最近,全國大范圍迎來史詩級寒潮,北京、山東等地的氣溫更是創下了近20年來新低,走在路上那是分分鐘被“凍透”!可再冷也要出門啊,網絡上不少燃油車主便對電動車主發起了一波“群嘲”,極寒天氣下純電車的續航本就有所削弱,加上車內制暖效能不及燃油車,電動車主身冷心更冷,尤其是眾多開純電車的網約車司機,為了能多跑幾公里,不得不減少開空調的頻率,保暖也只能軍大衣、毛毯齊上陣了。
其實為了解決純電車冬季出行體驗不佳的痛點,廠商們也做了很多努力,比如目前主流的純電車基本都有電池預加熱功能,能一定程度提升續航,而座椅加熱、方向盤加熱也成為很多車型的標配,不過這也只是治標不治本,正所謂“牙疼不是病,疼起來真要命”,如何提升整車的制熱效果同時減低能耗將是一個長遠的話題,這里就不得不提目前純電車主要的兩大空調系統,PTC和熱泵。
基本方案-PTC
燃油車可以利用內燃機的廢熱來制暖,但純電車并沒有可以利用的能量,因為電機在工作中產生的熱量較發動機少之又少,不足以車內供暖,而電池包中電芯對溫度又極為敏感,同時還需要一定的溫度環境來保證其安全有效儲存并轉化能量,電池產生的熱量也不可利用,因此純電車就要通過“第三方”來造熱,這就是PTC(熱敏電阻)技術。
PTC的原理其實很簡單,就是給電阻絲/陶瓷等熱材料通電后產生熱量,給車內供暖,和電飯煲、電磁爐類似,假如一個不夠,那再加一個,或者再加大功率,比如蔚來ES8就有兩個PTC單元,有些豪華品牌燃油車同樣配備PTC,在冬季著車水溫沒上來之前迅速給車內升溫。PTC的特點就是成本低、結構簡單、出熱快、受外界環境影響小,因此從入門車到高端車都普遍在使用。
但PTC有一個致命問題,因為它“燒電”,所以直接影響車輛續航,隨著外界溫度降低,PTC的電阻值隨之減小,電流通過電阻產生熱量,其制熱能效比(COP)最大值不超過1,也就是說1kW電量最多可產生1kW熱量,試驗表明,當冬季行駛時打開暖風,全程至少消耗三分之一電量,功率越大耗能越大,時間越久耗能越大,冬季續航里程會受到極大的影響。
更優方案-熱泵
為了解決PTC用電快的問題,熱泵技術就出現了,其實熱泵也不是什么很新鮮的技術,工作原理就是把外界環境中的熱量收集起來,蒸發吸熱,液化放熱,需要用電的地方就是壓縮機、泵體等,比PTC那種直接“燒電”要節能很多,因此熱泵也逐漸成為更多車型的選擇,比如蔚來ES6、榮威Ei5、特斯拉Model Y等等都使用的熱泵空調,節省了30%-50%的空調功耗。
可能有人就疑惑了,像之前北京室外零下十幾度也有熱量泵進艙內嗎?答案是肯定的,除非達到物理學中的絕對零度-273.15℃,當然這是不可能的,所以萬物都有熱量。那么熱泵具體是怎么工作的呢?第一步:泵體吸收外界空氣,冷媒遇外界空氣后在低壓區吸熱儲能變成蒸汽;第二步:加壓進入高壓區放熱冷凝;第三步:重新通過減壓閥進入低壓區繼續吸熱。因為客艙獲得的熱量=消耗的電能+外界吸進來的熱能,那么熱能效比COP(吸收的熱能+消耗電能)/消耗電能)一定大于1,讓1kW電功率能夠達到1.5kW甚至2kW的熱量。
不過熱泵也是有劣勢的,第一就是成本,當前一套熱泵系統,所需要的壓縮機、熱泵、閥、管路等,比普通PTC的成本高出數倍,低端車型是不會用熱泵的。第二,即使理論上外界無論如何都存在熱量,熱泵在極寒天氣下的運行效率也是較差的,另外,當車外溫度較低同時空氣中含有較多水分,則空氣中的水分會在車外表面結霜,結霜后的換熱裝置也不能再從外界環境有效地吸收熱量,導致熱泵空調無法繼續工作,所以一般熱泵系統在-10℃以下便無法正常工作。
總結:
綜合PTC和熱泵的特點,不考慮成本,效果最好的當然是兩者結合,在環境溫度過低熱泵無法工作時,啟動PTC作為備用熱源,但這是一個比較復雜的系統,需要電腦精確判斷PTC與熱泵什么時候同時工作,什么時候獨立工作,不同的工作模式還需要不同的管道,一系列的技術問題亟待解決。
目前看來,還沒有一種能同時實現低成本、高效率、低能耗解決方案,不過各個廠家也在努力中,像特斯拉Model Y上的Super bottle系統就擁有一個八通閥,讓空調不僅能搬運外面的熱量,還能搬運電池和電機的熱量,產生了多達12種工作模式,來應付不同需求;當然個別廠家也在研發二氧化碳熱泵空調系統,以及低溫增焓空調技術,-30℃依然可以工作,比如北汽新能源,不過還未實現量產化。
長遠來看,熱泵技術有較大的發展潛力,隨著特斯拉全面向熱泵技術轉變,必然會帶動更多新能源車企轉向熱泵方向,不過是在冷媒材質還是在熱循環上做文章就要看各家的技術路線了,未來當熱泵總體產能大幅增加時,其成本必然也會下降,在這之前,電動車主能做的也只有等待了,冬天就多穿點吧。
歷史寒潮來襲,短板暴露至冰點!純電動車,這個冬天還值得買嗎?
