电动汽车|穿不起大鹅 别买电动车( 三 )
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PTC和热泵的能耗对比(图源:Torben Fischer-Comparison of the consumption of a conventional PTC heating element and a heat pump system at an ambient temperature of 0°C )
一边给电池加热 , 一边给车舱内供暖 , 能耗也就直线飙升 , 续航也就蹭蹭蹭往下掉 。
据SAE International的测试显示 , 在0℃时 , 采用PTC加热方式时的续航里程为无制热的45.2% , 而热泵制热则为62.2% 。在-10℃时 , 用PTC加热的续航里程为无制热的45.2% , 热泵则为62.2% 。
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在零下十度和零度的环境下 , 无制热、PTC加热、热泵的行驶里程差异 , 来源:SAE International
什么是热泵?
热泵顾名思义就是 , 把外界的低温热量“泵”到相对?温的乘客舱? 。热泵空调的原理 , 其实就是利?了我们在中学学过的蒸发吸热 , 液化放热的热?学原理(忘记的朋友 , 去翻中学课文) , 再利?低沸点的制冷剂将环境中的热量带?到乘客舱中 。
与PTC加热不同 , PTC是实实在在的能量的产生过程 , 能效比大约在0.95 , 需损耗非常多的电能;而而热泵制热方案是以冷媒为介质的热传递的过程 , 是能量的搬运 , 最高能效比可以达到2 , 也就意味着同样的热量需求 , 热泵制热方案相比于传统的非热泵制热方案 , 电能损耗仅为一半 。
但热泵系统 , 仅仅是解决燃眉之急 , 并不是终极方案 。
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比亚迪海豚的集成热管理系统
热泵系统之所以不常见 , 就是因为一个字“贵” 。热泵比PTC要复杂得多 , 涉及六通阀、八通阀等这种对设计和制造能力要求较为严苛的零部件 , 因为做不到的话反而会产生多余的噪音影响驾驶体验 。
相比较传统热管理产品 , 新能源热管理系统这套三电系统冷却和热泵空调等设备 , 足足将单车配套价值量提升了3倍 。比如 , 在大众ID.4的CO2热泵选配包价格为9000元 。而特斯拉、比亚迪等品牌的部分车型目前都是以标配的形式存在 。
要说复杂性 , 热泵中的“集成阀”必须榜上有名 。因为 , 它可以直接影响了一个热泵系统能完成多少种工作模式 , 以比亚迪的e平台 3.0热泵系统为例 , 它具有11种工作模式:单电池加热模式、单乘员舱采暖模式、乘员舱采暖+电池加热模式等等 。
以搭载热泵直冷直热技术的比亚迪海豚为例 , 在室外气温近-10℃的沈阳进行续航测试(测试条件:24度自动空调、标准模式动力回收、ECO模式、无座椅加热、车载两人) , 结果显示:实际行驶里程242km , 表显续航掉了347Km , 续航达成率将近70% 。
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比亚迪的热管理集成模块长这个样子 , 可以管它叫“六通阀” , 因为有六个可以切换连通方向的阀
很多国内消费者接触到热泵的概念 , 应该是从国产特斯拉Model 3开始 。在那套热泵系统中 , 特斯拉的工程师们 , 设计了一个可以电控切换水路循环流向的超级旁通阀门——八通阀 , 还别出心裁的在这个部件上画了一个八爪鱼 。
他们将传统的热泵空调和车辆的电池系统、动力系统通过八通阀进行了打通 , 彻底压榨了不同系统的余热 , 同时进行了融合 , 产生了多达12种工作模式 。
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八爪鱼
对于这一精妙的设计 , 热心的知乎网友@cw5586就分析道:特斯拉的创新是把电池的冷暖系统和驾驶舱的冷暖空调结合起来了(用两个换热器实现) , 直接利用驾驶舱冷暖空调的大换热器解决电池的冷暖能源供给 , 优点有两个:
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