IM智己“热泵空调”

从油车到电车，汽车空调经历了一系列技术变迁，如今大部分电动车为了节能需求都配备了热泵空调系统。 智己L7也不例外，采用“直接式热泵+PTC”的高效能空调系统，让北方的朋友摆脱严寒冬日“暖气匮乏”和“续航里程焦虑”的烦恼。 空调系统制热工况示意图 为什么现在的电动车不约而同地选择了热泵空调？热泵空调又是如何完成制冷制热的工作？本期PEDIA，让本君来给大家扒一扒热泵空调的原理。 为什么选择热泵空调？ 燃油车时代，空调都是单冷空调，因为发动机本身就很热，工程师们就把这些热量都收集起来，用于车内供暖。如今，对于没有燃油发动机的电动车而言，这样的方案显然行不通了。 电动车冬天需要制热，怎么办呢？最早的解决方式是运用PTC技术（Positive Temperature Coefficient）。说白了，就是鼓风机前，加一个加热用的电阻丝，吹出来的就是热风，有点像我们生活中用到的电吹风。 虽然PTC加热速度快，但是如果只用PTC的话，缺点也非常明显，就是费电。开启后，电动车的续航里程会“缩水”很多，这也就导致了许多电动车车主在冬天不敢开空调的现象。 于是，更省电的热泵技术便脱颖而出。通过消耗机械能，把车外的热量搬运到车内，实现制热，就像一个热量搬运工。 为什么热泵技术更省电？打个比方，如果PTC和热泵空调两者的功率都是1kW，一小时同样耗1度电，由于PTC是自发热，最多只能产生1kW*h的热量，属于燃烧自己，照亮别人。 但是热泵空调就不一样了，它是压缩机的机械能做功，把车外的热量搬运到车内，属于我自己没有，但可以去“搬”别人的，在这个过程中消耗了1度电，但却能“搬”来3kW*h的热量。 所以，在实现同样制热效果的情况下，谁更省电，谁的效能更高，自然不言而喻。相比电加热，热泵技术的效能系数要高出2-3倍，这样就能够在冬季提升电动车20%-30%的续航里程。 它是怎么搬运热量的呢？ 我们知道，物质从气态变为液态会放热，而从液态变为气态需要吸热。热泵空调，就是利用制冷剂“气态—液态—气态”的往复循环，不断通过蒸发器吸热，冷凝器放热，来实现热量的搬运。 我们以车内制热为例，可以分为4步一个循环： 1 压缩机做功，将低压气态的制冷剂，“压缩”为高压气态制冷剂。 2 高压气态制冷剂进入冷凝器，变为高压液态制冷剂，气态变为液态的过程，会释放热量，进入车内。 3 高压液态制冷剂进入膨胀阀，降压后，变成低压液态制冷剂。 4 低压液态制冷剂进入蒸发器，吸收车外空气的热量，变成低压气态制冷剂回到压缩机中，由此完成一个循环。 而当空调需要制冷时，系统只需通过一个阀模块，将这个循环反过来就可以了。具体过程如下图： 零下几十度，也有热量吗？ 有人问，我国东北地区，冬天温度要低至零下几十度，空气里还有热量可以“搬运”吗？ 按照热力学原理，气体分子的能量总是大于液体分子的能量。室外极冷的空气，也是由大量气体分子组成的，即使零下几十度的空气，还是存有能量的，有能量就可以被“搬进”车内供热。 在温度过低时，为了最短时间满足乘客的供热需求，空调系统将同时启动PTC和热泵，高效制热。 值得一提的是，智己L7的“热泵+PTC”的解决方案具有十分智能的防结霜策略。根据不同城市的冬季环境，分析室外换热器的结霜概率和时间点，减缓室外换热器的结霜风险，延长热泵系统运行时间。 一旦结霜，系统还会自动计算最佳化霜工作时间，以保证系统时刻处于最优能耗区间。 有了它，我们冬天再不用担心续航里程“缩水”，可以放心开空调，尽情享受舒适旅途。