隨著今年首個寒潮席卷國內,國內大部分地區瞬間進入“速凍”模式,北京-17.1℃的溫度更是創造了紀錄。而溫度的驟降對于我們日常出行用車來說也有著巨大的影響,特別是對于不少純電動車主而言,續航大減就成為了最致命的問題。不僅如此,但面對低溫純電車主相比燃油車主在各方面的體驗都要差了很多。面對迅速擴張的國內新能源市場,一場寒潮會打擊消費者們對純電動車的熱情嗎?
一到冬天就“病嬌”的純電動車
相信很多小伙伴都知道,純電動車到了冬天受到溫度的影響續航都會明顯縮水。但很多人不知道的是不同電池類型受溫度的影響程度也不相同,同時除了續航縮水外低溫對純電動車的影響還遠不于此。
先從電池聊起,目前純電動車主要使用的有磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。其中磷酸鐵鋰電池的“抗凍性”就明顯要遜色于和三元鋰電池。以使用磷酸鐵鋰電池的特斯拉Model 3為例,不少車主在購買后都表示其車型的續航里程都明顯縮水。例如就有北京Model 3車主表示,其滿電續航420公里在實際行駛241公里后,電量剩余5%。據相關研究表明,在相同的冬季低溫條件下,搭載三元鋰電池的車輛續航里程會降低25%,磷酸鐵鋰版本則可能會達到35%之多。此外,在充電方面磷酸鐵鋰電池低溫環境下也可能出現充電速度變慢、無法充滿電的情況。
除了續航縮水和充電困擾外,在實際的體驗上對于車主而言就是冬天不敢放肆用空調。相較于燃油車而言,純電動車的空調系統是“用電大戶”。據數據顯示,純電動汽車空調制熱消耗的電能約占整車消耗能量的33%。簡而言之,想要在冬天舒舒服服的享受暖風那就要犧牲三分之一的續航,然而這樣的大占比能耗對于已經在冬季續航縮水的純電車來說無疑是致命的。所以就有不少車主選擇少開甚至不開暖風來保證車輛的整體續航。但這樣的無疑又大大降低了駕乘舒適度。
燃油車優勢凸顯
毫無疑問,相比純電動車,燃油車在冬季的用車體驗就明顯要好很多。雖然低溫同樣會帶來燃油車整車油耗的增加,但其對整體的里程影響并不大。此外,由于燃油車空調暖氣熱源都是來自于發動機廢熱,所以在冬季車主也可以猛開空調而不用擔心能耗的增加。雖然冬季燃油車依舊要考慮低溫對發動機、電瓶等部件的影響,但這些基本都能通過定期檢查、提前熱車、更換冬季機油的方式來解決。總體而言,燃油車在冬季的用車體驗上是要明顯優于純電動車的。
消費者該如何抉擇?
出于純電動車的各種“毛病”,不少網友都把純電動車稱之為“電動爹”,需要車主時時刻刻“供”著。雖然這只是網友們調侃的說法,但從實際來看純電動車的確在很多用車環境下體驗都不如燃油車。不過,即便當下純電動車還存在諸多問題,但整個包含純電動車在內的新能源市場卻在野蠻生長,各個車企都在大力發展和布局純電動產品,市面上能供消費者選擇的純電車型也是越來越多。
面對優缺點明顯但市場又迅速擴張的純電動產品,如此矛盾的情況下消費者又該如何選擇?在全國排名前十的《車壹圈》看來:除了限行、限牌等政策背景下剛需一臺綠牌純電動車外,普通消費者在購買純電動車時最好是在已經擁有一臺燃油車的前提下,越是往北的地方越是如此。當然在像海南、廣州等溫度很少在零度以下的南方地區,第一輛車選擇純電動車也沒有問題。
來源:蓋世汽車,鳳凰網汽車 車壹圈
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