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爱卡试验室(16)热泵空调拯救里程焦虑?
 

  [爱卡汽车 新能源频道 原创]

  冬季来临,经过几轮寒流后气温不断降低,对于新能源纯电动车使用者来说,又到了宁可多穿衣服也不敢开暖风的阶段,而近来热泵式空调开始出现在新能源纯电动车上,相比传统的PTC加热元件会更节能嘛?带着疑问我们有针对性的开展了一次测试。

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  新能源车在今年销量突破百万,但很多老司机在纯电动车面前还是个新手,用车过程中有诸多的担心,对于纯电动车的暖风为何消耗续航里程以及热源从哪儿来还尚不了解,待我们一一解答。

一、纯电动车热源从哪儿来?

  传统燃油车冬季取暖的热源来自发动机余热,通过空调系统将热传至车内,以满足取暖的需求,是一个”废物利用“的过程,并不会对能耗产生较大影响。然而纯电动车不存在余热,需要额外装备PTC加热元件,消耗电能获取热量。

PTC 加热元件PTC加热元件说的通俗易懂一些,其实跟我们常用的吹风机原理大致相同,电阻丝通电后发热,鼓风机再将热量与冷空气交换,提升车内空气温度。

  PTC加热元件的功率通常为2-3kW,意味着工作1h需要2-3 kWh,如果一辆车的电池容量为30kWh,意味着PTC加热元件1h将消耗约10%的电量,冬季电池活性降低,让本就有所衰减的续航里程进一步减少。

  如此看来,纯电动车冬季取暖的代价可是不小,除PTC是否还有替代方案降低取暖的成本?其实替代品不仅有,且原理也不复杂,可以通过热泵解决热源问题。

纯电动车 热泵 VS PTC热泵这一名词可能有些陌生,不过压缩机各位应该有所耳闻,其实它是一个搬运“热量”的设备,将热运至所需的位置。

纯电动车 热泵 VS PTC在自然界中没有“冷量”的概念,所谓制冷只是将热量搬运到室外,夏季空调既是运用这一原理降低室内温度。而冬季,可通过将搬运的方向调转,把室外的热量搬进车内,实现提供热能的目的。

空调 四通阀门在车上并不用添加额外设备,通过给压缩机加装叫作“四通阀”的部件,使冷凝器与蒸发箱的位置进行变化,实现热能搬运方向互换的目的。

  原理简单介绍后,消费者想必最关心的是能耗问题,热泵/PTC加热元件在冬季取暖的过程中,哪种更省电呢?带着疑问我们找到了两台新能源车,分别是上汽荣威MARVEL X后驱版和北汽新能源EX360。

新能源的新起点 荣威MARVEL X性能测试上汽荣威MARVEL X搭载了容量为52.5kWh的三元锂电池组,综合续航里程为403km,值得关注的是它配备了全工况热泵空调系统,结合热泵吸收环境热能和PTC加热元件实现双重能量升温。

  之所以使用两套系统提供热量,是因为热泵工作初段产生热的速度较慢,空调工作初期会使用发热较快的PTC加热元件提供热量,以实现车内快速升温的目的,待热泵工作一段时间可提供足够热量后,PTC加热元件功率降低。

北汽新能源2018款北汽EX360北汽新能源EX360采用容量为48kWh的三元锂电池组,综合续航里程为318km,暖风热源仅为PTC加热元件。

空调热效率测试首先我们为这两台车进行充电,目的类似燃油车油耗测试前先加满油,以测得最终油耗。我们的测试将通过原地开启暖风空调,并持续1h,随后再次充满电,最终测得两台车暖风系统的能耗相差多少。

二、空调暖风能耗测试

  由于北汽新能源EX360配备手动空调,上汽荣威MARVEL X配备自动空调,我们为保证尽可能减少工况差异,测试过程中均使用最大风量及最高温度。

MARVEL X 空调测试为车辆充满电后我们开始进行测试,此时室外温度低至3℃,经过一段时间的充电,车内外几乎没有温差,也就是说测试场景接近使用者每天早上第一次用车的状态。

MARVEL X 空调测试测试过程中,空调风量调至最大,温度调至最高,并使用室内循环模式,测试时间为1h,过程中车内无人并保持密闭。为保证测试数据准确,尽可能减少用电器耗电,如关闭车灯、多媒体屏幕等。

  之所以将测试时间定位1h,既上文提到的热泵相对较慢,空调启动初段仍会采用PTC加热元件供热,后期转为热泵提供热源。测试时间1h有利于体现热泵空调的节能表现。

MARVEL X 空调测试测试持续1h后,我们再次为上汽荣威MARVEL X车辆充满电,测得在这1h中空调总共消耗的电能为0.86kWh。

  北汽新能源EX360与上汽荣威MARVEL X同步进行测试,它的空调热源仅依靠PTC加热元件提供,在启动初期PTC会大功率制热以快速升温,中后期车内温度有所上升后,也会相应降低制热功率。

北汽新能源EX360 空调测试同样车辆测试前已经充满电,关闭大灯等用电器后开始测试。

北汽新能源EX360 空调测试北汽新能源采用手动空调,我们将温度调至最高,风量调至最大,并使用室内循环模式,测试时间同样为1h。

北汽新能源EX360 空调测试测试持续1h后,我们为北汽新能源EX360充满电后发现,耗电量超过上汽荣威MARVEL X两倍之多,为1.99kWh。

空调能耗对比
测试时间 空调温度/风量 耗电量
上汽荣威MARVEL X 1h 最高/最大 0.86kWh
北汽新能源EX360 1h 最高/最大 1.99kWh
爱卡汽车网制表 www.xcar.com.cn

