热泵空调的新能源汽车

【太平洋汽车网】根据电动汽车的特点，对于电动汽车来说目前可以选择的制冷空气调节方式主要有热电式制冷、电动压缩机制冷、余热制冷。其中余热制冷可以考虑在燃料电池电动汽车上采用。

电动汽车空调系统：制冷系统半导体制冷又称为热电制冷，是固态制冷技术，它不用制冷剂，没有运行件。其热电堆起着压缩式制冷压缩机的作用，冷端及其热交换器则相当于压缩式制冷蒸发器，而热端及其热交换器相当于冷凝器。通电时自由电子和空穴在外电场的作用下，离开热电堆的冷端向热端移动，相当于制冷剂在压缩机中的压缩过程。在电热堆的冷端，通过热交换器的吸热，同时产生电子-空穴对，相当于制冷剂在蒸发器内的吸热和蒸发。在电热堆的热端，发生电子-空穴对的复合，同时通过热交换器散热，相当于制冷剂在冷凝器中的发热和凝结。

热电空气调节具有以下特点：热电元件工作需要直流电源；改变电流方向即可产生制冷、制热的逆效果；热电制冷片热惯性非常小，制冷时间很短，在热端散热良好、冷端空载的情况下，通电不到1min，制冷片就能达到最大温差；调节组件工作电流的大小即可调节制冷速度和温度，温度控制精度可达0.001°C，并且容易实现能量的连续调节；在正确设计和应用条件下，其制冷效率可达90%以上，而制热效率远大于1；体积小、重量轻、结构紧凑，有利于减小电动汽车的整备质量；可靠性高、寿命长并且维护方便；没有转动部件，因此无振动、无摩擦、无噪声且耐冲击。

电动汽车空调系统：暖风系统燃油汽车空调系统的暖风热源主要由发动机冷却液提供，而电动汽车的暖风系统与之不同。电动汽车空调系统暖风常见的方案如下：热泵。由传动带驱动的直流无刷电动机的电动汽车热泵式空调系统工作原理。空调系统的制冷/制热模式由四通换向阀转换，实线箭头表示制冷工况，虚线箭头表示制热工况。从原理上讲，该系统与普通的热泵空调并无区别，但是用于电动汽车上，其专门开发了双工作腔滑片压缩机、直流无刷电动机和逆变器控制系统。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】PTC是PositiveTemperatureCoefficient（正温度系数）的缩写，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。既通过给热敏电阻通电，使得电阻发热来提高温度。PTC在极致情况下，也只能实现100%的能量转换。耗费1焦耳的能量，最多只能提供1焦耳的热量。我们日常生活中用到的电烫斗、卷发烫发器等，都是这个原理。

传统燃油汽车的暖风空调的热源来自于发动机散发的热量，但新能源电动车没有了可以散发大量热量的发动机，只能找外援。而这外援就是PTC和热泵。新能源汽车空调PTC制热与热泵制热的区别在于：其中PTC制热=制造热，热泵制热=搬运热。

但PTC制热最主要的问题就是耗电，继而影响电动汽车续航里程。以一个2KW的PTC为例，全功率工作一个小时要消耗掉2kWh电。如果按一辆车行驶百公里耗电15kWh计，2kWh就将损失13公里的续航里程。很多北方车主抱怨电动汽车续航里程缩水太多，部分原因就在于PTC制热耗电上。再加上冬天寒冷天气下，动力电池内的物质活性下降，放电效率不高，续航里程也会打折。

而热泵技术则是把热量从一个地方搬到另外一个地方，比如在新能源汽车上，热泵制热就是把热量从从相对低温处（车外）搬到相对高温处（车内）。

1：冷凝器（放热），

2：节流阀（减压），

3：低温处（吸热），

4：压缩机（加压）热泵工作原理如下：在上图过程中，低沸点液体（比如空调里的氟利昂）经过节流阀减压之后蒸发，从较低温处（比如车外）吸热，然后经压缩机将蒸汽压缩，使温度升高，在经过冷凝器时放出吸收的热量而液化后，再回到节流阀处。

如此循环工作能不断地把热量从温度较低的地方转移给温度较高（需要热量）的地方。热泵技术可以使用1焦耳的能量，从更冷地方移动大于1焦耳（甚至2焦耳）的能量，因此在耗电量上要大为节省。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】汽车暖风不热原因：可能是发动机冷却系统造成的；也可能是暖风控制机构工作不良导致的。在维修时，先判定是哪一方面原因引起的，再进行相应的维修。判别的方法很简单：看一下暖风小水箱的两个进水管温度，如果两根管都够热，说明是风量控制机构问题；反之，如果两根水管都凉，或者是一根热一根凉，说明是冷却系统问题。

