新能源汽車ptc加熱器功率(新能源汽車ptc加熱器功率多大)
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冷科技 特斯拉吹爆的熱泵有何奧秘?
電動車空調知多少? 說到電動車的續航,我想無論是車黑還是車主都會承認這是電動車最關注的點之一。如何提高電動汽車的續航能力是汽車企業和供應商面臨的重要問題。因為這些研究,才有了制動能量回收和各種新型動力電池。不久前,新能源市場的領頭羊特斯拉也公布了一項新的專利技術,就是熱泵空調制。馬斯克甚至在推特上展示了他的新技術。目前這項技術已經安裝在特斯拉 Model Y ( 查成交價 | 車型詳解 )上,未來特斯拉還會將這項技術應用到更多車型上。為什么馬斯克吹捧一種空調制技術?本期《冷技術》讓我們來看看背后的故事。
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電動車開空時,里程直接減半?
特斯拉新專利讓你安心開空,里程不會下降?
好空色調和格力也會在汽車上實現?
1÷電動車續航的空調制綜合征
癥狀:電動車沒有穩定的熱源,使用PTC熱敏電阻,耗能巨大,電池壽命大大縮短。
汽車空絕對是汽車發明史上最有用的發明之一。它可以使我們的客艙冬暖夏涼,提高駕駛舒適性。
總的來說,空法規雖然會在傳統燃油卡車上消耗一定的動力,但所占比例較小,對油耗的影響有限,所以我們不在乎空法規對傳統燃油卡車的消耗。
這些系統在工作時可以產生一定的熱量,其中動力電池產生的熱量最多,但這些熱量無法滿足空調節的需求,所以傳統的電動汽車不會將這些熱量作為空調節暖風的“來源”,所以為了提供熱源,電動汽車會增加PTC這一熱源部件。
PTC是指溫度系數熱敏電阻,與溫度呈正相關。也就是說,當環境溫度降低時,PTC的電阻也會降低,這樣通電后,電流在恒定電壓下增加,通電的發熱量也會增加。
目前PTC加熱有兩種方案,水加熱和空氣加熱。不同的是,冷卻液由PTC加熱,然后與散熱器交換。另一方面,暖空氣開啟后,冷空空氣直接與PTC進行熱交換,最終吹出暖空氣。
一般PTC的功率會在6kW以內。對應不同的功能,系統會更精確地控制PTC的功率。比如在雨天或冬季,前擋風玻璃的除霜除霧功能需要提供2-3kw左右的功率,而對于冷卻液加熱,PTC的功率需要達到6kW左右。目前一些價格較高的電動車會配備雙PTC,所以能耗的消耗非常明顯。
早期的EV 200、長安 奔奔EV 等類似BAIC新能源的車型續航里程短,如果再開啟暖風,對續航里程影響很大,這也是很多電動車車主的抱怨。
《II》請唱我的處女作熱泵空鍵。
由于PTC技術的各種問題,一種新的空調節技術開始出現,這就是熱泵空調節。熱泵在工業領域的應用還有很多,從技術上來說也不是“新物種”。但在汽車上還是很少見。這空調制主要基于熱泵技術,是目前為數不多的電動汽車加熱有效技術之一。
特斯拉發布的技術是一套基于熱泵的空調制系統。要了解這個系統,首先要了解熱泵空調制的相關原理。
《汽車熱泵空調節系統結構圖》
理論上,熱泵是一種空調節裝置,將低熱源的熱能強制傳遞給高熱源。你可以把它理解為水泵的原理。春天來了,我們會在水泵的作用下,通過管道把低水位的河水抽到田里。熱泵也是如此,它是熱量的“搬運工”。它可以吸收低溫“物體”的熱量并傳遞給工質,然后壓縮系統中的工質使其升溫,最后高溫工質通過冷凝器與車內空空氣進行熱交換,實現暖風的功能。在整個過程中,電池的電能只是用來“承載”熱量,從而達到省電的初衷。
特斯拉不是第一個吃螃蟹的人。
熱泵空有這樣的優勢,傳統車企自然不會視而不見,尤其是國外品牌,積累了5-8年,經過實踐驗證。
比如日產的Leaf,豐田的普銳斯,寶馬的I系列車型等。國產品牌近幾年開始發力,SAIC、長安應用廣泛。比如SAIC 榮威Ei5 等車型都應用了熱泵空調節。雖然特斯拉大力推廣自己的熱泵技術,但之前的 Model 3 或更早的車型都是傳統的PTC技術,而這款Model Y是特斯拉品牌首款搭載熱泵技術的車型。
從這些搭載熱泵技術的車輛中,我們可以進一步看到熱泵技術的實際應用。整個系統由四個核心部件組成:電動壓縮機、四通換向閥、換熱器和電子膨脹閥。它的工作過程可以用下圖來說明。
除了特斯拉,就是應用這種熱泵空調制的方案??梢姛嵩词莵碜原h境的熱量,因此可以想象熱泵空調節與環境溫度密切相關。如果外界空氣溫度過低,可能會導致進氣格柵處的換熱器被霜覆蓋,從而影響外界熱量的吸收,導致熱泵空交換銷量下降。所以目前實際裝車時會加入少量的PTC作為輔助加熱器。
熱泵技術才是未來?
