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$比亚迪(SZ002594)$$特斯拉(TSLA)$ 据SAE International的测试显示,在0℃时,采用PTC加热方式时的续航里程为无制热的56.0%,而热泵制热则为77.5%;在-10℃时,用PTC加热的续航里程为无制热的45.2%,热泵则为62.2%。

在零下十度和零度的环境下,无制热、PTC加热、热泵的行驶里程差异,来源:SAE International

热泵顾名思义就是,把外界的低温热量“泵”到相对温的乘客舱。热泵空调的原理,其实就是利了我们在中学学过的蒸发吸热,液化放热的热学原理(忘记的朋友,去翻中学课文),再利低沸点的制冷剂将环境中的热量带到乘客舱中。

与PTC加热不同,PTC是实实在在的能量的产生过程,能效比大约在0.95,需损耗非常多的电能;而而热泵制热方案是以冷媒为介质的热传递的过程,是能量的搬运,最高能效比可以达到2,也就意味着同样的热量需求,热泵制热方案相比于传统的非热泵制热方案,电能损耗仅为一半。

但热泵系统,仅仅是解决燃眉之急,并不是终极方案。

比亚迪海豚的集成热管理系统

热泵系统之所以不常,就是因为个字“贵”。热泵比PTC要复杂得多,涉及六通阀、八通阀等这种对设计和制造能力要求较为严苛的零部件,因为做不到的话反而会产生多余的噪音影响驾驶体验。

相比较传统热管理产品,新能源热管理系统这套三电系统冷却和热泵空调等设备,足足将单车配套价值量提升了3倍。比如,在大众ID.4的CO2热泵选配包价格为9000元。而特斯拉、比亚迪等品牌的部分车型目前都是以标配的形式存在。

要说复杂性,热泵中的“集成阀”必须榜上有名。因为,它可以直接影响了一个热泵系统能完成多少种工作模式,以比亚迪的e平台 3.0热泵系统为例,它具有11种工作模式:单电池加热模式、单乘员舱采暖模式、乘员舱采暖+电池加热模式等等。

以搭载热泵直冷直热技术的比亚迪海豚为例,在室外气温近-10℃的沈阳进行续航测试(测试条件:24度自动空调、标准模式动力回收、ECO模式、无座椅加热、车载两人),结果显示:实际行驶里程242km,表显续航掉了347Km,续航达成率将近70%。

比亚迪的热管理集成模块长这个样子,可以管它叫“六通阀”,因为有六个可以切换连通方向的阀

很多国内消费者接触到热泵的概念,应该是从国产特斯拉Model 3开始。在那套热泵系统中,特斯拉的工程师们,设计了一个可以电控切换水路循环流向的超级旁通阀门——八通阀,还别出心裁的在这个部件上画了一个八爪鱼。

他们将传统的热泵空调和车辆的电池系统、动力系统通过八通阀进行了打通,彻底压榨了不同系统的余热,同时进行了融合,产生了多达12种工作模式。

八爪鱼

对于这一精妙的设计,热心的知乎网友@cw5586就分析道:特斯拉的创新是把电池的冷暖系统和驾驶舱的冷暖空调结合起来了(用两个换热器实现),直接利用驾驶舱冷暖空调的大换热器解决电池的冷暖能源供给,优点有两个:

一是特别紧凑(用八通阀和两个换热器取代其它车厂用的直接发热元件和散热水箱),用两个小换热器把热量导给驾驶舱空调解决;

二是效率高,空调不管制热还是制冷都能实现相当于电能3.5倍的输出,相当于提高电池热管理效率3.5倍,同时还可以利用电池的热量(例如冬天行车电池发热就导向驾驶舱可以节约一点空调消耗的电),而其它厂家的分离系统电池加热是直接加热,效率比特斯拉差3.5倍,行车过程中电池发热无法利用只有直接用散热器消耗掉。

但需要注意的是,热泵系统也分“段位”。在极低温情况下,有些热泵系统可能会“罢工”。

比如,在东北这种冬天零下十几度的环境中,车外温度较低的同时,空气中含有较多水分。这种极端条件下,空气中的水分会在车外表面结霜,结霜后导致换热装置很难再从外界环境有效地吸收热量,导致热泵空调无法继续工作,一般热泵系统在-10℃甚至更低的时候,就直接“歇菜”了。

到了-10℃,甚至更低的温度时,你仍然需要靠PTC加热来维持温度。以特斯拉之前公布专利来看,特斯拉Model Y配备的一个低压的PTC,会在电池温度在-10~10℃这个区间辅助热泵空调混合工作。

当然,也有一些比较极端的办法,像北汽新能源的出租车会加装柴暖,以及像威马EX5-Z上有一个柴暖系统——在车身右后侧开了一个加油口,用于加注柴油,再通过柴暖系统对电池包和空调进行加热。以此,来减少电耗。这种方法虽然抗冻,但与电动车的环保理念天然相斥。

总而言之,这些“暖宝宝”方案都只是过渡方案,谈不上完美。但解决温饱还是够了。


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01月28日 23:15
来自电脑网页版
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