新能源汽车空调不制热的原因有两方面：一方面是暖风的控制机构工作不良导致汽车暖风不热的，建议更换；另一方面是电动车的空调热泵出现问题，建议更换。电动汽车是使用PTC或者是空调热泵来实现，目前还是以PTC加热为主。电动汽车空调压缩机是靠电力驱动持续运转的。

新能源汽车由于没有发动机的冷却系统，因此对于取暖这个功能而言，就只能采用辅助制热的方式。电热管加热：对空气直接加热，然后再吹入驾驶室，除此之外还有PTC加热和热泵加热等方式。

新能源汽车的取暖是用发热管代替汽油车的暖风水箱，效果一样。加热汽车是不会损失汽油的（因为汽油汽车本身必须通过水箱散热，热量不能被利用来做功，所以热能损失是不可避免的，暖风只能利用这个热能，所以说燃油消耗没有增加）但加热管却是耗电的。

新能源汽车的制冷系统和内燃机的汽车类似，只是把驱动压缩机的发动机换成了电动机。这种电动机通常而言是单独的，但是也有采用驱动汽车的电动机来直接驱动的。

其制冷也跟家里的空调类似，只不过压缩机换成直流变频压缩机，一样用电机通过皮带带动空调泵运转，直接用蓄电池里的电，这样既省电效果也好。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

      如果新能源汽车是纯电动汽车，空调不制热可能是空调热泵系统出现问题，或者是PTC加热器出现故障，导致汽车空调不制热，建议车主更换。

      新能源汽车空调制热有两种方式：一种是采用热泵空调系统，另外一种是新能源汽采用ptc电阻加热，用发热管代替了燃油车的暖风水箱，一样是可以制热，燃油车制热不耗油，但是电动车的加热器是耗电的，所以新能源车开启空调制热功能和燃油汽车不同，直接打开车内空调，将温度调为暖风即可。

      新能源汽车的制冷和燃油汽车的类似，只是把驱动压缩机的发动机换成了电动机，电动汽车空调压缩机是靠电力驱动持续运转的。

新能源汽车空调不制热怎么回事？

新能源汽车由于没有发动机的冷却系统，取暖只能采用辅助制热的方式。想要知道为什么不制热，可以检查暖风水箱的进水管温度。如果两根管都够热，说明是风量控制机构问题。如果两根水管都凉，或者是一根热一根凉，说明是冷却系统问题。

汽车的暖风是对空气直接加热，然后再吹入驾驶室。如果风量不够或冷热风分配不好，使暖风小水箱的热量散发不出来，也会造成暖风的温度上不来。检查滤清器是否脏污堵塞，进行清理，必要时要及时更换，再检查鼓风机的各挡位运转情况，每个挡位都要达到足够的转速。

特斯拉Roadster新能源电电动车底盘采用路特斯。

路特斯Elise采用独有的VVA底盘技术，核心是挤压成型铝合金底盘，由26个挤压成型的铝合金件构成。接合面进行特殊化学处理，使用环氧基树脂胶粘接，技术是先进且实用的。

特斯拉Roadster并未直接使用Elise的底盘，双方的合作而是通过路特斯授权特斯拉使用其底盘制造技术实现。尽管特斯拉的底盘研发基于路特斯提供的Elise底盘电脑模型，并且Elise和Roadster在悬架和乘员保护等方面有相似之处。

主要优势：

Roadster需要在Elise原有动力总成、油箱和排气系统的位置安装电池包和驱动系统，因此特斯拉提出了重新设计了发动机舱框架结构的需求。

Roadster的轴距增加了2英寸，为电池包增加了额外空间，并且整车重心向车头移动以维持前后重量分布合理，同时也在一定程度上改变了外观。

空调作为新能源汽车能量消耗大户，堪称“电老虎”，冬季空调的耗电量也是影响整车续航 里程 的因素之一，尤其是在严寒地带，低温制热问题更是痛中之痛。

为什么冬天怕开空调？

事实上，电动车的供暖原理和燃油车有所不同，燃油车有水箱，可以利用发动机余热进行供暖，整个过程除了风机工作消耗一小部分电量外，几乎不会有额外的消耗。但电动车却没有，只能通过用电加热的方式来提供暖气，就如同室内取暖的电热炉一样，这对于以电池为动力来源的汽车是一个严峻的挑战。

