說起新能源汽車，特斯拉是我們誰都繞不開的品牌。作為特斯拉最為走量的Model 3(參數(shù)|詢價)，其將于數(shù)月后正式上市新版車型，在眾多變化中，除了新增磷酸鐵鋰電池版本外，還首次搭載了熱泵空調(diào)。說起熱泵空調(diào)，想必大家都會比較陌生，那么本期我們就來聊一聊熱泵空調(diào)是什么？又能給新版Model 3帶來怎樣的性能提升？
眾所周知，新能源汽車?yán)m(xù)航里程的頭號殺手便是溫度，在低溫環(huán)境下，新能源汽車的續(xù)航里程普遍會有不同程度的縮水，這主要是因為在低溫下，電池組的電解液黏稠度上升，電池組的充放電性能下降所致。
對比現(xiàn)如今新能源汽車普遍采用的三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池，它們二者的低溫衰減都是比較明顯的，尤其是磷酸鐵鋰電池，據(jù)研究顯示，磷酸鐵鋰電池如果在-10℃的環(huán)境中工作，經(jīng)過不到100次的循環(huán)就會衰減85%左右的容量，與報廢沒什么區(qū)別，而即便是現(xiàn)在的納米化和碳包裹也無法徹底解決這一問題。除了電池加熱，對于車主冬季用車來說，車內(nèi)加熱同樣重要。上車打開空調(diào)、玻璃除霧除霜等加熱功能是非常必要的。
對于傳統(tǒng)燃油車來說，由于自身發(fā)動機在正常工作過程中便可以產(chǎn)生大量的熱，完全可以滿足車內(nèi)乘員對于熱量的需求。而新能源汽車的產(chǎn)熱能力遠不如燃油車，所以唯一的選擇就是將電能轉(zhuǎn)化為熱能進行供熱。
目前新能源汽車中較為普遍的供熱方式有三種，分別是電加熱、燃油加熱、熱泵加熱。
電加熱
電加熱目前多指PTC加熱，也就是指熱敏電阻加熱。PTC熱敏電阻是一種熱敏感性半導(dǎo)體電阻，當(dāng)超過一定溫度時，其電阻會隨著溫度的升高而陡升，此時發(fā)熱功率便會降低，最終會迫使溫度回歸到正常范圍內(nèi)。
采用此種加熱方式的優(yōu)點便是恒溫發(fā)熱、無明火、使用壽命較長、且在任何情況下，不會出現(xiàn)類似于電熱管加熱器表面“發(fā)紅”的現(xiàn)象，避免火災(zāi)隱患，所以此種加熱方式被廣泛應(yīng)用于電池組加熱與空調(diào)加熱系統(tǒng)中。但是為了滿足空調(diào)系統(tǒng)對于除霜除霧的法規(guī)及采暖要求，PTC加熱通常需要很大的功率，顯然會嚴(yán)重影響新能源汽車的續(xù)航里程。
燃油加熱
顧名思義，燃油加熱系統(tǒng)就是通過燃燒燃油的方式，將加熱后的液體送入電池組與暖風(fēng)芯體內(nèi)，從而滿足電池組與駕駛室對于溫度的要求。通常來說，此種加熱方式主要用來加熱電池組，多余的熱量輔助供熱乘員艙。
這種方式的優(yōu)點也是顯而易見的，那就是整個加熱過程不會消耗電池組的電量，不會影響新能源汽車的續(xù)航里程，同時由于電池組的放電深度更低，間接的延長了電池的使用壽命。
但此種方案也是有不少弊端的，首先便是增加燃油系統(tǒng)，在增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的同時還產(chǎn)生了尾氣排放，與純電動汽車不消耗燃油的理念相悖。其次，燃油系統(tǒng)的存在勢必會影響車輛電池包等重要電氣部件的布置，同時在車輛發(fā)生碰撞事故時，燃油系統(tǒng)能否與高壓電氣系統(tǒng)“和平共處”也是一大問題。
熱泵加熱
熱泵是一種充分利用低品位熱量的高效節(jié)能裝置，其主要是通過電機做功的方式迫使熱量從低溫物體傳遞至高溫物體，并且此過程僅需消耗少量的逆循環(huán)凈功，就可以得到較大的供熱量。
