新能源汽车热泵空调的调控原理是什么

什么是热泵？

热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。

热泵的工作原理

作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温区流向低温区。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。

热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。

在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。

余热利用的强力工具--热泵

水从高处流向低处，热由高温物全传递到低温物体，这是自然规律。然而，在现实生活中，为了农业灌溉、生活用水等的需要，人们利用水泵将水从低处送到高处。同样，在能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量，热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，然后高温物体来加热水或采暖，使热量得到充分利用。�

热泵的工作原理和家用空调、电冰箱等的工作原理基本相同，通过流动媒体(以前一般为氟利昂，现天上由替代氟利昂所代替)在蒸发器、压缩机，冷凝器和膨胀阀等部品中的气相变化(沸腾和凝结)的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。�

具体工作过程如下：①过热液体媒体在蒸发器内吸收低温物体的热量，蒸发成气体媒体。②蒸发器出来的气体媒体液压缩机的压缩，变为高温高压的气体媒体。③高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给给高温物体、同时自身变为高压液体媒体。④高压液体媒体在膨胀阀中减压，再变为过热液体媒体，进入蒸发器，循环最初的过程。�

热泵的性能一般用成绩系数(COP)来评价。成绩系数的定义为由低温物体传 到高温牧体的热量与所需的动力之比。通常热泵的成绩系数为3-4左右，也就是说，热泵能够将自身所需能 量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。现在欧美日都 在竞相开发新型的热泵。据报导新型的热泵的成绩系数可6到8。如果这一数值能够得到普及的话，这意味着能源将得到更有效的利用。热泵的普及率也将得到惊人的提高。目前热泵的最高出力温度为110度左右。超过这个温度将有可能出现使媒体分解的危险。

由于氟利昂对地球大气臭氧有破坏作用，为了保护地球的生态环境，除了提高热泵的成现系数，有效利用能源以外，各国科学还致力于新型冷冻媒体的开发。目前已有替代氟利昂的媒体得到应用。

可以。热泵型空调器利用结构和单冷型空调器的结构基本相同，它是利用空调在夏季制冷的原理，即空调在夏季时，是室内制冷，室外散热，而在秋冬季制热时，方向同夏季相反，室内制热，室外制冷来达到制暖的目的。所以比亚迪元pro新能源加热可以改热力泵。

一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。

空气源热泵能提供源源不断的冷气输送,实现全屋制冷。与普通空调不同,空气源热泵能够给厨房和洗手间这些区域也提供冷气输送。

集供热水、取暖、除湿、降温、空气滤净等各项功能为一体,全年候不管阴晴雨雪,全天候24小时不间断连续自动提供热水高效除湿,每天24小时最大除湿量6~8公斤。

它是热泵的一种形式。

电动车空调知多少？ 说到电动车的续航，我想无论是车黑还是车主都会承认这是电动车最关注的点之一。如何提高电动汽车的续航能力是汽车企业和供应商面临的重要问题。因为这些研究，才有了制动能量回收和各种新型动力电池。不久前，新能源市场的领头羊特斯拉也公布了一项新的专利技术，就是热泵空调制。马斯克甚至在推特上展示了他的新技术。目前这项技术已经安装在特斯拉 Model Y （ 查成交价 | 车型详解 ）上，未来特斯拉还会将这项技术应用到更多车型上。为什么马斯克吹捧一种空调制技术？本期《冷技术》让我们来看看背后的故事。

10秒内阅读全文。

电动车开空时，里程直接减半？

特斯拉新专利让你安心开空，里程不会下降？

好空色调和格力也会在汽车上实现？

1÷电动车续航的空调制综合征

症状:电动车没有稳定的热源，使用PTC热敏电阻，耗能巨大，电池寿命大大缩短。

汽车空绝对是汽车发明史上最有用的发明之一。它可以使我们的客舱冬暖夏凉，提高驾驶舒适性。

总的来说，空法规虽然会在传统燃油卡车上消耗一定的动力，但所占比例较小，对油耗的影响有限，所以我们不在乎空法规对传统燃油卡车的消耗。

这些系统在工作时可以产生一定的热量，其中动力电池产生的热量最多，但这些热量无法满足空调节的需求，所以传统的电动汽车不会将这些热量作为空调节暖风的“来源”，所以为了提供热源，电动汽车会增加PTC这一热源部件。

