纯电动汽车的空调制热时的原理是什么?
目前大多数纯电动汽车制热***用PTC发热原件来完成,所以比燃油车空调热的快一些。有很多人就喜欢电动汽车这一点:上车后打开暖风就可以直接出热风,而不必像传统燃油车那样必须要等水温提升后才能制热。制冷空调则是电动压缩机来完成,和燃油车制冷原理一样,只是压缩机驱动方式不一样。下图这个PTC加热芯就可以代替汽车暖风中的小水箱,通电后就可以发热,风机把热风送出去后就是暖风!
PTC制热在生活中也经常能看到,例如取暖用的速热暖风、北方空调内的***加热、商场里面的热风幕、烘干机、浴霸等都离不开PTC发热体。PTC原件其实是一种正温度系数热敏电阻器,特点是电阻阻值会随着温度变化而变化。
温度升高后阻值增大,电流减小,则功率降低。当功率与发热温度、散热平衡的时候,阻值就不在变化,所以也就达到了恒温的目的。利用这个特性,PTC原件还可以作为设备过流保护、过热保护只用,当流过PTC的电流过大时,PTC温度迅速升高,阻值增加,此时设备电流就会降低,也就达到了过流过热保护的目的。
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目前,纯电动汽车空调制热系统有两种类型:PTC热敏电阻加热器和热泵系统。不同类型的制热系统的工作原理有很大区别。
PTC热敏电阻型加热系统的生热原理比较简单,也比较容易理解,与电炉丝类似,都是靠电流通过电阻生热,唯一的区别是电阻的材质。电炉是用普通的电阻丝,而纯电动汽车上用的PTC是一种半导体热敏电阻。由于PTC加热器具有结构简单、成本低、制热快等特点,目前已被纯电动汽车(尤其是中低端车型)广泛***用。当然也有例外,定位中高端的蔚来ES8依然***用了PTC暖风系统,而且装了两个PTC加热器。
由于PTC加热器的缺点也很明显:热能利用率低,耗电量大,对纯电动汽车续航里程有很大影响,因此,一些中高端纯电动汽车,为了降低加热系统对续航里程的影响,不得已而***用热泵空调系统。
热泵暖风系统的工作原理图
热泵的功能是将低温热源的热能转移到高温热源的,工作原理与空调制冷系统类似,只是热量转移的方向正好相反。空调制冷时,是将室内的热量转移到室外,而热泵制热系统则是将车外的热量转移到车内。热泵制热系统一般都与空调制冷系统融合在一起,通过阀门控制热量的转移路径。另外,制热时,能有效利用动力电池冷却系统的预热。在这方面类似与传统汽车的暖风系统。因此,与PTC加热器相比,热泵系统的热效率更高,能耗更低,对续航里程的影响相对小一些。但劣势也很明显:结构复杂、成本高、制热速度慢,尤其是在低温条件下,加热效果差。
基于以上,在一些中高端纯电动车,为了保证车厢内的温度,往往***用热泵+PTC的混合模式。在刚起步阶段,由于动力电池冷却系统温度较低时,先开启PTC加热器,待冷却液温度上升以后,再启动热泵制热系统。
宝马i3暖风系统:热泵+PTC
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