相信現(xiàn)在有很多潛在的特斯拉Model 3車主都在等一波改款,雖然官方并未對此透露一絲一毫,但根據(jù)海內媒體的不斷曝光,改款Model 3 的日程好像真的近在咫尺。
除了全新設計的磨砂中控臺、前排雙層夾膠玻璃、電動尾門、黑化車窗門把手部件、全新設計的輪轂蓋、標配64G行車U盤、優(yōu)化車內充電口這些小打小鬧的配置以外,最亮眼的增配莫過于八向閥熱泵系統(tǒng)的加入。
雖然熱泵系統(tǒng)的加入導致Model 3的前備箱容積有所降低,但相比冬季制熱帶來的高電耗相比,區(qū)區(qū)前備箱空間何足掛齒,提升冬季續(xù)航才是重中之重,今天就和大家聊聊這個看似神奇的熱泵對于電動車究竟意味著什么?為什么安裝了熱泵能提升電動車在冬季的續(xù)航?
一臺電動車在低溫環(huán)境下需要面臨哪些問題?
我們都知道,電池在低溫環(huán)境下,充放電能力會大大降低,從而導致續(xù)航大幅縮水,如果對電池進行加熱,使電池維持在最佳工作溫度區(qū)間,可以使車輛續(xù)航得到提升,另外在秋冬季節(jié),駕駛艙內就不得不出現(xiàn)空調制熱的需求,這時電池的壓力本來就夠大了,如果再加上駕駛艙供熱,還要靠電池來供能的話,那對電池來說就是雪上加霜,續(xù)航能力進一步縮減。
因此,要想兼顧駕駛艙內和電池組的制熱需求,對車輛的熱管理系統(tǒng)是個不小的挑戰(zhàn),雖然特斯拉車系的電池熱管理系統(tǒng)已經(jīng)屬于行業(yè)前列水平,但終究敵不過我大東北的溫度制裁,這時,要想讓一臺電動車在寒冷地區(qū)又暖和又能跑,熱泵系統(tǒng)的加入無疑是最好的選擇。
講熱泵系統(tǒng)的工作原理前,我們先講下燃油車是怎么解決冬季制熱需求的,眾所周知,燃油車主要是由內燃機來驅動,沒有動力電池的加入,不需要對電池進行加熱,所以冬季的制熱需求主要集中在駕駛艙內。
由于發(fā)動機的效率比較低,只能產生約40%的動能,而大部分的能量都以熱量的形式導出,而燃油車可以將這部分熱量轉移至駕駛艙,因此冬季對燃油車制熱的影響幾乎可以忽略不計。
這時候就有小伙伴要問了,那我利用電動車電機的預熱來給駕駛室供暖不就行了?當然不行,因為電機的效率普遍都在90%以上,產生的余熱還不足以給駕駛艙供暖,所以電機熱量來供熱的想法是不太切合實際的。
目前市面上絕大部分電動車主要采用兩種方式,一種是使用PTC熱敏內阻,也就是增加一個類似電阻絲的裝置,通過加熱電阻絲來將電能轉化為熱量并吹至駕駛艙。
這種技術類似于我們日常生活中的吹風機,加熱電熱絲后,吹出的就是熱風了,雖然足夠好用,但缺點也十分明顯,那就是功率太大,極度消耗電能,會讓本就疲軟的冬季續(xù)航雪上加霜。而另一種方式就是采用改款Model 3的熱泵技術!
我們所說的熱泵本身不生產能量,他的工作原理類似于水泵,將一個地方的水抽取至另一區(qū)域,同理,熱泵就是熱量的搬運工,他能將外部環(huán)境的熱量轉移至車內,大約每消耗一焦耳的電能,就可以搬運3焦耳的熱量,這就是四兩撥千斤的真實體現(xiàn)。即便是在低溫環(huán)境下,依然存在熱量,原理是熱泵能通過低沸點的冷卻液吸收外部熱量轉移車內加以利用,相比PTC熱敏內阻加熱制熱,熱泵在能耗方面,更加高效,也更加節(jié)能。
但冬季的續(xù)航問題解決了,夏天的怎么辦呢?為了能應對各種多面環(huán)境,一套成熟的熱管理系統(tǒng)是必不可少的,既然熱泵是熱量的搬運工,那么純電動汽車的熱量來源都有哪些呢?這就要對純電動汽車的熱管理系統(tǒng)有一定的了解。
電動車在不同的工作環(huán)境下,各個組件對于熱的需求是不一樣的。
如果在夏天,根據(jù)導航地址去超充站充電時,電池會自動加熱到適合充電的溫度,電機需要散熱,駕駛艙內也需要散熱。
如果在冬天,長途駕駛后,電機需要散熱,電池需要加熱,駕駛艙內也需要供熱。
所以,一臺電動車對于熱的需求會根據(jù)使用場景和使用環(huán)境的不同而產生變化,一套優(yōu)秀的熱管理系統(tǒng)能做什么呢?就拿冬天一臺長途駕駛的Model 3為例子,車輛的熱管理系統(tǒng)可以把電池和電機產生的多余能量轉移到剛好對熱量有需求的駕駛艙內。
反之,這些熱量如果不能被合理利用,就會被白白浪費掉,而且還需要額外的電能來給駕駛艙供電,所以,一套合格的熱管理系統(tǒng)要做到針對車內的各個部件進行合理的熱量分配,使電動車擁有更高的能量利用率,從而進一步提升車輛續(xù)航。
優(yōu)秀的熱管理+優(yōu)秀的熱泵=1+1=3?
我們都知道電動車的使用場景往往不止冬天和夏天,這就需要對車輛在不同環(huán)境、不同駕駛模式、不同電量、充電需求、進行排列組合,當一套成熟的熱管理系統(tǒng)搭配熱泵后,最直觀的變化就是續(xù)航的提升。
北美EPA官方顯示,同等電池組情況下,搭載熱泵的改款Model 3在EPA續(xù)航工況下竟然比沒有熱泵的Model 3直接多出31英里(約50公里)的續(xù)航,提升幅度達到9.6%,由此可見,熱泵系統(tǒng)的加入,很大程度上改善了電動車在冬季的續(xù)航表現(xiàn),為了應對盡可能多的熱需求場景,特斯拉重新設計了一個八向換向閥來控制各種模式下的熱量轉移路徑,從而形成了一套成熟的熱管理系統(tǒng)。
其實,一套成熟的熱管理系統(tǒng)無非就是將有限的熱量最大化應用,而熱泵就負責將內部多余的熱量搬運到需要熱量的地方,車內的熱管理系統(tǒng)再將這部分熱量高效利用。
無論是三電系統(tǒng)高效利用電能、動能回收系統(tǒng)高效利用動能、還是熱管理系統(tǒng)合理利用熱能,為了就是將純電動汽車的續(xù)航最大化,也希望在不久的將來,電動車也能摘掉續(xù)航焦慮的帽子,真正走進千家萬戶。