作者:肖魚;轉載請帶以上信息視為自動授權
開純電動車會患上嚴重的續航焦慮症,這是大家都知道的事情。具體症狀包括且不限於,一提到出遠門就發抖;無論去哪都要仔細算里程;出發前會仔細搜索路線上的充電站;做夢會夢到車在路上沒電拋錨……
當然,還有個常見症狀是捨不得開空調,夏天就開窗散熱,冬天就只能多穿點了。因為人人都知道,有引擎的車開冷空調,那就是油耗漲個1L、2L左右,為了舒適是完全能接受的,冬天開熱空調連油耗都不漲,換到電動車這兒,無論夏天冬天,只要開了空調,就鐵定續航打折,真的不能接受。
根據網上電動車主們的反映,如果夏天開製冷的話,續航差不多是打個8折的樣子,已經很慘了,冬季則更慘,本來電池就因為低温瘋狂掉電,再開個熱空調,續航直接5折。如果你生活在北方地區,然後買的車又不是超長續航版本,那冬天可就難受了,為了多開幾十公里的路,可能要關掉空調披着棉被開車。
電動車的空調病,讓很多人產生了疑問,為啥開空調對燃油車的影響小,卻電動車卻有極大的影響呢?難道是空調的運作原理不同?
這個事得把冷熱空調分開説,首先,兩者的冷空調,工作原理是完全一致的,即所謂的冷媒壓縮空調。這個系統的關鍵在於冷媒,這玩意又叫“製冷劑”、“雪種”,是一大堆同類型化學物質的統稱,冷媒的共同特性是,容易吸熱變成氣體,又容易放熱變成液體。
汽車的冷空調,其實就是讓冷媒在一個封閉的管道里,不斷變換形態,從而吸熱放熱。在管道的起點,冷媒是低温低壓的氣態,以這種形態進入【壓縮機】,這個部件就像它名字一樣,是用來壓縮冷媒的,如果大家還沒忘記中學物理知識的話,應該還記得,氣體被壓縮後會温度升高,冷媒從壓縮機出來時,已經達到80℃以上。
冷媒的下一站則是【冷凝器】,這是一塊佈滿內部管道的金屬板,直接與車外的空氣接觸,高温高壓的冷媒進入這裏後,熱量迅速流失,從80℃降到50℃左右,所以凝結成了高壓的液體形態。
隨後冷媒流到管道另一端,通過特殊閥門迅速解除壓力,變成了霧狀,這就好像我們噴殺蟲劑一樣,裏面是高壓液體,噴出來卻是霧。為什麼要這麼做呢?很簡單,因為霧狀蒸發更快,霧化的冷媒會進入【蒸發器】,在這裏迅速吸收周圍的所有熱量,再度變成氣態。空調的通風管,只需要讓外面炙熱的空氣從蒸發器流過,就變成了冷風。
無論是燃油車還是電動車,都是通過這種方式實現製冷的。唯一的區別在於,壓縮機的動力來源,傳統燃油車將引擎用一根皮帶與壓縮機相連,引擎運轉的時候,可以直接帶動壓縮機工作。壓縮機在中控面板上通常會有個獨立的A/C開關,顯示它的工作狀態,比較細心的朋友應該還記得,關閉了引擎之後,壓縮機的指示燈也會隨之熄滅,這正是因為失去了動力來源,燃油車開空調會導致動力下降,也是因為引擎負載變大了。
電動車由於沒有引擎,它的製冷空調其實更接近於我們的家用空調,是單純靠電來驅動壓縮機的,而壓縮機的功率大概在1-2kW左右,用一個小時大概就要消耗1到2度電,隨着行駛時間的增加,會不斷偷走你的續航里程。
其實冷空調的問題還不算太嚴重,真正麻煩的是熱空調,在這個系統的原理上,燃油車和電動車的差別就大了。燃油車只要啓動,引擎就會不斷產生熱量,夏天的時候,這些熱量根本無法利用,是“廢熱”,但是在冬天,它可以直接用來當加熱空氣使用。燃油車所謂的熱空調,其實只是切換管路,讓空氣流經了引擎的散熱水箱罷了,根本不會有額外的能耗。
而電動車沒有引擎,也不會產生廢熱,所以只能額外製作一套熱空調系統,目前比較常見的是PTC暖風系統,這個名字聽起來很高大上,其實……本質就是個家用暖風機的大號車載版,主要結構為電熱片,有電通過就會升温,然後空氣從電熱片身上吹過去,就成暖風了。
PTC暖風系統的知名缺陷在於,它的能耗極高,制熱效率極低。PTC在運作時的功率能達到3-5kW,一小時能消耗3到5度電,通常的電動車,整個動力電池也就40到60度電,哪經得起這樣消耗?續航自然是大打折扣。但是由於PTC系統便宜且技術含量低,它仍然被車企大量採用,所以電動車主們的冬天都格外難熬。
為了解決這個老大難問題,汽車行業也推出了新一代的電動車熱空調來取代PTC,即所謂的熱泵空調。熱泵空調的原理,其實跟製冷空調類似,只是工作流程恰好相反,它通過【壓縮機】將氣態冷媒壓縮,從而得到高温的冷媒,直接流入車內的【冷凝器】,於加熱車內空氣,散發部分熱量後,冷媒變為液態,再噴射進【蒸發器】,通過蒸發自己吸收車外的熱量,還原成最初的氣態,就這麼不斷循環。
熱泵空調的大部分部件,與製冷空調都是共享的,這意味着它可以通過管道的改造,同時實現製冷、制熱兩種功能,節約了車內空間。而且熱泵的效率遠遠高於PTC,試驗證明熱泵效能係數比PTC高出2到3倍,可以有效延長超過10%的續航里程,實乃電動車主的冬日救星!
然而熱泵空調目前並沒有完全普及開,特斯拉這樣的領頭羊,也是前陣子才開始改用熱泵的。這裏面的原因,一個是熱泵貴,能比PTC貴4到5倍,雖然説原理很簡單,但它需要相當多的精密電子元件來操縱,才能實現穩定製熱。另一個原因在於,同樣的工作原理,用於制熱的話,效果會差很多,熱泵的升温速度非常慢,而且無法面對極寒天氣,當外部氣温低於-10℃時,熱泵就無能為力了,只能讓車主挨凍。説句實話,北方一些地區冬天隨隨便便就能達到-20℃,這不是要熱泵的命嗎?
對於超低温無法制熱這個問題,一些車企選擇用最笨的辦法,就是把熱泵和PTC都給裝上,低温就用熱泵,超低温就用PTC,問題是解決了,但能耗和成本又上去了。另一些車企覺得,我與其這麼折騰,不如再觀望一下,目前各大零部件廠商正在努力研發更強的熱泵,目標暫定為-20℃也能工作。
只能説,希望廠商好好加油吧!在冬天能吹上暖風是基本待遇啊,人家花錢買了你的車,還讓人冬天挨凍,這好嗎?這不好。