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    亚冠悉尼fc对上海上港:『电动「祺」观』冬季不敢开空调?为什么冬季才是电动汽车的「真焦虑期」

    珀斯vs悉尼fc www.y9sj.net 2019-07-27 10:27

    来自 :电动邦

    作者 :王元祺

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    上期我们浅谈了珀斯vs悉尼fc空调的制冷原理(『电动「祺」观』夏季开空调太耗电?原来电动车空调是这样制冷的!),得到了一个结论:使用空调会缩短电动汽车的续航。那么今天我们就来聊聊冬季,因为这才是电动汽车的「真·焦虑」。

    ■ 虽是闹剧,但却真实

    2019年春节期间,某自媒体自发组织了一场『正名之旅』的活动。他们驾驶着某新势力车企的电动汽车长途跋涉到东北,在低温的环境中,长测了该车型的各项数据,试图为该车企创始人『加电比加油更加方便,汽油车能去的地方电动汽车都能去』的豪言『正名』。结果……数据汇总如下:

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    相信稍懂电动汽车的朋友应该知道这件事儿,其实整个事件就是一群自媒体以『迅雷不及掩耳盗铃之势』用实测黑了一把『不怕吹爆,只怕不敢吹』某车企创始人。

    不过,在这场闹剧的背后,我们必须认清一个事实:就目前而言,冬季电动汽车由于环境温度低,续航里程就会缩减(此后谈电池知识时详解)。雪上加霜的是,开启空调后,续航将继续大幅缩水!

    ■ 缺失的,恰恰是耗电的原因

    相比电动汽车而言,传统燃油汽车空调制暖非常省电,其原因用两个字总结就是『结构』,用三个字总结就是『发动机』。

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    水暖式暖风汽车空调(概述)

    传统汽车常见的「水暖式暖风空调」,其原理是利用发动机产生的高温热量,通过水暖系统,使得「加热器芯」升温,最后通过「鼓风机」将「加热器芯」上的热量吹入车内。

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    「水暖式」暖风汽车空调加热器原理

    对于纯电汽车而言没有「发动机」,缺少了一个关键的「热源」。所以,工程师们就必须寻求一条与传统汽车空调不一样的道路。

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    电动汽车空调分类

    以上的分类表给大家一个全面的认识,接下来详解此表格中几个常见的技术。

    ■ 余热制暖

    虽然电动汽车缺少了「发动机」这个重要热源,但在电动汽车运行过程中,电池、驱动马达等部件会产生热量,这些热量也是可以利用的。

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    理想ONE热管理系统部分核心零件

    在上一期中我们介绍了「余热制冷」,而「余热制暖」也是这个原理。以理想ONE为例,通过将「前段冷却??椤?、「热循环??椤梗ā秆顾趸购汀杆谩沟炔考┮约啊钢婆低场梗≒TC和HAVC)三个??榈淖楹?,将电池热管理技术与空调系统结合。光从结构上看,目的清晰:高效利用设备的余热。

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    ▲转念一想,理想ONE是有发动机的??!这样对比合理吗?

    ■ 电暖风芯制暖

    相信南方的车主都用过「取暖器」,从儿时发着红光的「石英管制暖」到现在不发光、来热快的「PTC取暖器」。其工作原理是将「半导体发热元件」通电加热,最后由「风机」将暖风吹出,与传统汽车空调的「加热器芯」原理相近,只是「热源」的改变。

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    家用的「PTC取暖器」,挺好用,就是耗电(源自网络)

    而就目前而言,「PTC加热器」是目前当仁不让头号『扛把子』!它自带了不少优秀的特性:

    1. 发热快:不少燃油豪华轿车(如2019款奥迪A6L)为了解决『汽车刚刚发动时,水温(冷却液温度)没有达到供暖要求』 的尴尬,会加装「PTC加热器」,使得车内能快速暖和起来,提升用户『轻奢』体验;

    2. 相对安全:PTC是一种半导体发热陶瓷,相比「石英管」等材质,无光无火,安全隐患更少;

    3. 相对耐用:用过「石英管取暖器」的朋友应该会有体会,使用一段时间后「石英管」就会越来越暗淡,制热效果也开始不稳定,但PTC的寿命相对长一些。

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    加热功率与续航里程的关系(数据源自weINcar)

    然而,由于PTC材质的属性关系,当外界温度降低,PTC的电阻值随之减小,在电压导通下产生电流,电流通过电阻产生热量,因此「制热系数」(COP)最大值不超过1。什么意思?耗电偏高!

