特斯拉 Model Y拥有其他特斯拉找不到的设备,这个设备是一个热泵。这是一种非常高效的加热机舱方式。对于电动车来说,一个好的热管理系统对于一辆车的续航里程有着直接关系。许多电动车采用的是电阻式加热器,因为它们不能依靠内燃机的热冷却液(冷却液从活塞缸中吸收热量)来加热空气达到制热的效果。那我们就来了解特斯拉Model Y用了什么办法使得加热座舱所需的能源大幅度减少,以及热泵的性能表现到底如何。
燃油车内燃机的活塞缸周围有冷却液套,这些冷却液套从活塞缸中吸收燃烧的热量后循环到发动机的前部,一部分热量提供车内温度的调节,一部分则被留在了机舱,这样可以降低加热器在冬季时候的工作功率。
电动车就不同了,它没有内燃机提供热量,于是,它们使用了PTC或者电阻加热器获取能量来进行加热。电池仓通过对电阻性元件加热,然后加热机舱,这样就可以直接从机舱中汲取能量。PTC 电加热系统的工作功率大概在 7kW 左右,相当于一小时它需要 7 度电在满载工作状态下。电动汽车通常有一个很大的缺点:温度变冷时,它们的行驶里程会受到影响。这是一个众所周知的问题,因为电池会利用其能量为空调产生热量,从而导致总行驶里程降低。
热泵有助于提高效率,因为它们输送热量而不是产生热量。压缩机利用电力将制冷剂输送到系统周围,并从外部捕获热量,然后将其带进系统。它能做到这一点是因为冰箱的沸点非常低。而最好的部分是一个热泵通常可以产生约3kW的热能,每1kW电能,其“效率”是300%。
那么特斯拉Model Y的热泵技术到底如何?其实特斯拉的Heat Pump(热泵)并不是什么新鲜事物,Nissan 日产是第一个在量产车使用该技术的车企,之后 I-Pace、ES6 等等的车型纷纷采用了热泵空调,而特斯拉Model Y则是特斯拉车型系列首次搭载。
这里我们对Heat Pump(热泵)的原理做一个简单的说明,其运行方式就像空调系统,但是在运行顺序上却是截然相反。一套系统由空调压缩机、冷凝器、膨胀阀、气液分离器、储液器等组成。当气体以低温、低压的状态进入压缩机,然后压缩气体制冷剂,成为高温、高压的气体,随后进入冷凝器,冷凝器开始冷却,使其成为液态,当空气吹过冷凝器,进入机舱以加热机舱,这样就可以把热量带走,离开冷凝器的高温高压液体并不会产生过多的热量,随后液体通过膨胀阀(膨胀阀可以控制液体的流速),极大的降低了液体的压力。液体通过蒸发器流动,外部空气吹过蒸发器并对其进行加热,液体吸收了热量并转化为气体,随后循环重复进行。
简单来说,Heat Pump(热泵)利用了制冷液以及外部空气的温度差来对内部空气进行加热,具体流程可以分为:外部空气被压缩成高温、高压气体→空调系统内的空气被加热→通过出风口格栅吹出至乘客舱→当乘客舱内空气温度降低之后,会被排出车外。得益于热泵空调的这套冷回路系统,可以实现制冷或制热的功能,在同样室内温度下,热泵空调的能耗要比传统加热的能耗低至少 30% 左右。
从特斯拉ModelY的用户手册我们可以看出它的高压组件包含:1.高压电缆2.热泵3.前马达(只适用于双电机车辆)4.高电压电池5.高压电缆6.高压电池服务面板7.后电动机8.高压汇流9.充电端口。
特斯拉巧妙地将热泵与PTC结合起来,从特斯拉ModelY的用户手册来看,它可能会从发动机和电池中吸收多余的热量,这可能会使它在极冷的温度下也能高效工作。特斯拉已经有能力使用发动机来加热电池,如果热泵足够强大,它可以潜在地加热电池和机舱。
电动汽车有一个很大的缺点就是当外界温度变冷时,电池就会利用自身能量为空调产生热量,这就导致了一个问题:总续航里程明显降低。在特斯拉用户手册中,特斯拉明确描述了作为暖通空调系统一部分的热泵。当需要的时候,热泵只是将空气从汽车的一部分泵送到另一部分。因此,在一个区域累积热量后,空气通过一个热交换器,热量停在一个单独的热交换器中,然后吸收热量并将其吹入车内,以保持乘客的身体温度。
热泵技术的使用成本对于电动车整车而言,占比并不会很大,但带来的效能却能得到明显的提升。继日产、捷豹等车型使用之后,国内一些自主品牌也开始采用热泵空调以对抗冬季 PTC 加热能耗大所带来的续航里程衰减。
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