新能源汽车大讲堂纯电动汽车,暖风系统的热源来自哪里?PTC暖风系统了解一下

在寒冷的冬天,当坐在车里吹着暖风的时候,大家有没有想过,暖风的热源是来自哪里呢?

答案就是:大多数车的暖风热源都是来自发动机冷却液,当然也有个别车使用电阻丝加热,以及少量客车和卡车使用单独的烧柴油暖风。我们都知道,当发动机开始运转时,需要燃烧汽油,但是,不是所有的燃烧能都转化为机械能,有很大一部分是被冷却液和排气系统带走了,汽车的暖风系统的热源来自这些余热。

但是,新能源汽车没有了发动机,那么电动汽车的暖风热源来自哪里呢?今天机械财经就给大家介绍一下电动汽车的暖风系统。

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首先我们先回顾一下燃油车的暖风系统热源。

汽车的发动机热效率是比较低的,燃烧产生的能量只有大约30%-40%转化为汽车的机械能,其它的被冷却液,尾气带走。被冷却液带走的热能大约占燃烧热的25-30%。

传统燃油车的暖风系统就是将发动机的冷却系统中的冷却液引到驾驶室的风/水换热器里,当风流经散热器时,高温的水很容易将热量传递给空气,这样吹进驾驶室内的风就是暖风了。

发动机冷却系统原理

如上图所示,为发动机冷却系统原理图,其中我们看到右边的两个分出来的管子,这两根水管就是暖风系统取取水管和回水管。

当取来的比较热的发动机冷却液进入驾驶舱的暖风芯体,驾驶舱内空气在鼓风机的作用下开始一遍遍的循环,并通过暖风芯体将空气加热,这样我们的驾驶舱内就很容易暖和起来了。

冷却液将热量传递给流经暖风芯体的空气后,冷却液温度下降又流回发动机冷却系统,如此往复将发动机的预热变成了驾驶舱内的暖风。传统的燃油车基本都是这个原理,成本低,效果好,还非常节能。

燃油车暖风系统原理图

还有些车增加电热丝作为辅助暖风系统,或者独立的烧油暖风系统,利用尾气的热量的暖风系统等等,因为比较小众化,甚至还处于概念设计阶段,在这里就不一一介绍了。

介绍完传统燃油车的暖风系统,我们再介绍下电动车的暖风系统。

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一想到电动车,可能大家很容易想到直接用电阻丝加热空气的暖风系统不就可以了,理论上完全可以,但是几乎没有电动车用电阻丝暖风系统,原因就是电阻丝太费电了。

目前,新能源暖风系统的类别主要是两大类,一个是PTC加热,一个是热泵技术,而PTC加热又分为空气PTC和防冻液PTC

PTC热敏电阻型加热系统的发热原理比较简单,也比较容易理解,与电阻丝暖风系统类似,都是靠电流通过电阻生热,唯一的区别是电阻的材质。电阻丝是用普通的高阻值的金属丝,而纯电动汽车上用的PTC是一种半导体热敏电阻,PTC是PositiveTemperatureCoefficient的简称,它的特性是随着温度的升高PTC材料的阻值也会升高,这个特性决定了恒电压情况下,PTC加热器在温度低的时候加热快,而温度上后阻值变大,电流变小,PTC消耗的能量变少,这样就能保持温度相对恒定,相对纯电阻丝加热还会省电。

正是PTC这些优点,目前已被纯电动汽车(尤其是中低端车型)广泛采用。

而PTC加热又分为水暖和风暖。

PTC水暖往往和电机冷却水路并在一起,电动车在行驶过程中随着电机的运转,电机也会发热,这样在行驶的过程中暖风系统可以利用电机的一部分预热,还能省点电。下图是个水暖PTC。

水暖PTC

水暖PTC加热冷却液后,冷却液会流经驾驶室内的暖风热芯,然后就和燃油车的暖风系统差不多了,在鼓风机的作用下将驾驶室内的空气循环起来加热。

风暖PTC就是直接将PTC安装在驾驶室的暖风芯体处,通过鼓风机将车内空气循环起来并通过PTC加热器,直接加热驾驶室内的空气,结构相对简单,不过比起水暖PTC来要费电。

风暖PTC加热器

鼓风机

PTC加热大多在中低端电动车上被使用,比如帝豪EV,当然中高端的电动车也会使用,比如定位中高端的蔚来ES8依然采用了PTC暖风系统,而且装了两个。再比如Molde3的热管理系统中使用了多组PTC加热器,后期机械财经在介绍电动车热管理系统时会详细介绍特斯拉的热管理系统原理。

虽然PTC相对电阻丝省电很多,但是PTC仍然是电动车上的电耗子。以ES8为例,控制前排的暖风PTC额定功率为5.5千瓦,控制后排的PTC额定功率为3.7千瓦。若两个PTC都以额定功率为车内加热,一个小时就要消耗9.2度电。那么对于动力电池容量为70度的ES8来说,一个小时就相当于消耗了10%几的电能,按照ES8综合工况续航355公里来计算的话,一小时就少了35公里。

所以说PTC是个电耗子,为了能让车主更安心地多在车里吹暖风,很多高端车不得已而采用热泵空调系统技术。

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,就像是把空调外机装在了驾驶室里,把空调装在了驾驶室外。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。在这方面类似于传统汽车的暖风系统。