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    ES8前排PTC功率为5.5kW,后排3.7kW

    比如蔚来ES8配有两套PTC加热器,主要是为了增加前后分区空调的用户体验和制热效果。这也是蔚来ES8冬季使用空调制暖会导致续航里程明显降低的主要原因之一,所以建议车主如果不是特别冷,推荐关闭空调,打开座椅加热,因为这样比较省电,后排乘客,可以抱团取暖……

    当然,我们也不能『以偏概全』地就说「电暖风芯制暖」这条『科技树』没前途,工程师正朝着两个方向进行研究:

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    「热管技术」原理(源自网络)

    1. 寻找新的「电暖风芯」材料:当年『爱迪生改良灯芯』的成功故事告诉我们:世上没有解决不了的问题,只有不愿意创新的尝试。比如一种名为「热管」(Heat Pipe)高导热新型传热元件已经进入了汽车空调工程师的『法眼』,接下来就让我们拭目以待吧;

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    传统低压PTC与e-Golf的高压PTC(图片源自weINcar)

    2. 优化现有材料:PTC是目前最主流的「电暖风芯」材料,所以,不少OEM和主机厂也在不停优化,比如采用「高压PTC」来提高制暖效率,降低能耗。

    ■ 热电制热

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    电动汽车热电原理

    上期已经详解,优点很多,缺点不多,却很直接:

    要使得「热电空调」达到传统空调的效果,在体积和材料等方面要解决的问题还很多。据了解,目前江淮汽车部分纯电车型都会混搭使用「热电空调」。

    ■ 热泵制热

    无论「电暖风芯制暖」还是「热电空调」,都是通过材料(半导体)通电发热,『用电制暖』的实质无法改变。所以,要解决『空调电耗高』这个核心问题的另一个途径就是不靠电来制暖,而工程师再次启用了以『热交换』为核心的方式——比如「热泵」!

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    汽车热泵空调关键部件

    与传统的汽车空调相似,「热泵空调」利用「四通换向阀」改变制「制冷剂」流向,使得「换热器」在反向循环中充当「蒸发器」(制冷时为「冷凝器」)散热。整个过程中,消耗的电能不是用来『产生热量』而是『运输热量』,所以整个系统的就是一个『泵』,故称为「热泵」!简单的理解就是:通过「热泵」将车外的热量带入车内。

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    由于「热泵空调」不是靠电来发热,所以电能消耗相比『自发热』的「电暖风芯制暖」要小许多。据统计「热泵空调」相比「PTC制暖」的「制热系数」高出2~3倍,可以有效延长10%以上的续航里程。(数据源自weINcar)

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    2015e-Golf上的「热泵空调」透视图(源自NetCarShow)

    不过目前汽车的「热泵空调」仍然存在着一些技术瓶颈,比如:

    1. 「换热器」表面与环境温差过于接近时,无法工作:「热泵空调」依靠「换热器」来交换热量,但是当温度达到平衡时,热交换效率下降,也就意味着「热泵」无效了;(源自weINcar)

    2. 「换热器」结霜便会影响工作:当车外温度较低时,如果空气中含有较多水分,则空气中的水分会在车外「换热器」表面结霜,结霜后的车外「换热器」也不能再从外界环境有效地吸收热量,导致「热泵空调」无法继续提供制热功能。所以一般「热泵空调」在-10℃以下便无法正常工作。(源自weINcar)。

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    「热泵技术」配合上其他技术,成为纯电汽车空调设计主流

    所以,「热泵技术」配合上「PTC辅热」或「设备余热辅热」等技术目前成为了一种『降低电量消耗,实现高效制热』的电动汽车空调解决方案,前途宽广。

    ■ 其他技术

    除了以上三大主流电动汽车制热技术之外,也存在一些『妥协』的技术,当电动汽车面对极限低温时,需要取暖的不只是车主,要让车开起来还要先让电池热起来,于是不少车企采用了「燃油加热系统」:

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    威马EX5可选配的「柴油加热」

    「燃油加热系统」:更确切地说是「柴油加热」,这套加热系统结构简单,在车上加装一个柴油加热器,靠燃烧柴油产生热量,并将热量通过管道为电池组加热,旨在解决电池在极寒环境下无法激活使用的问题,比如「威马汽车」的车型就可选装这套「柴油加热系统」。

    当然,除了燃烧柴油来制热,在化学反应中也能得到热量,所有便有了「蓄能器加热系统」,其利用「蓄能器」内「制热剂」的化学反应产生的热量。需要在车内加装「制热剂罐」和「溶液罐」,通过调整反应溶液的浓度来控制化学反应的强弱,从而控制产生供暖能量的多少……反正,这技术让我心挺慌的……

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    ■ 总结

    最后来总结一下本期的内容:

    1. 冬季电动汽车使用空调耗电极大,目前纯电汽车里程衰减约为30%左右(-15℃情况下);

    2. 「PTC暖风芯制暖」是目前使用比较多的制暖方法,优点包括使用寿命长,安全可靠,技术成熟等,不过缺点就是太耗电;

    3. 电动汽车的制暖技术正朝着『混搭』的方向发展,而「热泵」技术将在不久的将来大展宏图;

    4. 其他新技术也不断涌现,我们拭目以待;

    5. 最后,『冬季电动汽车空调耗电大』是大家都懂,所以各家主机厂没必要遮遮掩掩,更没必要去强调『电动汽车优越论』,有汽车历史知识的朋友都知道,电动汽车出现的比内燃机汽车还早。近年来的普及,更多的是由于政策、能源和环境问题!

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    这是……『买空调送汽车』??。ㄔ醋酝纾?/p>

    好了,对汽车空调的基础原理探知,我们就暂时告一段落了,再次重申,这些知识只涉及电动汽车空调的『皮毛』,如果聊开了,光一个「压缩机」便可聊出一片『极乐净土』??銮?,董女士掌握的才是核心技术……

    下一期正式进入【电动「祺」观】,详解电动汽车?!镜缍胳鳌构邸?,带你简单看懂电动汽车知识!

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