最近两年,新能源汽车的使用率和普及率不断提升,无论是外资还是国产品牌都加大了新车的研发和上市速度。特别是在双碳目标以及绿色低碳出行的大方针之下,纯电汽车的销售也呈现出高速增长态势。统计数据显示,2020年汽车行业整体销量增速为-1.9%,新能源汽车销量增10.9%,其中纯电动汽车销量增11.6%,插电式混合动力汽车销量增8.4%,新能源汽车及其各细分领域均跑赢汽车行业整体。

对于纯电汽车的普及来说,最大的制约就是续航里程,这从很大程度上决定了消费者的购买意愿。续航里程主要有两个因素决定,一个是电池的容量,一个是电动汽车的电力消耗。相对来说,续航里程往往都是出厂额定的功率决定,也与驾驶员的驾驶习惯有关系。当然,最重要的是与电力消耗有关,其中空调的使用就是最大的电力消耗点。

据了解,电动汽车的空调与普通燃油车并无两样,制冷模式时主要依靠单独的制冷压缩机进行工作,电力的消耗主要是集中于压缩机做功相对而言,燃油车制冷时的能源消耗较小。而冬季制热时,燃油车可以回收利用发动机工作产生的高温循环,实现对车内温度的提升,在这个过程中并不会启动压缩机,因此几乎没有能源消耗。虽然电动汽车的各项部件和系统在运行时也会产生一定的热量,其中动力电池产生的热量最多,但这些热量无法满足空调的需求,因此传统的电动车上,并不会以这些热量为空调暖风的“源泉”,因此为了提供热源,电动车会额外的加入热源零部件PTC。PTC是指正温度系数热敏电阻,这种电阻和温度是正相关的关系。也就是当环境温度降低,PTC的电阻也降低,这样通电后,恒定电压下,电流增大,通电的发热量就会变大。

目前PTC加热有两种方案,水暖和风暖。其差别就在于一个是通过PTC加热冷却液,再和散热器进行热交换;而另一个是开启暖风后,冷空气直接和PTC进行换热,最终吹出暖风。一般情况下,PTC的功率会在6kW以内。对应不同功能,系统会对PTC的功率进行较为精准的控制。PTC就相当于我们平时生活中的热得快,加热后再通过风机向车内供暖。但是供暖的时候,电池的消耗增加,外加冬季较为寒冷,本身的电池容量就有所降低,两种因素综合之后,会对电动汽车的整体续航产生较大影响,让使用者有较大的担忧和疑虑。

为了解决这一痛点,车用热泵空调开始出现。从技术上说并不是新物种,但在汽车中还是比较罕见。这种空调主要以热泵技术为核心,是目前为数不多的适用于电动车制热的有效技术。整个系统由四个核心零部件组成,分别是:电动压缩机、四通换向阀、换热器和电子膨胀阀,对于电动汽车来说,冬季的电力消耗主要是对压缩机的消耗。相比PTC,热泵空调的效率更高,能耗也较低。不过,热泵空调的使用与环境温度息息相关,一旦遇到零度以下的气温或者是极端严寒的气候,热泵空调的工作效率较低,能耗也会增加。因此,目前也有部分车企采用了PTC+热泵的模式,在极度低温状态下,先采用PTC对室内进行加热,当汽车行驶一段时间以后,动力电池产生的热量就会被回收利用,再加以热泵的工作效率,从而实现效率的最高化。

热泵空调虽好,但是成本相对较高。相关数据显示,传统汽车空调的成本在2000元左右,但是热泵空调的成本在3300元左右,单台成本就要高出1000多元,但是依旧有不少车企选择热泵空调。可以说,热泵空调拥有不错的市场前景,不少企业已经瞄准这一市场。

格力就是其中的代表,早在2018年,格力就已推出专为新能源汽车研发的纯电动热泵空调,该系统搭载双级增焓技术,解决超低温环境下制热量不足、系统可靠性问题,在-30℃至54℃的环境下可靠运行,并强劲制冷、制热。根据格力中央空调的官方介绍,该热泵空调系统主要有几大亮点:

热泵空调的新能源汽车(新能源汽车冬季空调制热方式)

亮点一:搭载了格力24项国际领先科技之一——双级增焓技术,能够通过单压缩机补气变排量运行,大幅提高热泵能力,同时系统运转范围扩展到-30~54℃,能够实现极端温度下的高可靠运行,适用于大部分地区。双级增焓系统的神奇之处,在于其“越冷越给力”。在低温工况下,随着系统压比增大,格力热泵空调系统性能提升更显著,性能较单级系统可提升8%~33%。

亮点二:与1.0版本采用铁壳压缩机不同,格力新能源乘用车热泵空调2.0采用了全新的铝涡旋压缩机,能够大幅降低系统的重量,助力新能源汽车进一步实现轻量化。

作为一款为新能源乘用车量身定做的压缩机,它具有极为优良的密封性,防护等级达IP67,同时具备完善的自我保护策略,极宽幅度调速范围900rpm-8500rpm,可满足汽车恶劣工况下的稳定运行,还兼具安全性高,噪音低,振动小,可靠性高等优势。压缩机的升级,进一步促进格力新能源乘用车热泵空调性能的提升,系统的最大制冷/热能力较1.0版本有了全面提升。较普通的PTC采暖,格力热泵空调耗电量节省60%,整车续航比例增加13%,能够更好的匹配轿车/SUV等车型。

热泵空调的新能源汽车(新能源汽车冬季空调制热方式)

除格力以外,三花智控也研发了针对新能源汽车的热管理系统。根据三花智控透露,新能源汽车热管理系统主要由空调系统、电池热管理系统和电机电控冷却系统形成。其涉及的零部件主要包括控制部件(电子膨胀阀、水阀等)、换热部件(冷却板、冷却器、油冷器等)与驱动部件(电子水泵与油泵等)。三花智控同时表示,如果根据现有的新能源汽车的发展速度来推算,到2025年新能源汽车热管理系统市场空间将接近400亿元,对于公司的整体营收增长将会有极大地带动。(江南)

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