  通过比对测试结果不难发现,上汽荣威MARVEL X空调能耗仅为北汽新能源EX360的43%,通过消耗的续航里程能更直观的体现出热泵空调系统较比PTC加热元件更节能。

 

三、空调暖风性能测试

  对于能耗测试已经有了结果,但笔者对此还有质疑,虽然耗电量少,但实际空调制热效果如何呢?毕竟开空调为了提供舒适的室内温度,如果出风口温度不佳,室内温度无法提升至舒适的状态,节能又有何用?带着这些疑问,我们针对车内空调出风口温度进行测试,以验证空调性能是否满足需求。

空调热效率测试可能很多消费者会疑问,无论什么形式取暖,新能源纯电动车最终获得的热量与燃油车相比差距大吗?我们特意找来了一辆传统燃油车一同进行测试,解决大家的疑惑。

  1、上汽荣威MARVEL X

MARVEL X 空调测试在测试开始前,我们将车辆四门打开,让车内部件充分冷却,直至与车外温度相当,尽可能贴近使用者真实使用场景。

MARVEL X 空调测试最终测得车内出风口温度为7℃,与室外温度相当。

MARVEL X 空调测试上汽荣威MARVEL X独具智能扫风功能,搭配隐藏式出风口设计,既保证了美观,且避免了传统空调只能直吹的弊端,提升舒适度,多方向扫风还能提升空调控温效率。

MARVEL X 空调测试测试过程中,我们将空调温度调至最高,风量调至中等,使用室内循环模式以更快的升温。

MARVEL X 空调测试对于温度的变化,我们会以每分钟检测一次温度的频率,对出风口温度进行记录,上汽荣威MARVEL X采用全工况热泵空调系统,约1min后空调出风口温度达36℃。

MARVEL X 空调测试约2min后我们再次测量出风口温度为52℃。

MARVEL X 空调测试最终3min过后,出风口温度稳定在70℃,完全能够满足冬季取暖的需要,上汽荣威MARVEL X不仅做到节能,且冬季空调制热性能也令人满意。

  2、北汽新能源EX360

北汽新能源EX360 空调测试北汽新能源EX360采用PTC加热元件为空调提供热能,从能耗上来看比热泵空调要高出不少,而PTC加热元件的制热效率如何呢?

北汽新能源EX360 空调测试待车内温度与车外几乎相同后我们开始测试。

北汽新能源EX360 空调测试与上汽荣威MARVEL X同样的空调设定,以保证测试结果严谨。

北汽新能源EX360 空调测试1min过后空调出风口温度升高至35℃,此时与上汽荣威MARVEL X相比差距并不明显。

北汽新能源EX360 空调测试2min过后再次测量空调出风口温度为48℃,相比上汽荣威MARVEL X的成绩略低4℃,加热效率逐渐拉开差距。

北汽新能源EX360 空调测试待3min过后北汽新能源EX360的出风口温度62℃,且温度基本恒定不再有变化,较上汽荣威MARVEL X有着8℃的差距,也就是说最终PTC加热元件的加热性能略低于热泵。

 

  3、奥迪 Q2L 35TFSI

Audi Q2L 空调测试奥迪Q2L采用时下流行的1.4T小排量涡轮增压发动机,功率及扭矩都有不俗的表现。同样在测试前我们先给车内降温。

Audi Q2L 空调测试与前两辆新能源纯电动车采用同样的测试方式,测得空调出风口温度6℃,与室外几乎相同后,开始启动空调。此时发动机已经达到正常工作水温约95℃。

Audi Q2L 空调测试在发动机已经达到工作温度的情况下,我们将空调设定为最高温度、中等风量,与前两个新能源车测试标准相同。

Audi Q2L 空调测试1min后测得空调出风口的温度攀升至56℃,从数据上看明显优于前两款新能源车。

Audi Q2L 空调测试2min过后空调出风口的温度已经达到69℃,基本与上汽荣威MARVEL X空调工作3min后的空调出口温度相当。

Audi Q2L 空调测试3min过后最终空套出风口的温度定格在74℃,比前两款新能源车要高出4℃。

  经过三轮测试不难发现,燃油车利用发动机余热为车内提供暖风的性能最佳,其次为上汽荣威MARVEL X配备全工况热泵式空调,北汽新能源EX360搭载PTC加热元件的能耗最高但性能也是三辆车中最低的。值得一提的是,冬季使用燃油车同样也有弊端,在发动机达到正常水温前无法提供暖风。

空调出风口温度对比
1min 2min 3min
北汽新能源EX360 35℃ 48℃ 62℃
上汽荣威MARVEL X 36℃ 52℃ 70℃
一汽奥迪Q2L 56℃ 69℃ 74℃
爱卡汽车网制表 www.xcar.com.cn

题图

  通过数据比对,PTC加热元件虽然升温较快,但能耗较高,如果仅靠PTC加热元件会消耗更多的续航里程来换取热量。

  上汽荣威MARVEL X在暖风启动初期为PTC加热模块提供热源以快速升温,所以暖风启动1min后,空调出风口温度与北汽新能源EX360几乎没差,而接下来的2min,热泵经过一段时间工作后,提供的热量逐渐升高,PTC加热元件功率随之逐渐降低,最终实现了节能的目的。由此可见,对于新能源纯电动车取暖来说,这是一套比较合理的解决方案。

  编辑点评:最终我们得出结论,采用热泵+PTC提供热源的方案要比单靠PTC加热元件的能耗更低。对于新能源电动车来说,里程焦虑症始终困扰着准车主,也让那些已经成为车主的人们在省电上费了不少心思,未来新能源车型不断迭代更新,消费者选购新能源车不光要看续航里程的高低,还可从一些耗能硬件的类别进行判断,“过冬难”并非所有新能源电动车的通病。

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