說(shuō)起新能源汽車，特斯拉是我們誰(shuí)都繞不開的品牌。作為特斯拉最為走量的Model 3(參數(shù)|詢價(jià))，其將于數(shù)月后正式上市新版車型，在眾多變化中，除了新增磷酸鐵鋰電池版本外，還首次搭載了熱泵空調(diào)。說(shuō)起熱泵空調(diào)，想必大家都會(huì)比較陌生，那么本期我們就來(lái)聊一聊熱泵空調(diào)是什么？又能給新版Model 3帶來(lái)怎樣的性能提升？
眾所周知，新能源汽車?yán)m(xù)航里程的頭號(hào)殺手便是溫度，在低溫環(huán)境下，新能源汽車的續(xù)航里程普遍會(huì)有不同程度的縮水，這主要是因?yàn)樵诘蜏叵?，電池組的電解液黏稠度上升，電池組的充放電性能下降所致。
對(duì)比現(xiàn)如今新能源汽車普遍采用的三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池，它們二者的低溫衰減都是比較明顯的，尤其是磷酸鐵鋰電池，據(jù)研究顯示，磷酸鐵鋰電池如果在-10℃的環(huán)境中工作，經(jīng)過(guò)不到100次的循環(huán)就會(huì)衰減85%左右的容量，與報(bào)廢沒(méi)什么區(qū)別，而即便是現(xiàn)在的納米化和碳包裹也無(wú)法徹底解決這一問(wèn)題。除了電池加熱，對(duì)于車主冬季用車來(lái)說(shuō)，車內(nèi)加熱同樣重要。上車打開空調(diào)、玻璃除霧除霜等加熱功能是非常必要的。
對(duì)于傳統(tǒng)燃油車來(lái)說(shuō)，由于自身發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作過(guò)程中便可以產(chǎn)生大量的熱，完全可以滿足車內(nèi)乘員對(duì)于熱量的需求。而新能源汽車的產(chǎn)熱能力遠(yuǎn)不如燃油車，所以唯一的選擇就是將電能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行供熱。
目前新能源汽車中較為普遍的供熱方式有三種，分別是電加熱、燃油加熱、熱泵加熱。
電加熱
電加熱目前多指PTC加熱，也就是指熱敏電阻加熱。PTC熱敏電阻是一種熱敏感性半導(dǎo)體電阻，當(dāng)超過(guò)一定溫度時(shí)，其電阻會(huì)隨著溫度的升高而陡升，此時(shí)發(fā)熱功率便會(huì)降低，最終會(huì)迫使溫度回歸到正常范圍內(nèi)。
采用此種加熱方式的優(yōu)點(diǎn)便是恒溫發(fā)熱、無(wú)明火、使用壽命較長(zhǎng)、且在任何情況下，不會(huì)出現(xiàn)類似于電熱管加熱器表面“發(fā)紅”的現(xiàn)象，避免火災(zāi)隱患，所以此種加熱方式被廣泛應(yīng)用于電池組加熱與空調(diào)加熱系統(tǒng)中。但是為了滿足空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于除霜除霧的法規(guī)及采暖要求，PTC加熱通常需要很大的功率，顯然會(huì)嚴(yán)重影響新能源汽車的續(xù)航里程。
燃油加熱
顧名思義，燃油加熱系統(tǒng)就是通過(guò)燃燒燃油的方式，將加熱后的液體送入電池組與暖風(fēng)芯體內(nèi)，從而滿足電池組與駕駛室對(duì)于溫度的要求。通常來(lái)說(shuō)，此種加熱方式主要用來(lái)加熱電池組，多余的熱量輔助供熱乘員艙。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的，那就是整個(gè)加熱過(guò)程不會(huì)消耗電池組的電量，不會(huì)影響新能源汽車的續(xù)航里程，同時(shí)由于電池組的放電深度更低，間接的延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
但此種方案也是有不少弊端的，首先便是增加燃油系統(tǒng)，在增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的同時(shí)還產(chǎn)生了尾氣排放，與純電動(dòng)汽車不消耗燃油的理念相悖。其次，燃油系統(tǒng)的存在勢(shì)必會(huì)影響車輛電池包等重要電氣部件的布置，同時(shí)在車輛發(fā)生碰撞事故時(shí)，燃油系統(tǒng)能否與高壓電氣系統(tǒng)“和平共處”也是一大問(wèn)題。
熱泵加熱