热泵空调在电动汽车领域深度替代趋势已经显现。关于热泵的更深入的探讨,机械财经将会在讲解电动汽车热管理系统时详细介绍。

国外搭载热泵技术已经过5年验证,日产Leaf、丰田普锐斯、宝马i3、高尔夫均已量产装车;国产电动汽车完成热泵装载从0到1突破,荣威Ei5、荣威MARVELX、长安CS75PHEV等

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,往往采用热泵+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。所以更智能的热泵和PTC耦合技术就孕育而生。

仍以特斯拉为例子,特斯拉在ModelY的设计中,虽然取消了高压的PTC(水热的在Model3上取消),在ModelY上配置了一个低压的PTC集成在空调系统鼓风机里面。而车辆热泵系统包括压缩机,机舱冷凝器,机舱蒸发器,机舱鼓风机和冷却器,并且把电池系统、功率电子PCS+驱动系统和整车的系统回路整合在一起。

这个系统可以充分利用了电机、电控系统工作产生的热量,与电池、空调形成热管理系统——这套系统有多达15种工作模式(12种制热、3种制冷),特斯拉甚至在管理模块(也就是所谓OCTO阀)上印了一个八爪鱼,表示它也算三头六臂了,这样的设计也让很多电子和汽车工程师表示叹服。

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好了,讲了很多关于新能源暖风系统的例子,但是仍无法覆盖所有新能源车的暖风系统,比如还有车辆PTC系统使用独立的水循环,不会和电机,电池系统共用一个水泵。

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1.燃油车三电是哪三电燃油车并没有与电动汽车“三电”概念相对应的部件,因此没有“三电”之说。下面简单介绍一下电动汽车上的三个关键部件:电池、电机和电控系统。 电池是电动汽车的能量来源,负责储存电能并为其提供动力。常见的电池类型有锂离子电池、镍氢电池等。电机是将电池提供的电能转化为机械能(驱动汽车行驶)的关键部件。电动机的https://www.autohome.com.cn/ask/6985518.html
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3.汽油车的电怎么来的汽油车的电怎么来的 汽油车使用的电能来自于发动机燃烧汽油所产生的能量。通过内燃机将燃料的化学能转化为机械能,然后驱动发电机发电。这个过程与电动汽车不同,电动汽车的电池是通过充电来直接补充电能的。https://news.yiche.com/baike/1121811.html
4.汽车中的电是怎么来的汽车中的电是怎么来的 无论是电动汽车还是传统汽油车,电池都是汽车电能的主要来源。但这两种车辆在电池充电方式上存在差异。对于传统汽油车而言,其电池并不直接进行充电,而是通过燃烧汽油来产生能量,进而为电池充电。这类电池的主要作用是启动发动机以及为车辆的电气系统供电。在使用电池的过程中,会消耗储存的能量,https://baijiahao.baidu.com/s?id=1815397382058662853&wfr=spider&for=pc
5.从而体现出P=FV。类似燃油汽车膨胀的冲量定理改变力大小现在看来反电动势不是类似燃油车的冲量定理的转换因素 电机电枢电流I=(Es-Eo)/R 电磁力F=BIL Es 是外部加在电枢两端的电压,Eo是反向电动势。 类比燃油车的气体做功推动飞轮,得知:汽车通过手动换挡更换齿轮变比降为低档,当速度降低,反向电动势降低,则电枢电流增大,电磁力增大。反之亦然 https://blog.csdn.net/qq_25814297/article/details/111504919
6.很多经济学家都搞错了,“碳达峰”“碳中和”不是他们理解的样子为什么一百年前电动车多于燃油车?因为铅酸电池早于内燃机发明二十多年。有了铅酸电池,再接一个发动机,就是今天高尔夫球场开的车,上面再加一个车体就是汽车了。今天高尔夫球场开的车就是一百年前爱迪生开的车,所以电动车不是全新的技术,它这么多年来创新的核心在电池和电控系统。 http://www.gdpas.cn/dynamic-information-detail.aspx?id=1372&t=10
7.理想汽车真的能做好纯电吗?成立8年来,理想汽车靠理想ONE和理想L系列4款增程电动车,成为交付量最高的中国新势力车企,几乎重塑了原有豪华SUV汽车销量格局。 也是在这个时间点,功成名就的理想汽车,选择重开一局,正式推出首款5C纯电车型——理想MEGA。 这,对理想来说,是另一个战场,但却不是一个意外的选择。 https://www.lixiang.com/community/detail/article/1109332.html
8.银符考试题库在线练习其中,纯电动汽车产销分别完成11.1万辆和11.4万辆,同比分别增长95.7%和127.9%;插电式混合动力汽车产销分别完成3.9万辆和3.4万辆,同比分别增长55.2%和38.5%。 三、2月汽车出口同比增长2.3% 2月,汽车整车出口5.7万辆,同比增长2.3%。分车型情况看,乘用车出口3.6万辆,同比下降10.8%;商用车出口2.1万辆,同比增长36.9http://www.cquc.net:8089/YFB12/examTab_getExam.action?su_Id=5&ex_Id=29141
9.800V高电压平台车型元年:充电5分钟续航200公里新能源车以三电系统替代燃油动力系统,车内电压大幅升级至百伏以上。新能源车以电池为动力源,需要较大电池容量与输入/输出功率,但车用电器仍可在低压下运行,因此同时存在百伏以上高压系统与48V/12V低压系统。纯电乘用车电压通常在250-450V之间,且系统电压不断升级。 https://www.dongchedi.com/article/7133149954234860035