热泵小知识——电动车的黑科技-热泵空调-热泵在线

众所周知冬季续航里程是电动车的最大痛点之一。数据显示，电动车上普遍使用的PTC（热敏电阻）制热可使电动车的冬季续航里程减少一半左右。为解决这个问题，汽车工程师们发明了电动车黑科技-热泵空调，事实证明，热泵空调是解决电动车冬季续航里程的有效方案！试验表明，冬季使用热泵空调制热与使用PTC制热相比最大可降低60%能耗，最大带来25%左右的冬季续航里程增加！

荣威Ei5上热泵系统与PTC功耗对比

市场上使用热泵空调的主流车型

热泵空调到底是何方神圣？能有这么大的本事！

从三个方面解读热泵空调到底是怎么回事，为您扒开热泵空调神秘外衣~我们来看看吧！

何为热泵空调？热泵空调与传统燃油车空调有什么区别？
热泵空调比电加热器优势在哪里？
加热器电动车才有的新鲜玩意么？

一、何为热泵空调？热泵空调与传统燃油车空调有什么区别？
传统燃油车汽车空调的制冷基本原理是利用压缩机将低压气态制冷剂转化成高压气态制冷剂，经过冷凝器释放热量后变成高压液态制冷剂，并通过膨胀阀以后变成低压液态制冷剂，在蒸发器中吸热变成低压气态制冷剂回到压缩机中，而蒸发器吸热造成的局部低温通过鼓风机将冷风吹入乘客舱内。简单总结就是一句话，利用蒸发吸热原理造成局部低温区域，吹入乘客舱中。

而制热基本原理则更加简单粗暴，引入发动机冷却液进入空调暖风芯体，再通过鼓风机将热风吹入乘客舱内。所以cao sir在这里告诉大家一个小诀窍，冬季开车，不打开A/C按键也可以吹热风，而且对油耗无影响。

传统汽车空调制热和制冷原理

热泵顾名思义就是把外界的低温热量泵到相对高温的乘客舱里。咦，听起来似乎违反热力学第二定律？其实并没有！在上面空调制冷原理里面，高压气体在冷凝器里液化成高压液体过程中释放出大量热量。如何利用这部分热量？工程师们很聪明地利用换向阀改变制冷剂流向，使得蒸发器在反向循环中充当冷凝器放热，在此过程中，相当于通过消耗小部分电能将外界大量热量泵进乘客舱内，所以称之为热泵。

e-Golf上的热泵空调透视图

其实热泵并不是新鲜玩意，相似原理产品在家居市场有着很成熟的应用，典型代表是近些年勃然兴起的空气能热水器，宣传标语总是醒目写着的“节能环保”四个大字，其节能原理就是利用少量的电能从空气中获得大量的热能。

空气能热水器原理图

读到这里，爱思考的你肯定会问，室外零下几十度的话也有热量泵进舱内吗？答案为是！即使是零下几十度的温度下还是存在热量的，有热量就可以被搬运。

二、热泵空调比电加热器优势在哪里？

空调中将制冷(热)循环中产生的制冷(热)量与制冷(热)所耗电功率之比称之为制热能效比（COP）。电加热器（PTC）是一种半导体发热陶瓷，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，因此其COP最大值不超过1，也就是说1KW电量最多可产生1KW热量。试验表明，当冬季行驶时打开电加热器为乘客舱制热，全程至少消耗三分之一电池电量，冬季续航里程相应受到极大的影响。

PTC使用功率越大对续航里程影响也就越大

而热泵空调则利用了蒸发吸热，液化放热的热力学原理，利用低沸点的制冷剂将环境中的热量带入到乘客舱中，乘客舱得到的热量为消耗的电能与吸收的低位热能之和，因此其制热系数COP（（吸收的低位热能+消耗电能）/消耗电能）一定大于1。试验证明热泵效能系数比PTC加热高出2-3倍，可以有效延长10%以上的续航里程。以最近新浪汽车发起的冬季真实续航大PK比赛为例，挑选市场上比较具有代表性的四款电动车型参加：荣威Ei5、比亚迪秦PRO、北汽EU5、吉利帝豪GSE，它们电池容量十分接近，均在53度电左右，其中前三款车的官方续航里程也几乎完全相同，模拟正常冬季用车环境，最终搭载热泵技术的荣威Ei5以高出对手13%左右续航里程的成绩拿下PK赛冠军。

带热泵空调加持的荣威Ei5毫无悬念地拿到了冠军

既然热泵对电动车续航里程来说优势这么明显，那么问题来了，为啥大多数厂家不用热泵而是使用电加热器呢。成本！成本！成本！重要的事情说三遍。以宝马i3为例，其热泵系统包含了热泵控制器、制冷剂温度传感器和压力-温度传感器、制冷剂截止阀、电控膨胀阀（EXV）、储液干燥器、热泵换热器等组成。整体下来热泵空调要比传统汽车空调增加近1000元左右的成本。在大部分以赚国家补贴为目的的厂家面前，有几家车企愿意真的从顾客用车体验着想舍得投入这么高成本呢？

热泵空调零件图示

三、电加热器电动车才有的新鲜玩意么？

答案为否，在许多传统燃油豪华车上，早就使用低压PTC（额定工作电压12V）作为车辆冬季刚启动时，发动机水温没上来之前，空调快速制热的电辅助设备。最近试驾了2019款奥迪A6L，对其低温启动时空调快速暖风功能印象深刻，真乃北方车主的冬季福音，居家旅行必备之良药！

传统低压PTC与电动车上高压PTC对比

2019款奥迪A6L搭载了快暖空调技术

需要指出的是，由于热泵系统在制热模式时，车外换热器作为蒸发器使用，需要吸收外界环境的热量，当车外温度较低时，或者车外换热器温度与外界环境温度接近时，车外换热器则不能有效地从外界环境吸收热量，导致系统无法继续运行。另外，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。所以一般热泵系统在－10℃以下便无法正常工作。因此车企们的主流技术方案仍然是热泵与PTC加热共同使用，在环境温度过低热泵无法工作时，启动PTC作为备用热源，但是随着-20°C以下低温热泵技术的不断突破，PTC加热器渐渐地被热泵空调所取代是必然趋势！