纯电动车上可以大胆用TA开暖气吗?
●?热泵空调能给电动汽车带来什么?
电动汽车的电池寿命是最受关注的点之一。各大汽车厂商在设计电动车时,不仅在“电池增大”这一最基本的方面做文章,还在节能方面下功夫,以保证车辆的最大效率。而且热泵空调也是电动车节能的关键一步,它的作用就像赛车轻量化中整个车内饰的去除一样。
众所周知,由于纯电动汽车没有发动机,无法像燃油车一样利用发动机的余热作为加热的热源,所以大部分纯电动汽车一般都是依靠PTC板产生的热量来实现加热,其工作原理类似于家用取暖器。虽然其结构简单,加热效果好,但能耗很高。一般纯电动汽车常用的PTC板最大功率可达5~6kw,使用加热时耗电量大,明显影响续航里程。
比如早期一些续航里程不长的纯电动汽车,在需要加热的寒冷地区,自身电池活性不高,使用高耗电的加热设备会直接让续航里程“伤筋动骨”。
热泵空调的制热模式完全不同,和PTC板最大的区别是效率更高,能耗更低。
●?热泵空调原理
要了解热泵空调,首先需要了解它的原理。其实热泵空调的原理并不复杂。它就像一个水泵,把原本应该从较低的地方流向较高的地方的水抽走。热泵将热量从高温处“泵”到低温处。压缩机会通过开关阀将高压蒸汽送入冷凝器,蒸汽也会转化为液体,液体流入蒸发器,蒸发器吸热冷却内部空间。比如夏天,车主上车开空调后,热泵会把车内的热量“抽”出来,再通过压缩机把外界的热量转化成冷空气输送到车内。
加热条件正好相反。天冷了,车主给车加热,电动压缩机把外界环境的热量抽上来,空调开始给车加热。加热过程与冷却过程正好相反,即把车外的热源“抽”到车内,给车加热。总之,这个系统只能在制冷或制热的情况下进行热量的传递和转换,不是传统PTC板的制热作用。
整个热泵空调系统由四个核心部件组成,即:外部换热器、内部换热器、四通换向阀和电子膨胀阀。以制热工况为例,车外热交换器从外界环境吸热进入系统,低压空气被压缩加热,再进入车内热交换器加热车内空气,最后送入车内。
综上所述,热泵空调的工作过程就是一个传递热量的过程,也就是将热量从一个地方传递到另一个地方,无论是制热还是制冷,热泵技术都是可以实现的。据相关实验测试,热泵的效率系数比PTC板高2-3倍,可有效延长电动车续航里程20%左右。
但是,热泵空调也有局限性。一般来说,当外界温度低于-10℃时,热泵从外界获取热量的效率会明显降低。由于外界热量本身太低,没有热量可以从外界“移动”到车内,所以此时空调的加热主要依靠PTC板辅助加热,但总的来说,其综合能耗还是比纯PTC板低很多。
●?特斯拉并不是唯一配备热泵空调的纯电动汽车。
其实特斯拉并不是第一个吃螃蟹的人。宝马i3,捷豹I-PACE,奥迪?荣威漫威?x,蔚来ES6等。都是配备热泵空调,其结构基本都是以上文章介绍的形式(热泵空调+PTC板辅助)。从特斯拉这次公布的新专利可以看出,特斯拉Model?对Y上安装的热泵空调进行了优化。
虽然它的本质仍然是热泵空调+PTC板辅助加热,但是它的PTC板是由和传统燃油车一样的12V的电压驱动,而车型?y还配备了12V的电池,功耗和成本相对较低。
此外,特斯拉还设计了更复杂的八路换向阀,比其他车型常用的四通换向阀能获得更多热量。
比如在低温环境下,特斯拉可能只需要在车辆刚启动时使用PTC板加热,车辆运行后基本不需要PTC板加热。此时,热泵会自动吸收电机、电控、电池组等主要发热部件的热量,并输送到乘客舱。
这个制度说起来简单,实际执行起来非常复杂。这就需要极其精确的电脑控制来判断PTC板和热泵什么时候同时工作,什么时候独立工作,在不同的外界环境和工况下,哪些管道需要在不同的工作模式下导热等等。
总之,特斯拉通过自身强大的技术,整合了更多原本无法获得的热源,包括驱动系统在运行和电池放电时产生的一定热量,从而将需要使用PTC板辅助加热的工况降到最低。
●?写在最后
作为现阶段为数不多的降低能耗、提高续航的手段,相信未来会有越来越多的新型纯电动汽车选择搭载热泵空调系统。有了特斯拉的前车之鉴,越来越多的车企会继续优化热泵空调系统的软硬件。希望在不久的将来,纯电动汽车的用户不再为了续航而在寒冷的冬天憋着暖气。
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