在講求能源利用率的新能源汽車上，任何節(jié)能高效的裝置都不會逃出工程師的眼睛，熱泵當(dāng)然也不例外。使用熱泵加熱后，在產(chǎn)生相同熱量的前提下，熱泵加熱的耗電量更少，那么也就意味著續(xù)航里程的增加。
當(dāng)然熱泵也并非處處完美，它的缺點也是比較突出的。
低溫制熱效率較低
在氣溫非常低時，熱泵獲取熱量的速度便會下降，低溫制熱的效率便會降低。理論上講，在外界環(huán)境低于-20℃時，傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的制熱效果甚至不如簡單粗暴的PTC加熱。正是因為熱泵加熱這一弊端，也就導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)幾乎只用在空調(diào)系統(tǒng)中，而在電池組加熱方面還是采用電阻加熱的方式。
成本較高
通常來說，熱泵加熱系統(tǒng)并不會獨立存在，也就是說的大部分車型所配備的熱泵都是冷暖兩用，而想要實現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱功能，便需要針對原有空調(diào)的結(jié)構(gòu)進行升級，技術(shù)難度較大，最終也會導(dǎo)致其成本較高。
其實在特斯拉之前，大眾的e-Golf)、奧都Q7 e-tron、寶馬i3、捷豹I-PACE、榮威Ei5、長安CS75 PHEV、蔚來ES6等國內(nèi)外品牌的不少車型也同樣裝配了熱泵空調(diào)，而要說把這套系統(tǒng)玩的最“6”的，還是特斯拉。
熱泵空調(diào)系統(tǒng)最早是被應(yīng)用在Model Y車型之上，根據(jù)海外已經(jīng)交付的車輛來看，其空調(diào)系統(tǒng)采用了熱泵+PTC輔助的方式進行制熱。這里的PTC輔助制熱系統(tǒng)采用單獨12V蓄電池供電，其功率遠遠小于傳統(tǒng)空調(diào)PTC加熱的功率，在省電的同時還可以有效緩解熱泵空調(diào)低溫制熱效果不佳的情況。
再者，根據(jù)特斯拉的專利技術(shù)來看，特斯拉在Model Y上所使用的熱泵空調(diào)系統(tǒng)打通了與電池系統(tǒng)、動力系統(tǒng)的連接。我們可以簡單的理解為熱量共享，其車輛自身電池系統(tǒng)與動力系統(tǒng)產(chǎn)生的多余熱量可以輸送到駕駛室內(nèi)，充分利用了熱量，也就變相降低了能耗。
值得一提的是，在極端低溫的情況下，熱泵系統(tǒng)無法正常工作，此時系統(tǒng)會控制驅(qū)動電機堵轉(zhuǎn)，以此來產(chǎn)熱供熱，理論上來說這種方式會燒毀電機，但特斯拉通過精密的算法與強大的控制能力可以有效避免電機的損壞。
編輯點評：對于新能源汽車來說，冬季供熱是一件令人非常頭疼的事，而加熱系統(tǒng)的能耗表現(xiàn)直接影響著續(xù)航里程。在傳統(tǒng)加熱元件面前，熱泵加熱的能耗優(yōu)勢還是非常突出的，尤其適合對于能源消耗“錙銖必較”的新能源汽車。而特斯拉的這套熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計之巧妙、熱量利用率之高是其他搭載熱泵空調(diào)的車型所無法匹敵的。我們雖然還不知國產(chǎn)新版Model 3上的這套熱泵空調(diào)系統(tǒng)是否被“閹割”，但是就技術(shù)層面而言，顯然是整合軟硬件開發(fā)的特斯拉更勝一籌。
