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冬季里如何舒适地驾驶电动车?保持座舱温度全靠PTC和热泵技术

 AutoLab 2021-12-22

AutoLab

AutoLab的小伙伴正在进行一场,有12辆电动车参与的冬季续航大横评。12月21日冬至当天从上海出发,连续开到合肥500公里…….


在零上几度的气温下,最后胜出的一定是电驱动效率最高,电池热管理最出色的车型。先进的电动车的热管理是一个复杂的系统工程——它把电池温控、电驱动热量和座舱温度综合来管理。

不过回到座舱升温本身,燃油车可以靠引擎的余热来升温,但宣称热效率达到90%以上的电动机却因为效率太高,无法提供多余的热量供热。

所以电动车无法避开两种座舱加热技术——PTC或热泵。

PTC相当于电吹风、电热取暖器

PTC是英文Positive Temperature Coefficient 的缩写,指正温度系数热敏电阻电加热器,它是通过电阻的热效应生产热量的,自身就是热源。

PTC空气加热器是用来加热座舱最常见的一种,基本上大部分电动车都用这个。PTC通电后会一直处于恒温发热,具有成本低、寿命长、安全的优势。原理有点像家里的吹风机,缺点就是能耗较高。

PTC里面也有一些较先进的,以蔚来ES8采用的是博格华纳陶瓷PTC为例,它的工作目的是迅速提升座舱温度并清除挡风玻璃上的结霜。随着温度上升,陶瓷棒的电阻也上升,电阻上升到一定程度后电流会随之中断,座舱的加热随之中断或减少。

为了实现左右分区温度的不同,这款PTC采用全封装式加热棒与翅片设计相结合,可实现左右分区加热控制。这样的好处就是避免安装左右两个单区加热器,降低成本也更加节能。

陶瓷PTC相比后面谈到的热泵技术,优点是低温下具有极低的电阻,所以座舱温度越低PTC升温就越快。所以你可以理解,在极端低温下,PTC比热泵更有效。


热泵相当于家用空调,把车外热量搬运到车内


泵的工作原理是将热量从低温处搬运到低温处,既能实现制热,又可实现制冷。热泵制热,就是通过吸取车外空气中的热量,利用压缩机将其输送到车厢内。


这个与你家里的空调,或者高档的热泵式干衣机,空气能热水器道理一样,都是通过压缩机将外面的热量“搬运”进来。相比于PTC,热泵技术明显增加电动车冬季续航里程。

例如特斯拉Model Y、现款的Model 3、宝马ix3、大众ID.4和奥迪Q4 e-tron等主流电动车都采用热泵技术。先进热泵技术将来自车内高压模块的废热,以及车外环境空气的热量用来提升或控制车内温度。这是这些电动车能在冬季获得长续航的关键。


但热泵技术有一个缺点,就和北方家里空调冬天不制热一样——如果温度在零下,甚至更低,热泵的效率就变低。还有车主反应Model Y的热泵工作时有噪声。


世事没绝对,有时候需要PTC和热泵双管齐下


可以这样理解,如果一款电动车只装备了PTC,那么肯定不如热泵。但热泵有时候并非PTC的替代,而是弥补它PTC的不足。个别新款电动车,是PTC和热泵双管齐下。

例如奥迪Q4 e-tron就采用热泵系统(R744),可以实现几种制冷模式和加热模式场景的切换。但它同时也装备了PTC,以应对极低温天气。

在低温情况下,如驾驶员需要快速对车内温度进行提升,选装热泵(R744空调)装置的车辆热泵系统和PTC加热器将共同工作。PTC加热装置会随车内温度的提升逐渐退出工作,最终由热泵系统完全接手。

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