入，这样可有效降低油耗；混动模式下，增程器会在SOC降低至72%时介入，但表显SOC低于60%时，混动模式将无法开启，以保障动力电池有足够的电量确保车辆的加速性能。理想ONE增程式电动汽车的增程系统有4种工作模式。

（1）纯电模式。在此模式下，如图2所示，动力电池组输出电能，驱动电机带动车辆行驶，直到动力电池的电量达到相应模式的阈值，比如动力电池电量达到纯电模式30%或增程模70%前的输出状态。

（2）匀速行驶模式。如图3所示，在增程匀速行驶模式下，电能由增程器通过发电机直接输出给驱动电机，驱动车辆行驶。此时电耗在所有低于增程器最优有效功率的情况下，不需要给动力电池补电。

图2 纯电模式

图3 匀速行驶模式

（3）急加速行驶模式。如图4所示，在急加速时，由增程器通过发电机输出稳定功率，而动力电池也通过相应放电倍率放电，两者同时为驱动电机供电，以保证驱动电机大功率运转，驱动车辆行驶。此模式下，动力电池组会消耗掉一定的电量，使动力电池电量小于模式阈值电量。

图4 急加速行驶模式

（4）匀速补电模式。在车辆回到匀速行驶后，继续由增程器通过发电机直接输出电量给驱动电机，驱动车辆行驶，同时，也由增程器通过发电机对动力电池进行补电，让动力电池电量回到模式阈值电量。