新能源汽車熱泵熱管理系統

在北方開新能源電動車朋友反映一到冬天續航里程大幅降低。造成不敢開空調製熱，只能在車廂里忍受嚴寒而瑟瑟發抖。直接導致對新能源汽車的體驗極差。大家都知道我們這條命在夏天是空調給的，在冬天就是暖氣給的。那麼今天一起隨小星來了解一下新能源汽車的熱泵熱管理系統，以及它是怎麼提升新能源汽車體驗的吧。

↑冬日續航里程比較

要引入熱泵系統其最主要的動因就是純電動汽車或者支持純電行駛的插電式混動汽車不能再繼續使用發動機作為穩定的熱源用於制熱。因此在引入熱泵系統之前，電動汽車的空調系統制熱功能主要由電加熱器，又稱電阻PTC（Positive Temperature Coefficient）加熱器完成。而要知道直接用電加熱得到的熱量會大大降低電池的電量和行駛里程。如下圖所示根據統計，當冬季行駛打開基於電加熱的空調製熱功能時，幾乎一半的電量都用於制熱。而僅剩一半的電量用於行駛。而使用熱泵系統制熱則行駛里程大幅提升。

↑大眾Golf GTE高壓電加熱模塊PTC Heater

那麼又有哪些電動車正在使用電加熱技術的空調系統呢？如下圖是大眾Golf GTE高爾夫插電混動版所使用的熱管理系統管路示意圖。從圖中可以看到整個熱管理管路分為左右兩套，左邊包括一套高溫管路和一套低溫管路。而右邊則是另一套低溫管路。而在高溫管路中就可以看到所使用的高壓電加熱模塊PTC Heater，用來給車廂內提供空調製熱功能。相應的2012年款的日產電動車LEAF和特斯拉Model S都使用了一款6kW的電加熱模塊用於制熱。

↑大眾Golf GTE熱管理管路圖

其實熱泵熱管理系統中，雖然通過多個泵Pumps和閥Valves控制，並沒有一種部件稱為熱泵Heat Pump。其被稱之為熱泵，因為熱泵系統具有類似水泵將水從低處搬運到高處的特性，整個熱泵系統可以把熱量從溫度低的地方搬用到溫度高的地方。例如在夏季，熱泵系統並不是把車外的低溫送進來，相反的是把車內的熱量搬向車外。從而達到製冷效果。

↑熱泵熱管理系統製冷模式

相應的，在冬季制熱時，熱泵系統把車外的熱量送到車內。那可能大家又要問了，車外零下幾十度的話也有熱量可以輸送進來嗎？前面說過了，即使是零下幾十度的溫度下還是存在熱量的。有熱量就可以被搬運。

↑熱泵熱管理系統制熱模式

那麼熱泵系統到底要怎樣才能被應用到汽車空調系統中呢？如下圖所示，熱泵系統就是通過電動壓縮機1將外部環境溫度中的熱量2吸取並輸送到車廂內3進行制熱的過程。

↑熱泵熱管理系統原理介紹

具體的過程如下圖所示，1.熱量從環境中被吸取進熱泵系統，2.熱量被壓縮並被加熱，3.熱量被用來加熱車廂內的冷空氣並使其升溫，4.加熱後的空氣被送入車廂內，5.減壓後的熱量被轉化成低溫熱量排出車外。熱泵系統需要兼顧制熱和製冷兩種工況。製冷模式下的車內蒸發器在制熱模式下用作冷凝器，相應的製冷模式下的車外冷凝器在制熱模式下用作蒸發器。

↑熱泵熱管理系統工作過程

那麼現在都有哪些電動車型使用了熱泵系統呢？大眾e-Golf高爾夫純電動版在美國市場可以加裝的熱泵空調系統。下圖為奧迪R8 e-tron純電動版所使用的熱泵空調系統。同時寶馬稱其i3電動汽車也使用了熱泵空調系統。

↑奧迪R8 e-tron純電動版熱泵空調系統

下圖為2013款的雷諾Zoe純電動車所使用的來自日本電裝Denso的熱泵空調系統，也被用在了2013年以後的日產LEAF上。這套熱泵系統使用編號10、11的兩套電磁閥來控制管路內製冷劑的流向。而編號5的蒸發器和編號4的冷凝器都放置在靠近車廂的一側。僅僅靠編號4冷凝器上的擋板來控制空氣是否僅流過蒸發器而變成冷風的製冷模式，還是讓空氣流過冷凝器而變成熱風的制熱模式。相應的發動機艙前部的外部熱交換器1則要在製冷模式下作為冷凝器，在制熱模式下作為蒸發器。這樣整個空調系統就需要編號1、4、5三個熱交換器。系統變得複雜了一些，但是為了汽車發動機艙高溫震動環境部件可靠性的考慮還是值得的。在這套熱泵系統中，1kW的電力可以產生3kW的製冷效果和2kW的制熱效果。

↑雷諾日產熱泵熱管理系統

希望以上的內容能夠幫助你了解新能源汽車熱泵熱管理系統制熱原理，也希望它在增加續航里程的同時提升你的新能源汽車用車體驗。

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