熱泵是一種充分利用低品位熱量的高效節(jié)能裝置，其主要是通過(guò)電機(jī)做功的方式迫使熱量從低溫物體傳遞至高溫物體，并且此過(guò)程僅需消耗少量的逆循環(huán)凈功，就可以得到較大的供熱量。
在講求能源利用率的新能源汽車上，任何節(jié)能高效的裝置都不會(huì)逃出工程師的眼睛，熱泵當(dāng)然也不例外。使用熱泵加熱后，在產(chǎn)生相同熱量的前提下，熱泵加熱的耗電量更少，那么也就意味著續(xù)航里程的增加。
當(dāng)然熱泵也并非處處完美，它的缺點(diǎn)也是比較突出的。
低溫制熱效率較低
在氣溫非常低時(shí)，熱泵獲取熱量的速度便會(huì)下降，低溫制熱的效率便會(huì)降低。理論上講，在外界環(huán)境低于-20℃時(shí)，傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的制熱效果甚至不如簡(jiǎn)單粗暴的PTC加熱。正是因?yàn)闊岜眉訜徇@一弊端，也就導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)幾乎只用在空調(diào)系統(tǒng)中，而在電池組加熱方面還是采用電阻加熱的方式。
成本較高
通常來(lái)說(shuō)，熱泵加熱系統(tǒng)并不會(huì)獨(dú)立存在，也就是說(shuō)的大部分車型所配備的熱泵都是冷暖兩用，而想要實(shí)現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱功能，便需要針對(duì)原有空調(diào)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)，技術(shù)難度較大，最終也會(huì)導(dǎo)致其成本較高。
其實(shí)在特斯拉之前，大眾的e-Golf)、奧都Q7 e-tron、寶馬i3、捷豹I-PACE、榮威Ei5、長(zhǎng)安CS75 PHEV、蔚來(lái)ES6等國(guó)內(nèi)外品牌的不少車型也同樣裝配了熱泵空調(diào)，而要說(shuō)把這套系統(tǒng)玩的最“6”的，還是特斯拉。
熱泵空調(diào)系統(tǒng)最早是被應(yīng)用在Model Y車型之上，根據(jù)海外已經(jīng)交付的車輛來(lái)看，其空調(diào)系統(tǒng)采用了熱泵+PTC輔助的方式進(jìn)行制熱。這里的PTC輔助制熱系統(tǒng)采用單獨(dú)12V蓄電池供電，其功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)空調(diào)PTC加熱的功率，在省電的同時(shí)還可以有效緩解熱泵空調(diào)低溫制熱效果不佳的情況。
再者，根據(jù)特斯拉的專利技術(shù)來(lái)看，特斯拉在Model Y上所使用的熱泵空調(diào)系統(tǒng)打通了與電池系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)的連接。我們可以簡(jiǎn)單的理解為熱量共享，其車輛自身電池系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的多余熱量可以輸送到駕駛室內(nèi)，充分利用了熱量，也就變相降低了能耗。
值得一提的是，在極端低溫的情況下，熱泵系統(tǒng)無(wú)法正常工作，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，以此來(lái)產(chǎn)熱供熱，理論上來(lái)說(shuō)這種方式會(huì)燒毀電機(jī)，但特斯拉通過(guò)精密的算法與強(qiáng)大的控制能力可以有效避免電機(jī)的損壞。
編輯點(diǎn)評(píng)：對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，冬季供熱是一件令人非常頭疼的事，而加熱系統(tǒng)的能耗表現(xiàn)直接影響著續(xù)航里程。在傳統(tǒng)加熱元件面前，熱泵加熱的能耗優(yōu)勢(shì)還是非常突出的，尤其適合對(duì)于能源消耗“錙銖必較”的新能源汽車。而特斯拉的這套熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之巧妙、熱量利用率之高是其他搭載熱泵空調(diào)的車型所無(wú)法匹敵的。我們雖然還不知國(guó)產(chǎn)新版Model 3上的這套熱泵空調(diào)系統(tǒng)是否被“閹割”，但是就技術(shù)層面而言，顯然是整合軟硬件開發(fā)的特斯拉更勝一籌。
