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买了电动车冬天就要挨冻?空调是如何成为电动车心头之痛的

2021年03月20日 21:42:01
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来源:懂车

开纯电动车会患上严重的续航焦虑症,这是大家都知道的事情。具体症状包括且不限于,一提到出远门就发抖;无论去哪都要仔细算里程;出发前会仔细搜索路线上的充电站;做梦会梦到车在路上没电抛锚……

当然,还有个常见症状是舍不得开空调,夏天就开窗散热,冬天就只能多穿点了。因为人人都知道,有引擎的车开冷空调,那就是油耗涨个1L、2L左右,为了舒适是完全能接受的,冬天开热空调连油耗都不涨,换到电动车这儿,无论夏天冬天,只要开了空调,就铁定续航打折,真的不能接受。

根据网上电动车主们的反映,如果夏天开制冷的话,续航差不多是打个8折的样子,已经很惨了,冬季则更惨,本来电池就因为低温疯狂掉电,再开个热空调,续航直接5折。如果你生活在北方地区,然后买的车又不是超长续航版本,那冬天可就难受了,为了多开几十公里的路,可能要关掉空调披着棉被开车。

电动车的空调病,让很多人产生了疑问,为啥开空调对燃油车的影响小,却电动车却有极大的影响呢?难道是空调的运作原理不同?

这个事得把冷热空调分开说,首先,两者的冷空调,工作原理是完全一致的,即所谓的冷媒压缩空调。这个系统的关键在于冷媒,这玩意又叫“制冷剂”、“雪种”,是一大堆同类型化学物质的统称,冷媒的共同特性是,容易吸热变成气体,又容易放热变成液体。

汽车的冷空调,其实就是让冷媒在一个封闭的管道里,不断变换形态,从而吸热放热。在管道的起点,冷媒是低温低压的气态,以这种形态进入【压缩机】,这个部件就像它名字一样,是用来压缩冷媒的,如果大家还没忘记中学物理知识的话,应该还记得,气体被压缩后会温度升高,冷媒从压缩机出来时,已经达到80℃以上。

冷媒的下一站则是【冷凝器】,这是一块布满内部管道的金属板,直接与车外的空气接触,高温高压的冷媒进入这里后,热量迅速流失,从80℃降到50℃左右,所以凝结成了高压的液体形态。

随后冷媒流到管道另一端,通过特殊阀门迅速解除压力,变成了雾状,这就好像我们喷杀虫剂一样,里面是高压液体,喷出来却是雾。为什么要这么做呢?很简单,因为雾状蒸发更快,雾化的冷媒会进入【蒸发器】,在这里迅速吸收周围的所有热量,再度变成气态。空调的通风管,只需要让外面炙热的空气从蒸发器流过,就变成了冷风。

无论是燃油车还是电动车,都是通过这种方式实现制冷的。唯一的区别在于,压缩机的动力来源,传统燃油车将引擎用一根皮带与压缩机相连,引擎运转的时候,可以直接带动压缩机工作。压缩机在中控面板上通常会有个独立的A/C开关,显示它的工作状态,比较细心的朋友应该还记得,关闭了引擎之后,压缩机的指示灯也会随之熄灭,这正是因为失去了动力来源,燃油车开空调会导致动力下降,也是因为引擎负载变大了。

电动车由于没有引擎,它的制冷空调其实更接近于我们的家用空调,是单纯靠电来驱动压缩机的,而压缩机的功率大概在1-2kW左右,用一个小时大概就要消耗1到2度电,随着行驶时间的增加,会不断偷走你的续航里程。

其实冷空调的问题还不算太严重,真正麻烦的是热空调,在这个系统的原理上,燃油车和电动车的差别就大了。燃油车只要启动,引擎就会不断产生热量,夏天的时候,这些热量根本无法利用,是“废热”,但是在冬天,它可以直接用来当加热空气使用。燃油车所谓的热空调,其实只是切换管路,让空气流经了引擎的散热水箱罢了,根本不会有额外的能耗。

而电动车没有引擎,也不会产生废热,所以只能额外制作一套热空调系统,目前比较常见的是PTC暖风系统,这个名字听起来很高大上,其实……本质就是个家用暖风机的大号车载版,主要结构为电热片,有电通过就会升温,然后空气从电热片身上吹过去,就成暖风了。

PTC暖风系统的知名缺陷在于,它的能耗极高,制热效率极低。PTC在运作时的功率能达到3-5kW,一小时能消耗3到5度电,通常的电动车,整个动力电池也就40到60度电,哪经得起这样消耗?续航自然是大打折扣。但是由于PTC系统便宜且技术含量低,它仍然被车企大量采用,所以电动车主们的冬天都格外难熬。

为了解决这个老大难问题,汽车行业也推出了新一代的电动车热空调来取代PTC,即所谓的热泵空调。热泵空调的原理,其实跟制冷空调类似,只是工作流程恰好相反,它通过【压缩机】将气态冷媒压缩,从而得到高温的冷媒,直接流入车内的【冷凝器】,于加热车内空气,散发部分热量后,冷媒变为液态,再喷射进【蒸发器】,通过蒸发自己吸收车外的热量,还原成最初的气态,就这么不断循环。

热泵空调的大部分部件,与制冷空调都是共享的,这意味着它可以通过管道的改造,同时实现制冷、制热两种功能,节约了车内空间。而且热泵的效率远远高于PTC,试验证明热泵效能系数比PTC高出2到3倍,可以有效延长超过10%的续航里程,实乃电动车主的冬日救星!

然而热泵空调目前并没有完全普及开,特斯拉这样的领头羊,也是前阵子才开始改用热泵的。这里面的原因,一个是热泵贵,能比PTC贵4到5倍,虽然说原理很简单,但它需要相当多的精密电子元件来操纵,才能实现稳定制热。另一个原因在于,同样的工作原理,用于制热的话,效果会差很多,热泵的升温速度非常慢,而且无法面对极寒天气,当外部气温低于-10℃时,热泵就无能为力了,只能让车主挨冻。说句实话,北方一些地区冬天随随便便就能达到-20℃,这不是要热泵的命吗?

对于超低温无法制热这个问题,一些车企选择用最笨的办法,就是把热泵和PTC都给装上,低温就用热泵,超低温就用PTC,问题是解决了,但能耗和成本又上去了。另一些车企觉得,我与其这么折腾,不如再观望一下,目前各大零部件厂商正在努力研发更强的热泵,目标暂定为-20℃也能工作。

只能说,希望厂商好好加油吧!在冬天能吹上暖风是基本待遇啊,人家花钱买了你的车,还让人冬天挨冻,这好吗?这不好。

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