【車族風小貼士】純電車冬季出行體驗不佳,這些廠商都做了什麼?!

最近,全國大範圍迎來史詩級寒潮,北京、山東等地的氣溫更是創下了近20年來新低,走在路上那是分分鐘被“凍透”!可再冷也要出門啊,網路上不少燃油車主便對電動車主發起了一波“群嘲”,極寒天氣下純電車的續航本就有所削弱,加上車內製暖效能不及燃油車,電動車主身冷心更冷,尤其是眾多開純電車的網約車司機,為了能多跑幾公里,不得不減少開空調的頻率,保暖也只能軍大衣、毛毯齊上陣了。

【車族風小貼士】純電車冬季出行體驗不佳,這些廠商都做了什麼?!

其實為了解決純電車冬季出行體驗不佳的痛點,廠商們也做了很多努力,比如目前主流的純電車基本都有電池預加熱功能,能一定程度提升續航,而座椅加熱、方向盤加熱也成為很多車型的標配,不過這也只是治標不治本,正所謂“牙疼不是病,疼起來真要命”,如何提升整車的制熱效果同時減低能耗將是一個長遠的話題,這裡就不得不提目前純電車主要的兩大空調系統,PTC和熱泵。

基本方案-PTC

燃油車可以利用內燃機的廢熱來制暖,但純電車並沒有可以利用的能量,因為電機在工作中產生的熱量較發動機少之又少,不足以車內供暖,而電池包中電芯對溫度又極為敏感,同時還需要一定的溫度環境來保證其安全有效儲存並轉化能量,電池產生的熱量也不可利用,因此純電車就要透過“第三方”來造熱,這就是PTC(熱敏電阻)技術。

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PTC的原理其實很簡單,就是給電阻絲/陶瓷等熱材料通電後產生熱量,給車內供暖,和電飯煲、電磁爐類似,假如一個不夠,那再加一個,或者再加大功率,比如蔚來ES8就有兩個PTC單元,有些豪華品牌燃油車同樣配備PTC,在冬季著車水溫沒上來之前迅速給車內升溫。PTC的特點就是成本低、結構簡單、出熱快、受外界環境影響小,因此從入門車到高階車都普遍在使用。

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但PTC有一個致命問題,因為它“燒電”,所以直接影響車輛續航,隨著外界溫度降低,PTC的電阻值隨之減小,電流透過電阻產生熱量,其制熱能效比(COP)最大值不超過1,也就是說1kW電量最多可產生1kW熱量,試驗表明,當冬季行駛時開啟暖風,全程至少消耗三分之一電量,功率越大耗能越大,時間越久耗能越大,冬季續航里程會受到極大的影響。

更優方案-熱泵

為了解決PTC用電快的問題,熱泵技術就出現了,其實熱泵也不是什麼很新鮮的技術,工作原理就是把外界環境中的熱量收集起來,蒸發吸熱,液化放熱,需要用電的地方就是壓縮機、泵體等,比PTC那種直接“燒電”要節能很多,因此熱泵也逐漸成為更多車型的選擇,比如蔚來ES6、榮威Ei5、特斯拉Model Y等等都使用的熱泵空調,節省了30%-50%的空調功耗。

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可能有人就疑惑了,像之前北京室外零下十幾度也有熱量泵進艙內嗎?答案是肯定的,除非達到物理學中的絕對零度-273。15℃,當然這是不可能的,所以萬物都有熱量。那麼熱泵具體是怎麼工作的呢?第一步:泵體吸收外界空氣,冷媒遇外界空氣後在低壓區吸熱儲能變成蒸汽;第二步:加壓進入高壓區放熱冷凝;第三步:重新透過減壓閥進入低壓區繼續吸熱。因為客艙獲得的熱量=消耗的電能+外界吸進來的熱能,那麼熱能效比COP(吸收的熱能+消耗電能)/消耗電能)一定大於1,讓1kW電功率能夠達到1。5kW甚至2kW的熱量。

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不過熱泵也是有劣勢的,第一就是成本,當前一套熱泵系統,所需要的壓縮機、熱泵、閥、管路等,比普通PTC的成本高出數倍,低端車型是不會用熱泵的。第二,即使理論上外界無論如何都存在熱量,熱泵在極寒天氣下的執行效率也是較差的,另外,當車外溫度較低同時空氣中含有較多水分,則空氣中的水分會在車外表面結霜,結霜後的換熱裝置也不能再從外界環境有效地吸收熱量,導致熱泵空調無法繼續工作,所以一般熱泵系統在-10℃以下便無法正常工作。

總結:

綜合PTC和熱泵的特點,不考慮成本,效果最好的當然是兩者結合,在環境溫度過低熱泵無法工作時,啟動PTC作為備用熱源,但這是一個比較複雜的系統,需要電腦精確判斷PTC與熱泵什麼時候同時工作,什麼時候獨立工作,不同的工作模式還需要不同的管道,一系列的技術問題亟待解決。

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目前看來,還沒有一種能同時實現低成本、高效率、低能耗解決方案,不過各個廠家也在努力中,像特斯拉Model Y上的Super bottle系統就擁有一個八通閥,讓空調不僅能搬運外面的熱量,還能搬運電池和電機的熱量,產生了多達12種工作模式,來應付不同需求;當然個別廠家也在研發二氧化碳熱泵空調系統,以及低溫增焓空調技術,-30℃依然可以工作,比如北汽新能源,不過還未實現量產化。

【車族風小貼士】純電車冬季出行體驗不佳,這些廠商都做了什麼?!

長遠來看,熱泵技術有較大的發展潛力,隨著特斯拉全面向熱泵技術轉變,必然會帶動更多新能源車企轉向熱泵方向,不過是在冷媒材質還是在熱迴圈上做文章就要看各家的技術路線了,未來當熱泵總體產能大幅增加時,其成本必然也會下降,在這之前,電動車主能做的也只有等待了,冬天就多穿點吧。

本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。

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