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高溫線而帶熱泵的係統隻需要25kW的電能

時間:2019-10-08 04:40:14

  在“一覽眾車”公眾號之前發布的文章中,我們從技術、市場等角度分析了熱泵空調在新能源汽車上的應用可行性及應用前景,此次將從企業方麵進行了解。

  目前熱泵空調仍處於研發應用的初期,還未大規模地應用,主要製約因素有:1)熱泵空調係統管路較普通空調係統複雜很多,增加了布置難度;2)熱泵空調係統成本明顯高於普通空調係統。所以我們在市麵上的車款上並不多見熱泵空調的搭載。但從趨勢來看,電加熱管越來越多的車企將會搭載熱泵空調,該領域市場前景廣闊。

  本篇文章我們將列舉國內外典型搭載熱泵空調的車型,同時推薦國內熱泵空調領域的重點企業。

  在新能源汽車熱泵空調應用方麵,國外新能源汽車熱泵空調搭載技術已經過市場驗證,全球汽車品牌主要應用車型包括大眾、奧迪、雷諾、寶馬、日產等。近年來國產電動汽車熱泵空調也開始裝車,典型車型如榮威Ei5)、榮威MARVEL X)、長安CS75) PHEV等。

  大眾汽車為e-Golf配備了熱泵,可在冬季持續使用暖氣的情況下優化車輛續航裏程。熱泵可作為電加熱(高壓加熱器)和電動空調壓縮機的內插式模塊,利用空氣的熱量和傳動係統散發出的熱量進行加熱。通過這種方式,高壓加熱器的耗電量明顯減少。

  與傳統的加熱係統相比,使用熱泵時,新款e-Golf在冬季的續航裏程可提升30%。不僅如此,新e-Golf還在前擋風玻璃中埋有電熱絲,可高效快捷地完成除霧,比傳統暖風加熱除霧節省大部分電能。

  奧迪Q7 e-tron是全球款使用熱泵技術的插電式混合動力車型,奧迪Q7e-tron專門開發了帶集成式熱泵的熱管理係統,與傳統熱管理解決方案相比,這套創新的熱管理係統,在低氣溫環境下,能夠迅速提升座艙溫度,為乘客供暖。

  Q7 e-tron則是通過電動壓縮機與單獨的冷凝器從而吹出暖風的熱泵係統。在這套係統中,電動壓縮機肩負起了重要責任。電動壓縮機將管路裏的冷媒送進暖風用冷凝器進行壓縮,隨後冷媒會從氣態變成液態,這個過程就會放熱,達到產生熱源的效果,也就是說這個過程代替了通過冷卻液循環送熱的暖風水箱過程,其原理類似家用空調的熱泵技術。

  雷諾ZOE搭載的Denso電裝生產的熱泵空調,Denso電裝旗下的熱泵空調係統使用1kW的電力即可以產生3kW的製冷效果和2kW的製熱效果。這套係統的製冷效果僅需傳統空調的三分之一能耗,製熱效果僅需傳統空調的二分之一能耗便能產生相同的效果。在同樣的製熱情況下,采用了熱泵空調的車型行駛裏程將會大大增加。

  寶馬i3純電動車的熱泵換熱器安裝在冷卻液泵和電加熱器之間。由於使用熱泵,電加熱器的電能消耗明顯減少。

  下圖為i3的熱泵和電加熱器效率比較圖,在進行效率比較時,清晰地顯示了熱泵節約的能量。為了獲得5kW的輸出熱量,由於電阻損失,電加熱器需要消耗5.5kW的電能。而帶熱泵的係統隻需要2.5kW的電能。EKK使用這些電能壓縮製冷劑,在熱泵換熱器產生所需的輸出熱量。

  日產Leaf使用的熱泵空調與雷諾ZOE搭載的一樣,同為Denso電裝生產的熱泵空調。

  捷豹I-PACE就采用的熱泵技術(馬勒提供熱泵空調壓縮機),將整車空調與電池熱管理相結合。熱泵係統不僅能在低溫時給電池組加熱,電加熱管也能夠將電池組工作時的廢熱作為車廂內的熱空調熱源。在提升冬天用車體驗的同時,保證了較少的續航裏程衰減。

  I-PACE適配的熱泵空調係統,較現有電動汽車使用的單純製冷用電動壓縮機,具備更低的能耗。取消了用於動力電池預熱的PTU係統,有效的降低預熱用電耗,並較大程度的簡化了係統複雜程度和散熱管路布置數量和結構難度。

