新能源汽车上PTC加热器是保障车内温度的重要设备,尤其在电机产热不足的情况下。虽然PTC加热器会增加电耗,但它是目前成本较低且有效的解决方案。热泵技术虽然节能,但成本高且极寒天气下运行受限。因此,新能源车上可以不加PTC,但需权衡成本与能耗,考虑其他加热系统或技术突破以降低电耗。
PTC是啥?
PTC在汽车上就是汽车加热器的意思,是“PositiveTemperatureCoefficient)”的英文缩写。传统燃油车的发动机,在启动的时候,会产生大量的热量,汽车工程师们利用发动机热量,来给汽车供暖,空调、除霜、除雾、座椅加热等等。
然而,在新能源车上,替代发动机的是电机,而电机在工作中产生的热量较之于发动机,少之又少;替换汽油的是电池,电池包中电芯对温度也极为敏感,也需要一定的温度环境,来保证其安全有效储存并转化。这里单说加热,从能量转化来看,发动机为汽油通过燃烧转化为热能,热能再转化为机械能,电机则是电能直接转化为机械能,从转化率来看,发动机会浪费更多的能量,那这部分能量当然不能浪费了,在天气寒冷的时候,就可以通过空调系统来供暖,而电机产生的热则不足已供暖整车及电池包了。
但是人体所适应的温度有限,怎么办?
给汽车加装一个“暖空调”PTC。
和大部分用电加热电器类似,比如电饭锅、电磁炉、空调等等,PTC也是通过给电阻丝/陶瓷等热材料通电后,产生大量热量,以提供车辆所需的热量。假如一个不够,那再加一个,或者再加大功率。所产生的热量Q=I²R*T,电流稳定,电阻值越大,则功率越大,单位时间产生的热量也越大;电流稳定,电阻值稳定,时间越久,则耗能也越多。
小时候爸妈经常说,空调少开会,用电可多了。同样的,即使我们解决了新能源汽车热空调问题,但是又产生了新的问题,电耗过快。使得本身能跑400+Km的车,只能跑出200,甚至更低的里程。那问题总得解决啊,汽车工程师又想了一个新的办法,热泵技术。
其实热泵并不是很新鲜,其原理简单理解为“把冷热空气搬出搬进”,也即是冷热空气“搬运工”,使得温度达到理想温度,在电耗上也能节约更多电能(20%以上)。而利用热泵技术的车型国际有NissanLeaf、VWe-golf、BMWI3、JaguarI-Pace、Audie-tron,国内有蔚来ES6、荣威MarvelX、荣威Ei5等。
一、成本是主机厂比较关心的因素,也是为什么热泵未大量使用的主要因素。
从以上车型不难看出,都有一个共同点,那就是“贵”。当前一套热泵系统,所需要的压缩机、热泵、阀、管路等,比普通PTC的成本高出数倍。所以这也是为什么很多车放弃这一选择(等于是放弃续航),而选择了PTC。
Tesla作为电动车的领军企业,咱们再看看Tesla以往及后续对热泵的规划。
可以猜一下,要么Tesla的降本工作做到位了,要么热泵技术将从此开始走向大众价格。
二、而除成本外,热泵在极寒天气下的运行也是较差的,以当前的技术而言,热泵的运行宽度、可靠性并没有那么高。换句话说,你装了PTC,低温下耗电量高;而你不装,低温下,耗电是低了,但车内却冰冷无比。假如在这样的情况下,设计方案下热泵+PTC,好像又违背了我们成本这一角度。而另外一种办法则是加装加热器,通过燃烧燃料,以风冷的方式,对整车和电池包进行加热。当然针对环保的问题,咱们并不推荐,同时成本较热泵技术,有过之而无不及。
所以,新能源车上可以不加PTC,但却要牺牲成本以加装其他系统。所以成本和能耗也是一对矛盾体,如何权衡两者关系,视需要而定!
结尾点缀:似乎无论怎样努力,攻城狮们都无法避免这些困难。而未来,热泵的推广也会随着新技术,比如增焓式、二氧化碳式等等的进步而发展。PTC的消失,实际上也意味着耗电量的降低,毫无疑问,对于冬季续航来说,贡献率巨大。相比于燃油车的油老虎而言,PTC我把他当做是电动汽车的“电老虎”,早日去除“电老虎”,那续航焦虑也进一步降低啦!
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