PTC是指温度系数热敏电阻，与温度呈正相关。也就是说，当环境温度降低时，PTC的电阻也会降低，这样通电后，电流在恒定电压下增加，通电的发热量也会增加。

目前PTC加热有两种方案，水加热和空气加热。不同的是，冷却液由PTC加热，然后与散热器交换。另一方面，暖空气开启后，冷空空气直接与PTC进行热交换，最终吹出暖空气。

一般PTC的功率会在6kW以内。对应不同的功能，系统会更精确地控制PTC的功率。比如在雨天或冬季，前挡风玻璃的除霜除雾功能需要提供2-3kw左右的功率，而对于冷却液加热，PTC的功率需要达到6kW左右。目前一些价格较高的电动车会配备双PTC，所以能耗的消耗非常明显。

早期的EV 200、长安 奔奔EV 等类似BAIC新能源的车型续航里程短，如果再开启暖风，对续航里程影响很大，这也是很多电动车车主的抱怨。

《II》请唱我的处女作热泵空键。

由于PTC技术的各种问题，一种新的空调节技术开始出现，这就是热泵空调节。热泵在工业领域的应用还有很多，从技术上来说也不是“新物种”。但在汽车上还是很少见。这空调制主要基于热泵技术，是目前为数不多的电动汽车加热有效技术之一。

特斯拉发布的技术是一套基于热泵的空调制系统。要了解这个系统，首先要了解热泵空调制的相关原理。

《汽车热泵空调节系统结构图》

理论上，热泵是一种空调节装置，将低热源的热能强制传递给高热源。你可以把它理解为水泵的原理。春天来了，我们会在水泵的作用下，通过管道把低水位的河水抽到田里。热泵也是如此，它是热量的“搬运工”。它可以吸收低温“物体”的热量并传递给工质，然后压缩系统中的工质使其升温，最后高温工质通过冷凝器与车内空空气进行热交换，实现暖风的功能。在整个过程中，电池的电能只是用来“承载”热量，从而达到省电的初衷。

特斯拉不是第一个吃螃蟹的人。

热泵空有这样的优势，传统车企自然不会视而不见，尤其是国外品牌，积累了5-8年，经过实践验证。

比如日产的Leaf，丰田的普锐斯，宝马的I系列车型等。国产品牌近几年开始发力，SAIC、长安应用广泛。比如SAIC 荣威Ei5 等车型都应用了热泵空调节。虽然特斯拉大力推广自己的热泵技术，但之前的 Model 3 或更早的车型都是传统的PTC技术，而这款Model Y是特斯拉品牌首款搭载热泵技术的车型。

从这些搭载热泵技术的车辆中，我们可以进一步看到热泵技术的实际应用。整个系统由四个核心部件组成:电动压缩机、四通换向阀、换热器和电子膨胀阀。它的工作过程可以用下图来说明。

除了特斯拉，就是应用这种热泵空调制的方案。可见热源是来自环境的热量，因此可以想象热泵空调节与环境温度密切相关。如果外界空气温度过低，可能会导致进气格栅处的换热器被霜覆盖，从而影响外界热量的吸收，导致热泵空交换销量下降。所以目前实际装车时会加入少量的PTC作为辅助加热器。

热泵技术才是未来？

第四，高度集成的特斯拉热泵技术

特斯拉的新专利也属于热泵+PTC辅助。特斯拉Model Y的热泵系统增加了一个额外的PTC加热器，这个PTC加热器使用的是和传统燃油车一样的12V电压，Model Y也单独配备了12V电池。这款PTC功率和成本都比较低，完全是辅助作用。

《特斯拉热泵系统图》

除了PTC，特斯拉热泵技术的另一个也是最大的特点在于热源的高度集成和强大的软件性能。从下面的专利附图可以清楚地解释。

我们可以看到，特斯拉热泵系统结合了两部分，一部分是传统的热泵系统，其热源来自外界空气体；第二部分是动力电池系统、驱动系统和PCS电力电子产生的余热。整个系统依靠八向换向阀进行复杂的热量提取。从而提高热泵空的整体效率。