目前，新能源汽车的空调加热器一般有两种，空气型电加热器、水暖式电加热器，都是直接或间接通过通过电能使低温空气升温输送给乘员舱达到采暖的效果。因为是纯粹的电能向热能的转换，而且制热过程中会有一部分热量损失，整个采暖系统的效率会降低，这也就意味着需要2kW的采暖功率才能让乘客达到舒适温度，那么至少需要2kW以上的电功率来实现。

以PTC加热为例，一般情况下每小时电耗在3-5度左右，也就是说，对于电量普遍在40-50度的家用轿车，即使车停着不动，开一个小时空调，续航就会下降10%-15%。何况在冬季时电池性能普遍下降，续航里程本就大打折扣。当然，当车内温度稳定后，加热功率也会下降，但一般还是需要持续保持1-2KW的加热功率。

针对新能源车取暖难的问题，在 北汽新能源 近日举行的“冬季续航到底去哪了”的技术沟通会上， 北汽 新能源工程研究院副院长代康伟提出了解决方案，“通过热泵技术提高采暖系统的效率，让1kW电功率能够达到1.5kW甚至2kW的热量，这就是开源的方式。”

热泵空调效率高，平衡续航和取暖

热泵空调作为热管理行业的先进技术，能实现节能高效的制热和制冷，在动力电池没有突破性进展的情况下要保证低能耗的制冷制热，热泵空调是为数不多的可行技术。代康伟解释道，热泵空调技术简单描述就是制冷空调回路倒过来用，冬天制造比环境温度更冷的冷媒去吸收环境的空气能量，再把这部分从环境中吸收的热量搬运进乘员舱，这就是热泵系统，类似可以将低处的水，泵到高处的“水泵”。 目前，北汽蓝谷旗下高端智能电动车品牌 ARCFOX 极狐首款量产车ARCFOX极狐αT已采用热泵空调技术。

有研究显示，就制热效能而言，热泵空调采暖系数比PTC加热高出1-2倍，可以有效降低空调能耗延长续航里程。以ARCFOX极狐αT的空调功率来计算，热泵通过搬运环境的热量，使得采暖系统效率达到1.3-2.0，节省了30%-50%的空调功耗，相当于里程相比之前多跑5%-10%。

但因系统效率、运行可靠性、以及技术的局限性等问题，市面上当前大部分新能源汽车的常规低温热泵空调只能工作在-10℃天气以上；当环境低于-7℃时，热泵性能急剧衰减而且部分产品需要停机保护防止出现损坏、需转而采用PTC补充制热；此时整车能耗大幅上升，续航里程明显下降；当环境温度降低到-15℃左右时，绝大部分热泵空调系统已无法正常工作。

代康伟说，目前比较前沿的技术是二氧化碳热泵，它能做到零下30℃依然可以工作，并且采暖效率比现在高30%以上，续驶里程可以提升15%。目前北汽新能源正在做这方面的技术储备，并且已经开展了实车测试，测试结果比较 理想 。

多项技术攻克冬季用车难题

据了解，北汽新能源是国内最早布局新能源汽车研发生产的整车企业，通过不断的测试和严苛的验证，北汽新能源在攻克冬季用车难的问题上积累了大量前瞻技术。去年1月，北汽新能源在黑龙江成功进行了超低温冷启动测试和超低温热泵空调测试，标志着我国新能源汽车在全气候电池、低温增焓空调、全气候整车控制三项核心关键技术方面处于世界领先水平。去年12月，北汽新能源还在位于呼伦贝尔地区陈巴尔虎旗高寒试验基地启动了2020-2021冬季极寒测试，对智能能量管理功能、多热源余热回收补气增焓热泵、二氧化碳热泵空调系统等进行技术评价研究，进一步提升低温环境下车辆三电的稳定性和可靠性。

针对极寒环境，北汽新能源还研发出了极寒技术群，包含驻车保温、远程充电保温、电池速加热、矩阵闪充、低温行车能量自适应、能量智能回收等一系列极寒技术，可以有效提升新能源汽车在极寒条件下的运行状态，提高低温下的整车续航里程和充放电能力。

业内分析人士认为，如何平衡续航和取暖是新能源汽车在冬季普遍面临的难题，北汽新能源二氧化碳热泵空调系统的成功研发，以及在低温增焓空调技术领域的突破，可以很好地解决目前新能源汽车取暖难的突出问题，对提高我国新能源汽车空调的整体技术水平，推动新能源汽车产业的快速发展具有重要意义。@2019