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愛卡試驗室熱泵冷氣機拯救裡程焦慮?

[愛卡汽車 新能源頻道 原創]

冬季來臨,經過幾輪寒流後氣溫不斷降低,對於新能源純電動車使用者來說,又到了寧可多穿衣服也不敢開暖風的階段,而近來熱泵式冷氣機開始出現在新能源純電動車上,相比傳統的PTC加熱元件會更節能嘛?帶著疑問我們有針對性的開展了一次測試。

新能源車在今年銷量突破百萬,但很多老司機在純電動車面前還是個新手,用車過程中有諸多的擔心,對於純電動車的暖風為何消耗續航裡程以及熱源從哪兒來還尚不了解,待我們一一解答。

一、純電動車熱源從哪兒來?

傳統燃油車冬季取暖的熱源來自發動機余熱,通過冷氣機系統將熱傳至車內,以滿足取暖的需求,是一個”廢物利用“的過程,並不會對能耗產生較大影響。然而純電動車不存在余熱,需要額外裝備PTC加熱元件,消耗電能獲取熱量。

PTC加熱元件的功率通常為2-3kW,意味著工作1h需要2-3 kWh,如果一輛車的電池容量為30kWh,意味著PTC加熱元件1h將消耗約10%的電量,冬季電池活性降低,讓本就有所衰減的續航裡程進一步減少。

如此看來,純電動車冬季取暖的代價可是不小,除PTC是否還有替代方案降低取暖的成本?其實替代品不僅有,且原理也不複雜,可以通過熱泵解決熱源問題。

在自然界中沒有“冷量”的概念,所謂製冷只是將熱量搬運到室外,夏季冷氣機既是運用這一原理降低室內溫度。而冬季,可通過將搬運的方向調轉,把室外的熱量搬進車內,實現提供熱能的目的。

原理簡單介紹後,消費者想必最關心的是能耗問題,熱泵/PTC加熱元件在冬季取暖的過程中,哪種更省電呢?帶著疑問我們找到了兩台新能源車,分別是上汽榮威MARVEL X後驅版和北汽新能源EX360。

上汽榮威MARVEL X搭載了容量為52.5kWh的三元鋰電池組,綜合續航裡程為403km,值得關注的是它配備了全工況熱泵冷氣機系統,結合熱泵吸收環境熱能和PTC加熱元件實現雙重能量升溫。

之所以使用兩套系統提供熱量,是因為熱泵工作初段產生熱的速度較慢,冷氣機工作初期會使用發熱較快的PTC加熱元件提供熱量,以實現車內快速升溫的目的,待熱泵工作一段時間可提供足夠熱量後,PTC加熱元件功率降低。

首先我們為這兩台車進行充電,目的類似燃油車油耗測試前先加滿油,以測得最終油耗。我們的測試將通過原地開啟暖風冷氣機,並持續1h,隨後再次充滿電,最終測得兩台車暖風系統的能耗相差多少。

二、冷氣機暖風能耗測試

由於北汽新能源EX360配備手動冷氣機,上汽榮威MARVEL X配備自動冷氣機,我們為保證盡可能減少工況差異,測試過程中均使用最大風量及最高溫度。

為車輛充滿電後我們開始進行測試,此時室外溫度低至3℃,經過一段時間的充電,車內外幾乎沒有溫差,也就是說測試場景接近使用者每天早上第一次用車的狀態。

測試過程中,冷氣機風量調至最大,溫度調至最高,並使用室內循環模式,測試時間為1h,過程中車內無人並保持密閉。為保證測試數據準確,盡可能減少用電器耗電,如關閉車燈、多媒體螢幕等。

之所以將測試時間定位1h,既上文提到的熱泵相對較慢,冷氣機啟動初段仍會採用PTC加熱元件供熱,後期轉為熱泵提供熱源。測試時間1h有利於體現熱泵冷氣機的節能表現。

北汽新能源EX360與上汽榮威MARVEL X同步進行測試,它的冷氣機熱源僅依靠PTC加熱元件提供,在啟動初期PTC會大功率製熱以快速升溫,中後期車內溫度有所上升後,也會相應降低製熱功率。

通過比對測試結果不難發現,上汽榮威MARVEL X冷氣機能耗僅為北汽新能源EX360的43%,通過消耗的續航裡程能更直觀的體現出熱泵冷氣機系統較比PTC加熱元件更節能。

新能源車熱源從哪兒來?

三、冷氣機暖風性能測試

對於能耗測試已經有了結果,但筆者對此還有質疑,雖然耗電量少,但實際冷氣機製熱效果如何呢?畢竟開冷氣機為了提供舒適的室內溫度,如果出風口溫度不佳,室內溫度無法提升至舒適的狀態,節能又有何用?帶著這些疑問,我們針對車內冷氣機出風口溫度進行測試,以驗證冷氣機性能是否滿足需求。

可能很多消費者會疑問,無論什麽形式取暖,新能源純電動車最終獲得的熱量與燃油車相比差距大嗎?我們特意找來了一輛傳統燃油車一同進行測試,解決大家的疑惑。

1、上汽榮威MARVEL X

上汽榮威MARVEL X獨具智能掃風功能,搭配隱藏式出風口設計,既保證了美觀,且避免了傳統冷氣機只能直吹的弊端,提升舒適度,多方向掃風還能提升冷氣機控溫效率。

對於溫度的變化,我們會以每分鐘檢測一次溫度的頻率,對出風口溫度進行記錄,上汽榮威MARVEL X採用全工況熱泵冷氣機系統,約1min後冷氣機出風口溫度達36℃。

2、北汽新能源EX360

待3min過後北汽新能源EX360的出風口溫度62℃,且溫度基本恆定不再有變化,較上汽榮威MARVEL X有著8℃的差距,也就是說最終PTC加熱元件的加熱性能略低於熱泵。

不同熱源的效率如何?

3、奧迪 Q2L 35TFSI

與前兩輛新能源純電動車採用同樣的測試方式,測得冷氣機出風口溫度6℃,與室外幾乎相同後,開始啟動冷氣機。此時發動機已經達到正常工作水溫約95℃。

經過三輪測試不難發現,燃油車利用發動機余熱為車內提供暖風的性能最佳,其次為上汽榮威MARVEL X配備全工況熱泵式冷氣機,北汽新能源EX360搭載PTC加熱元件的能耗最高但性能也是三輛車中最低的。值得一提的是,冬季使用燃油車同樣也有弊端,在發動機達到正常水溫前無法提供暖風。

通過數據比對,PTC加熱元件雖然升溫較快,但能耗較高,如果僅靠PTC加熱元件會消耗更多的續航裡程來換取熱量。

上汽榮威MARVEL X在暖風啟動初期為PTC加熱模塊提供熱源以快速升溫,所以暖風啟動1min後,冷氣機出風口溫度與北汽新能源EX360幾乎沒差,而接下來的2min,熱泵經過一段時間工作後,提供的熱量逐漸升高,PTC加熱元件功率隨之逐漸降低,最終實現了節能的目的。由此可見,對於新能源純電動車取暖來說,這是一套比較合理的解決方案。

編輯點評:最終我們得出結論,採用熱泵+PTC提供熱源的方案要比單靠PTC加熱元件的能耗更低。對於新能源電動車來說,裡程焦慮症始終困擾著準車主,也讓那些已經成為車主的人們在省電上費了不少心思,未來新能源車型不斷迭代更新,消費者選購新能源車不光要看續航裡程的高低,還可從一些耗能硬體的類別進行判斷,“過冬難”並非所有新能源電動車的通病。

燃油車暖風效率如何?

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