一般来说，汽车热泵系统采用四通换向阀来满足环境热源与成员舱之间的热交换，而特斯拉由于集成了更多的热源，所以采用了更复杂的八路阀。

提示:工质，所谓工质是指实现能量转换的介质，一般包括水蒸气、制冷剂等。空将内部的制冷剂调整为传统的工作介质。

这些不同热源的集成为特斯拉空调制系统带来了多达12种多功能模式。与客舱直接相关的有四种类型，如下表所示:

总结:特斯拉突破了传统热泵空混合动力汽车的电池系统和动力系统，完全挤压了不同系统的余热，同时又将其融合，产生了多达12种工作模式。最重要的是，这些功能都是系统自己操作的，所有功能都是根据天气情况和车况自动匹配和操作的。这在算法层面表现出了非常高的水平，相信只有特斯拉这种使用域控制器的车型才能实现如此高的集成度和集成度。特斯拉再次展示了他们的系统控制能力，值得中国品牌学习和借鉴。

“武”热泵如此优秀，就没有问题和挑战吗？

目前，关于热泵空调节，我们一般有两个主要问题。首先，热泵能比PTC节能多少？二是热泵空调制的缺点是什么。

热泵的能耗得到了理论和实际测试的支持。理论上，我们一般用转换热与输入容量之比，即COP来衡量空调制的性能。COP越高，空调制的转换销量越高，即越节能。理论上PTC加热的COP为1，而热泵的最低COP高于1，实践中一般在2-4之间。即在相同能耗下，热泵产生的热量是PTC的2-4倍。

然后，从物理测试的角度，我们在0℃下实际测试了荣威Ei5和吉利帝豪EV。

根据现场实测暖风空设置的结果，热泵空设置的制热效果并没有传说中的那么快、那么暖，但温度爬升略好于PTC空设置，功耗更低。原地30分钟后，热泵/。

所以我们可以认为热泵空在实际使用中确实比PTC更省电。但是，从上面的文章中，细心的读者朋友们一定会发现，温度其实对热泵有着非常重要的影响。特斯拉Y给出了这样一个图表，这就引出了我们的第二个问题。热泵空调制有哪些缺点？

我们可以肯定的答案是温度。

实际上，当COP变为1时，热泵系统接近不工作，环境温度约为-20℃。除了东北地区，这个温度一般很少见。然后在-10℃-0℃的较高范围内，北方大部分天气都能达到这个温度，特斯拉Model Y热泵空的COP在1-2之间，其实不尽如人意，但比PTC更强。特斯拉的策略是在这个区间启动辅助PTC，帮助加热。当温度超过0℃时，是热泵空调节的最佳范围，当温度超过10℃时，可超过2.5，节能效果极佳。

综上所述，目前热泵空调节最大的问题是温度，对于寒冷地区来说还是不方便，但是对于一般北方地区来说，对续航的影响势必要比PTC车型小。

那么，除了系统本身固有的问题，热泵对产品也有一定的限制。如上所述，热泵系统由四个核心部件组成，即电动压缩机、四通换向阀、热交换器和电子膨胀阀。其他组件与传统空规定相同，但价格有很大不同。

特斯拉用的是八向换向阀，比传统热泵的四向换向阀贵，所以对特斯拉来说可能更贵。

鲁浩空、格力、热泵空价格昂贵，但前景广阔。

虽然热泵空的价格比较高，但好在整体系统方案和零部件供应商都成为了系统。在国内外，已经形成了相对完善的系统解决方案和备件产品。

外企主要有法雷奥、博世、电装、马勒等。这些国际品牌占据了全球电动汽车热管理市场的55%以上。电装的经验特别丰富，丰田、日产、雷诺的热泵系统都来自这家企业。自2021年推出热泵空开关以来，积累了大量经验。其最新产品可在-10℃环境下应用热泵空开关，较2021年第一代产品节能63%。

