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纯电动汽车是怎么取暖和制冷的?

时间:2021-02-09 02:24

传统的内燃机驱动的汽车的制冷方式是用发动机带动空调的压缩机来实现制冷的,因为这个原因,在开冷空调的时候发动机的功率会下降,而取暖则大多是利用发动机的冷却液的热量通过热交换的方式来实现的。
 
纯电动的汽车由于没有了发动机,所以也就相应的没有发动机冷却系统,因此对于取暖这个功能而言,就只能采用辅助制热的方式比如采用下图的电热管加热,原理就和电吹风一样,将空气加热之后,再将热空气吹出来。都是对空气直接加热,然后在吹入驾驶室,除此之外还有PTC加热和热泵加热等方式。其实辅助加热这种方式内燃机汽车也有使用,只是多用于客车和载货汽车。这种加热方式也会消耗汽车的电能,影响汽车的续航里程。纯电动汽车的制冷系统就和内燃机的汽车的类似,只是把驱动压缩机的由发动机换成了电动机。这个电动机通常而言是单独的,但是也有采用驱动汽车的电动机来直接驱动的,这就和内燃机汽车更相似了,目前大致能解决电动汽车制冷的问题,但是效率还有待提高。
 
 
 
纯电动车的电池的续航里程本来就是电动汽车上重点考虑的一个问题,然后还有之前许多靠发动机驱动的设备在发动机被取代之后就只能用电驱动了,这无疑给电动车的电池系统增加了压力,所以纯电动汽车的空调系统在设计的时候很大程度上受到汽车续航里程的限制。
 
纯电动汽车制热与传统的燃油车不同,大部分车型制热是通过电热做到的。制冷则与燃油车类似,都是机通过压缩机来做到的。
 
燃油车的发动机工作时燃烧温度最高达到了2500℃,即使怠速运转时燃烧温度也在1000℃左右,这个热量必须及时散发掉否则发动机会因为高温而损坏。因此内燃机都带有冷却系统,绝大部分汽车都配备了水冷散热系统,利用换热的方式把内燃机产生的热量散发发到空气中。
 
 
而制热就是利用了发动机的余热,直接把冷却液中的热量散发到车内就可以了 ,发动机水温上来后几乎不需要消耗任何能源就可以制热、采暖。
 
电动汽车没有内燃机的存在,也没有温度足够高的余热可以利用,因此只能通过电力制热。或者间接的电力制热,也有厂家另辟蹊径采用柴油暖风机制热的。电制热有很多方式可以实现,例如以前广泛采用电阻丝制热、但是目前应用最广泛的就是PTC热敏电阻制热,PTC制热已经全面替代了电阻丝制热。
 
 
PTC其实是热敏电阻的一种,一种具备正温度系数的电阻。特点是阻值随着温度增加而增加,阻值增加后功率自然会下降,制热量也会下降。
 
 
这样一来就可以实现功率随着环境温度增加而降低,不仅功率可以自动调节,温度也可以自动调整。这个特点就特别适合来做电取暖设备,温度低时功率大温升快,环境温度提高后功率下降,可以保持恒温。因此用ptc原件做取暖设备可以做到无明火、无辐射、抗震能力强、能效高,体积小、寿命长,要比传统的电阻丝制热的取暖好的多。
 
用在汽车取暖时只需要在风机前方加上ptc加热芯即可:
 
 
ptc加热芯工作时产生热量,风机直接把热空气吹出去就是暖风 分配到各个出风口就可以了!还可以用ptc原件加热冷却液的方式取暖,也可以为电池加温。
 
制热还有一部分车型采用了热泵空调来制热,热泵制热其实与家用空调压缩机制热是一个原理。
 
 
车前蒸发器吸取环境中的热量,低压气体进入压缩机压缩成为高温高压气体,经过四通阀送入车内冷凝器后冷凝释放热量,冷凝器把空气加热经风机送到风道内完成制热。
 
可以看到热泵制热效率取决于环境温度,如果环境温度过低那么热泵从环境中获取热量也是有限的。因此当环境温度低于零度时热泵制热能力会大大降低,能效比(COP)只能做到1-2之间,与PTC制热原件(能效比1)比起来优势并不大。但是在环境温度达到零上的时候,热能泵的高能效比(2-4)的优势就非常明显了!消耗相同的能量(电量)热泵制热量是PTC原件制热的2-4倍!目前应用热泵制热的车企有荣威、长安、特斯拉、丰田、日产等,旗下部分车型采用了热能泵制热。
 
电动汽车制冷就比较简单了,与燃油车制冷原理是一样的。唯一的不同就是压缩机不一样,燃油车压缩机通过发动机驱动,而电动汽车没有发动机,压缩机只能采用电力来驱动、因此电动汽车直接采用了电动压缩机。
 
 




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