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电动汽车开暖风耗电大?试试制热神器热泵吧(图)

2015-12-11 09:13
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  编者:进入冬季,北方的电动车主对暖风条件下续航里程剧烈下降抱怨甚多。有没有解决办法?我们特地请特约作者罗新雨撰文介绍热泵技术在汽车制热上的应用效果,供车企参考。

  冬天到了,对于北半球大多数国家的用车人来说,上车开暖风是个天经地义的需求。但对电动车车主来说,他们往往不能那么大方,因为制热给电动车带来的续航里程消耗太大了。那有没有一种方法从根本上解决这个问题,让制热不再那么耗电呢?有!它就是热泵技术,一个比汽车整个历史还要长的古老技术在电动汽车上焕发了新的生机。

  何为热泵技术?

  热泵,顾名思义就是把“热”从一个地方“泵”到另一个地方的工具。其实它是既可以用在制热上又可以用在制冷上的,只不过循环方向一正一反。所以,如果你知道空调、冰箱是如何制冷的,你就应该理解热泵是如何制热的。

  那我们来具体看看它的基本原理。

  Figure 1 热泵循环示意图,来自wikipedia

  图一是一个热泵循环示意图,很自然的,我们能猜到红色表示热,蓝色表示冷。液体(一般是R134a制冷剂,和车用空调一样)随着箭头的方向循环往复流动。在1的位置液体很热,逐渐释放热量,这个地方叫冷凝器(condenser),放到车内制热时也就是车内的吹风口位置。流到2时经过了一个膨胀阀(Orifice tube),或毛细管,甚至一个涡轮机,让液体的温度继续下降。流至3时经过的部件是蒸发器(evaporator),液体在冷的环境中吸热(“散冷”),在给车内制热的案例中这个部分是和车外空气接触的热交换器,此处有一定的升温,最后通过4,压缩机(compressor),液体被压缩后进一步升温,进入下一循环的1继续散热。

  所以,整个循环唯一需要人提供的能量输入就是压缩机的能量。考虑到电动车的能源结构,这里采用电力压缩机而不是皮带带动的压缩机,因为电机不像内燃机,没有怠速运转。而传递给车内的热量并不只是来自压缩机的能量,而是压缩机的能量和过程3中吸收的外界空气热量之和。因此,这个循环轻而易举地实现了“一本万利”,即达到超过100%的制热效率。

  为了更生动地了解该系统在车内的安排,我们来看一幅雷诺官方给出的Zoe电动车的热泵原理图。

  Figure 2 雷诺Zoe热泵原理图,来自mein-elektroauto.com

  由上图可见,该系统既可以在夏天制冷,又可以在冬天制热。通过10和11处的电力阀门控制两个回路之间的切换,因此并不需要增加任何硬件设备,对已有电动车来说很方便改造升级。

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