与国外供应商提供的全系统解决方案不同，国内供应商在零部件方面更具优势，已经实现全覆盖。比如奥特佳、三华智能控制等。其中，奥特佳的电动压缩机是特斯拉Model Y热泵系统的组成部分，与格力一样。格力发布了一整套车载热泵系统，最低运行温度可达-30℃。一系列格力最新空调制技术应用于其中。这项技术有望在未来安装在中国品牌上。 @2019

热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是一项举世瞩目的新能源技术。它不同于我们熟悉的可以提高势能的机械设备——“泵”；通常，热泵首先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，然后向人们提供可以利用的高品位热能。

。要了解热泵的工作原理，首先要了解制冷系统的工作原理。制冷系统(压缩制冷)一般由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四部分组成。工作过程如下:低温低压液态制冷剂(如氟利昂)首先在蒸发器(如空调室内机)中从高温热源(如常温空气)吸热，气化成低压蒸汽。然后制冷剂气体在压缩机中被压缩成高温高压蒸汽，高温高压气体在冷凝器中被低温热源(如冷却水)冷却冷凝成高压液体。然后通过节流元件(毛细管、热膨胀阀、电子膨胀阀等)节流。)变成低温低压的液态制冷剂。这样，制冷循环就完成了。热泵的性能一般用制冷系数(COP性能系数)来评价。制冷系数定义为从低温物体传递到高温物体的热量与所需功率之比。通常情况下，热泵的制冷系数约为3-4，即热泵能从低温物体向高温物体传递其所需能量的3-4倍。因此，热泵本质上是一种热量提升装置。工作时消耗少量电能，但能从环境介质(水、空气、土壤等)中提取4-7倍的电能。)来提高温度进行利用，这也是热泵节能的原因。欧洲、美国和日本正在竞相开发新的热泵。据报道，新型热泵的制冷系数可达6至8。如果这个数值能够普及，就意味着能源会得到更有效的利用。热泵的普及率也将大幅提高。地源热泵(GSHP)是热泵的一种。它是一种利用土壤或水作为冷热源，冬季给建筑物供暖，夏季给建筑物降温的空调技术。GSHP只在地球和房间之间“转移”能量。使用最少的电能来维持所需的室内温度。在冬天，1千瓦的电将4-5千瓦的热量从土壤或水中送入室内。夏季则相反，通过热泵将室内热量传递给土壤或水，从而在室内获得凉爽的空气。地下获得的能量将在冬天使用。如此循环往复，将建筑空间与自然融为一体。以最低的成本获得最舒适的居住环境。

热泵制热是通过消耗电能搬运热量而不是产热，热泵能效是传统电加热空调的三倍。

配备热泵空调并非高端车型的特权，购置价格从9万到60万各级别都有分布，涉及车型有SUV和轿车。那以上各车型的热泵空调效果如何，在冬季能不能给北方的朋友带来舒适的体验。

都说冬季是新能源汽车的续航里程的最后一块“遮羞布”，这里面主要有两个原因，一个是电池冬季活性降低导致新能源车续航下降，另外一个就是冬季开空调消耗续航里程。对于后者，车企推出了热泵式空调来解决传统空调续航消耗过大的问题。

热泵制热技术早在1775年爱丁堡的化学教师库仑即发现利用乙醚的蒸发可以使水除温并且发生结冰现像。

1824年法国青年工程师卡诺先生提出卡诺循环，当时针对的是热动力机，而卡诺循环的反向循环，即是热泵（或制冷）循环。

1834年美国发时家波尔金斯造出第一台以乙醚为工质的蒸汽压缩式制冷机

1875年卡利和林德改用氨作制冷剂，1844年美国医生约翰。西门斯在空气制冷机中引入了回热器，进一站提高了制冷机的性能。

1859卡列发明了氨水吸收式制冷系统，1910年左右马利斯。莱兰克发明了蒸汽喷射式制冷系统。

其它主要热泵类型

1 、吸收式热泵

2 、半导体制冷（热泵）

3 、水源热泵

4、土壤源热泵装置

5、太阳能热泵