  起亞Soul純電動車經過改進,增加了一個電動加熱器內核、一個用於插電預準備階段的內置式加熱器內核,以及一個可以在預準備階段產生的熱量耗盡時回收廢熱的電路係統。LTR低溫散熱器可以在炎熱天氣下協助電機/電子係統的冷卻。

  Soul電動汽車采用的熱泵設計可以將取暖造成的損失裏程恢複30-40%,但車輛仍然僅能實現60%的續航裏程。

  豐田(Toyota)聯手日本電裝(Denso),專門設計了一款適用於電動汽車的先進熱泵係統。這款熱泵已經安裝於豐田普銳斯Prime(Toyota Prius Prime)插電式混合動力車上。與傳統的電加熱係統以及日產聆風(Nissan Leaf)和起亞Soul(Kia Soul)等電動車型采用的熱泵(相對高效,但工作溫度通常無法低於0°C/32°F)相比,這款先進熱泵可以提供明顯的性能優化。與傳統熱泵相比,豐田普銳斯Prime采用的熱泵可節省高達63%的能量,預計可將車輛的續航裏程提高21%。

  普銳斯Prime PHEV的熱泵設計借鑒了一個來自固定式商用熱泵的概念,即采用製冷劑液氣分離器(refrigerant liquid-gas separator)和製冷劑注氣回路的設計,從而將熱泵有效工作的溫度極限降低至-10°C/14°F。一般來說,大型固定式熱泵液氣分離器幾乎很難裝進車輛的發動機艙內。但據稱普銳斯Prime所采用的液氣分離器設計緊湊,大小幾乎與汽車恒溫膨脹閥相差無幾。

  上汽新能源純電動架構設計的休旅車-Ei5,Ei5純電動旅行車於2017年11月17日開幕的廣州車展中發布。

  數據顯示榮威Ei5和榮威光之翼MARVEL X上搭載的熱泵空調在-7℃ 的情況下將會相較於其他空調係統節能37.5 %,而在同等的製熱環境下榮威Ei5的續航將比沒有搭載熱泵空調的車型增加15~30 %,熱泵空調的節能優勢就顯而易見了。

  CS75 PHEV搭載了雙向變頻熱泵空調技術,在冬季開啟暖風的情況下,如果車輛一直保持純電行駛,此時熱泵空調便會啟動以提供熱量,而如果發動機介入工作後,係統便會使用發動機熱量為車內提供暖風,這樣一來,冬季暖風能耗的控製問題便得以解決。

  在熱泵空調領域,國外汽車零部件巨頭有較強的技術實力,如電裝、法雷奧、翰昂、馬勒、博世等早已推出熱泵係統解決方案,並均有成熟的車型應用。

  近幾年,國內熱管理供應商開始進入新能源汽車熱泵空調,典型企業有:三花智控、銀輪股份、奧特佳、格力、泰鉑科技等。本篇文章將推薦泰鉑()環保科技股份有限。

  泰鉑()環保科技股份有限(簡稱“泰鉑科技 股票代碼872418”),是一家專注於車用空調及熱管理係統技術、車用空調節能係統技術、車用空調控製係統技術及相關產品的研發、生產和銷售等環節的市高新技術企業。

  泰鉑科技由多名國外資深車用空調技術專家組建的新能源汽車熱管理係統研發團隊。從2012年開始投入並對國外成熟量產的熱泵係統進行了試驗和標定,電加熱管成功自主研發新能源汽車熱泵空調係統,目前已具備量產能力。

  (1)聚焦純電動空調產品,突破電動汽車熱泵空調核心技術,以定製化服務、高度配合度、標準化生產體係為純電動汽車主機服務。

  同時具備新能源汽車空調性能焓差實驗室、環境模擬實驗室、風量實驗室、電子電氣實驗室、振動實驗室、環境/耐久實驗室、鹽霧實驗室、半消聲實驗室、低溫實驗室等先進實驗設備,提供試驗測試服務。

  (2)的熱泵空調係統降低傳統電動空調係統的使用能耗,延長電池的使用壽命,提高電動汽車整車的續航能力。

  (3)使用熱泵係統,特定工況時節能可達40~50%,達到或超過國內外同類產品節能水平,並具備量產條件。

  根據規劃,泰鉑科技未來會持續進行大量投入研發及生產線,提高實力,積極拓展國內市場及海外市場。

  【小結】:隨著熱泵空調技術的逐漸成熟與成本的快速下降,未來將會有更多的車型搭載,這對國內從事熱泵空調研發生產的企業將是重要的發展機遇,具備技術及市場儲備的企業將在未來的競爭中占據先發優勢,從而攻取更大的市場份額。

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