空调制热效率不是比电热丝加热高吗。为什么电动车不配冷暖空调,而只配单冷空调,制热靠电热丝?
首先并不是没有,已知的采用热泵技术(或可选配)的纯电动汽车有:日产Leaf,宝马i3,奥迪e-tron,大众e-Golf,捷豹I-PACE等,国内有荣威Ei5,荣威MARVEL X,蔚来ES6。其中日产Leaf早在2013年就配备了热泵制热。一辆车的空间看似狭小,冬季维持车厢和电池适宜温度所需的能耗可不小,是纯电动车普及需要解决的一个大问题。
其次,电动汽车热泵技术目前并不完美,有不少挑战和问题需要解决,这也是为什么目前还有很多纯电动车没有配备热泵而是仅使用电热元件加热的原因。感兴趣可以移到下面看更多细节。
尽管如此,相信以后也会有越来越多的纯电动车配备热泵系统,这是趋势。不过普遍认为还是会有电热元件加热作为辅助。
和燃油车不同,由于没有了来自发动机的热量,纯电动汽车冬季需要额外的加热系统来维持车厢内以及电池的适宜温度。冬季续航衰减问题,是很多人目前阶段不愿选择纯电动车的一个重要原因。最简单的电热元件(PTC heater)虽然便宜可靠(不计热量损失的话,1kW的电能制1kW的热),但造成的冬季纯电动车续航减少可达50%,影响相当之大。有些纯电动车车企选择了为寒冷地区用户提供加装小型燃料燃烧取暖系统的选项,虽然务实,但是违背了纯电动车(作为一个子系统)零排放的一贯口号,说出去著实不好听。相比而言,热泵技术在不增加汽车这个子系统排放的同时,对目前的汽车空调系统做有限的改动,可以提供比电热元件更高效的制热(从空气中吸热),对纯电动汽车来说有巨大的吸引力。
热泵制热本质上和空调制冷是同样的原理。不同在于空调是通过制冷剂在蒸发器蒸发从室/舱内环境吸热,再把吸走的热量以及压缩机做的功一起通过制冷剂在冷凝器的冷凝向室/舱外环境排出;而热泵则反之,从室/舱外环境吸热,向室/舱内放出吸取的热量以及压缩机做的功。正常情况下,热泵制热量一定大于压缩机用电量,因此比电热元件更节能。由于吸热放热位置的颠倒,在普通汽车空调系统的基础上,热泵的实现需要额外的改动。
在家用空调热泵中,通过四通阀可以决定压缩机排气口和进气口是通向室外换热器还是室内换热器,实现循环制冷剂流向的逆转和制冷制热的切换: