热泵系统宛如神助,改款Model 3的续航利器

思念似蛊 2020-12-30 14:13:42

相信现在有很多潜在的特斯拉Model 3车主都在等一波改款,虽然官方并未对此透露一丝一毫,但根据海内媒体的不断曝光,改款Model 3的日程好像真的近在咫尺。

热泵系统宛如神助,改款Model 3的续航利器

除了全新设计的磨砂中控台、前排双层夹胶玻璃、电动尾门、黑化车窗门把手部件、全新设计的轮毂盖、标配64G行车U盘、优化车内充电口这些小打小闹的配置以外,最亮眼的增配莫过于八向阀热泵系统的加入。


虽然热泵系统的加入导致Model 3的前备箱容积有所降低,但相比冬季制热带来的高电耗相比,区区前备箱空间何足挂齿,提升冬季续航才是重中之重,今天就和大家聊聊这个看似神奇的热泵对于电动车究竟意味着什么?为什么安装了热泵能提升电动车在冬季的续航?


这里先卖个关子,我们先了解一下


一台电动车在低温环境下需要面临哪些问题?


我们都知道,电池在低温环境下,充放电能力会大大降低,从而导致续航大幅缩水,如果对电池进行加热,使电池维持在最佳工作温度区间,可以使车辆续航得到提升,另外在秋冬季节,驾驶舱内就不得不出现空调制热的需求,这时电池的压力本来就够大了,如果再加上驾驶舱供热,还要靠电池来供能的话,那对电池来说就是雪上加霜,续航能力进一步缩减。


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因此,要想兼顾驾驶舱内和电池组的制热需求,对车辆的热管理系统是个不小的挑战,虽然特斯拉车系的电池热管理系统已经属于行业前列水平,但终究敌不过我大东北的温度制裁,这时,要想让一台电动车在寒冷地区又暖和又能跑,热泵系统的加入无疑是最好的选择。


燃油车是怎么制热的?


讲热泵系统的工作原理前,我们先讲下燃油车是怎么解决冬季制热需求的,众所周知,燃油车主要是由内燃机来驱动,没有动力电池的加入,不需要对电池进行加热,所以冬季的制热需求主要集中在驾驶舱内。


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由于发动机的效率比较低,只能产生约40%的动能,而大部分的能量都以热量的形式导出,而燃油车可以将这部分热量转移至驾驶舱,因此冬季对燃油车制热的影响几乎可以忽略不计。


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这时候就有小伙伴要问了,那我利用电动车电机的预热来给驾驶室供暖不就行了?当然不行,因为电机的效率普遍都在90%以上,产生的余热还不足以给驾驶舱供暖,所以电机热量来供热的想法是不太切合实际的。


电动车是怎么制热的?


目前市面上绝大部分电动车主要采用两种方式,一种是使用PTC热敏内阻,也就是增加一个类似电阻丝的装置,通过加热电阻丝来将电能转化为热量并吹至驾驶舱。


这种技术类似于我们日常生活中的吹风机,加热电热丝后,吹出的就是热风了,虽然足够好用,但缺点也十分明显,那就是功率太大,极度消耗电能,会让本就疲软的冬季续航雪上加霜。而另一种方式就是采用改款Model 3的热泵技术!


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什么是热泵呢?


我们所说的热泵本身不生产能量,他的工作原理类似于水泵,将一个地方的水抽取至另一区域,同理,热泵就是热量的搬运工,他能将外部环境的热量转移至车内,大约每消耗一焦耳的电能,就可以搬运3焦耳的热量,这就是四两拨千斤的真实体现。即便是在低温环境下,依然存在热量,原理是热泵能通过低沸点的冷却液吸收外部热量转移车内加以利用,相比PTC热敏内阻加热制热,热泵在能耗方面,更加高效,也更加节能。


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但冬季的续航问题解决了,夏天的怎么办呢?为了能应对各种多面环境,一套成熟的热管理系统是必不可少的,既然热泵是热量的搬运工,那么纯电动汽车的热量来源都有哪些呢?这就要对纯电动汽车的热管理系统有一定的了解。


特斯拉的热管理系统


电动车在不同的工作环境下,各个组件对于热的需求是不一样的。


如果在夏天,根据导航地址去超充站充电时,电池会自动加热到适合充电的温度,电机需要散热,驾驶舱内也需要散热。如果在冬天,长途驾驶后,电机需要散热,电池需要加热,驾驶舱内也需要供热。


所以,一台电动车对于热的需求会根据使用场景和使用环境的不同而产生变化,一套优秀的热管理系统能做什么呢?就拿冬天一台长途驾驶的Model 3为例子,车辆的热管理系统可以把电池和电机产生的多余能量转移到刚好对热量有需求的驾驶舱内。


反之,这些热量如果不能被合理利用,就会被白白浪费掉,而且还需要额外的电能来给驾驶舱供电,所以,一套合格的热管理系统要做到针对车内的各个部件进行合理的热量分配,使电动车拥有更高的能量利用率,从而进一步提升车辆续航。

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优秀的热管理+优秀的热泵=1+1=3?


我们都知道电动车的使用场景往往不止冬天和夏天,这就需要对车辆在不同环境、不同驾驶模式、不同电量、充电需求、进行排列组合,当一套成熟的热管理系统搭配热泵后,最直观的变化就是续航的提升。

热泵系统宛如神助,改款Model 3的续航利器

北美EPA官方显示,同等电池组情况下,搭载热泵的改款Model 3在EPA续航工况下竟然比没有热泵的Model 3直接多出31英里(约50公里)的续航,提升幅度达到9.6%,由此可见,热泵系统的加入,很大程度上改善了电动车在冬季的续航表现,为了应对尽可能多的热需求场景,特斯拉重新设计了一个八向换向阀来控制各种模式下的热量转移路径,从而形成了一套成熟的热管理系统。


总的来说


其实,一套成熟的热管理系统无非就是将有限的热量最大化应用,而热泵就负责将内部多余的热量搬运到需要热量的地方,车内的热管理系统再将这部分热量高效利用。

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无论是三电系统高效利用电能、动能回收系统高效利用动能、还是热管理系统合理利用热能,为了就是将纯电动汽车的续航最大化,也希望在不久的将来,电动车也能摘掉续航焦虑的帽子,真正走进千家万户。


来源:易车

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