随着冬季的到来,新能源汽车的续航能力成为了人们关注的焦点。在2021年,众多汽车制造商推出了新款新能源汽车,相较于2020年,这些车的续航里程有了显著提升,其中广汽埃安甚至发布了续航超过1000公里的电动车。对于新能源汽车消费者而言,续航是购车时首要考虑的因素,也是各大车企研发的重点之一。随着新能源汽车设计进入正向平台化研发阶段,汽车底盘空间被充分利用来安装电池。然而,在电池技术尚未取得重大突破之前,冬季新能源汽车的电池续航会因开空调而显著缩短。因此,许多车企开始关注新能源汽车能量消耗的第二大来源——汽车空调。
在冬季,新能源汽车的空调与传统燃油车空调的制热原理不同。燃油车通过发动机运转产生的热量加热驾驶舱空气来制热。目前,新能源汽车空调主要采用电加热方式,利用车内安装的电热丝通电发热,加热驾驶舱内的空气,其原理与日常使用的电吹风相似。在不考虑损耗的情况下,一度电最多只能产生一度电的热量。那么,有没有更好的解决方案可以在消耗相同电量的情况下产生更多的热量呢?答案是肯定的。虽然我们不能通过创造能量来产生两度电的热量,但我们可以采用不同的方式搬运能量以达到这一目的,这就是今年兴起的新能源汽车热泵空调。
什么是“热泵”?
“泵”字面上的意思是将东西从一个地方送到另一个地方。根据高中热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。这与我们的日常生活常识相符,一杯热水放久了会自然冷却,自然界中的热量只有从高温向低温传递。那么,是否可以让热量从低温物体传到高温物体呢?当然可以,这就需要用到“热泵”。热泵是泵热量的设备,与日常生活中的水泵类似。大自然的水只能往低处流,要反向流动就需要水泵;同样地,热量也可以通过热泵从低温物体传递到高温物体。

“热泵”如何实现?
水泵是我们最常见的泵,通过电机将水从低处抽到高处,从而实现位能的变化。那么热泵是如何实现从低温到高温物体的能量转换的呢?关键在于利用冷媒在不同压力下沸点的不同来实现能量的搬运。热泵的冷媒在常压下的沸点非常低,为零下40℃,这意味着在日常冬季的温度下就可以沸腾。当冷媒沸腾时,它会由液态转化为气态并吸收室外空气中的热量。气态的冷媒被压缩机加压后,由于压力上升,冷媒沸点升高,再次从气态转化为液态将热量释放到室内空气中,从而实现室内外热量的搬运。实际上,我们可以将室内想象成夏天时温度较高的室外,而室外则可以想象成夏天开空调时的低温室内。空调不断地对外制冷,而热泵则是空调制冷过程的逆过程。由此可见,热泵消耗的电能用于热量搬运而不是产生热量,因此可以实现制热效果的提升。按照目前的技术水平,一度电能够搬运三度电所产生的热量,热泵的能效是电加热空调的三倍。
新能源车热泵空调实战如何?
目前并非所有的新能源汽车都配备了热泵空调。新发布的一些新能源汽车,如比亚迪海豚、大众ID.3和特斯拉Model Y等,都已配备热泵空调,车型价位从10万到25万元不等,消费者可以根据自己的需求进行选择。空调作为调节舒适度的重要设备,不能只看节能效果,还要考虑制热效果。如果制热时间过长,长时间未能达到设定温度,那么即使空调省电也难以让人满意。装配了热泵空调的新能源车与安装传统电加热空调的新能源车相比,实测成绩如何?是否既省电又好用呢?最近,懂车帝对主流新能源车的冬季测试进行了汇总,其中包括部分车型的空调测试成绩。

从数据可以看出,电加热和热泵技术的能耗与各自厂家的技术有很大关系。电加热技术成熟,能耗大约在15公里/半小时左右,-5℃至20℃的加热时间大约为15分钟,其加热能耗与加热时间有关。能够在短时间内达到设定温度的电机热空调,其能耗也会随之升高。而目前配备热泵空调的车辆还不多,从数据上看,大众新能源汽车的热泵技术处于领先水平,充分地发挥了热泵空调的技术优势,不仅能耗低,而且加热时间短,可以在短时间内实现节能并达到设定温度。
目前来看,热泵技术在车辆上的应用还处于起步阶段。虽然相比电加热技术,热泵技术还不够成熟,未能完全发挥其先天技术优势,但技术的发展正处于快速迭代之中。相信未来热泵空调将为新能源汽车的续航提供全面的帮助。