第四,高度集成的特斯拉熱泵技術
特斯拉的新專利也屬于熱泵+PTC輔助。特斯拉Model Y的熱泵系統增加了一個額外的PTC加熱器,這個PTC加熱器使用的是和傳統燃油車一樣的12V電壓,Model Y也單獨配備了12V電池。這款PTC功率和成本都比較低,完全是輔助作用。
《特斯拉熱泵系統圖》
除了PTC,特斯拉熱泵技術的另一個也是最大的特點在于熱源的高度集成和強大的軟件性能。從下面的專利附圖可以清楚地解釋。
我們可以看到,特斯拉熱泵系統結合了兩部分,一部分是傳統的熱泵系統,其熱源來自外界空氣體;第二部分是動力電池系統、驅動系統和PCS電力電子產生的余熱。整個系統依靠八向換向閥進行復雜的熱量提取。從而提高熱泵空的整體效率。
一般來說,汽車熱泵系統采用四通換向閥來滿足環境熱源與成員艙之間的熱交換,而特斯拉由于集成了更多的熱源,所以采用了更復雜的八路閥。
提示:工質,所謂工質是指實現能量轉換的介質,一般包括水蒸氣、制冷劑等??諏炔康闹评鋭┱{整為傳統的工作介質。
這些不同熱源的集成為特斯拉空調制系統帶來了多達12種多功能模式。與客艙直接相關的有四種類型,如下表所示:
總結:特斯拉突破了傳統熱泵空混合動力汽車的電池系統和動力系統,完全擠壓了不同系統的余熱,同時又將其融合,產生了多達12種工作模式。最重要的是,這些功能都是系統自己操作的,所有功能都是根據天氣情況和車況自動匹配和操作的。這在算法層面表現出了非常高的水平,相信只有特斯拉這種使用域控制器的車型才能實現如此高的集成度和集成度。特斯拉再次展示了他們的系統控制能力,值得中國品牌學習和借鑒。
“武”熱泵如此優秀,就沒有問題和挑戰嗎?
目前,關于熱泵空調節,我們一般有兩個主要問題。首先,熱泵能比PTC節能多少?二是熱泵空調制的缺點是什么。
熱泵的能耗得到了理論和實際測試的支持。理論上,我們一般用轉換熱與輸入容量之比,即COP來衡量空調制的性能。COP越高,空調制的轉換銷量越高,即越節能。理論上PTC加熱的COP為1,而熱泵的最低COP高于1,實踐中一般在2-4之間。即在相同能耗下,熱泵產生的熱量是PTC的2-4倍。
然后,從物理測試的角度,我們在0℃下實際測試了榮威Ei5和吉利帝豪EV。
根據現場實測暖風空設置的結果,熱泵空設置的制熱效果并沒有傳說中的那么快、那么暖,但溫度爬升略好于PTC空設置,功耗更低。原地30分鐘后,熱泵/。
所以我們可以認為熱泵空在實際使用中確實比PTC更省電。但是,從上面的文章中,細心的讀者朋友們一定會發現,溫度其實對熱泵有著非常重要的影響。特斯拉Y給出了這樣一個圖表,這就引出了我們的第二個問題。熱泵空調制有哪些缺點?
我們可以肯定的答案是溫度。
實際上,當COP變為1時,熱泵系統接近不工作,環境溫度約為-20℃。除了東北地區,這個溫度一般很少見。然后在-10℃-0℃的較高范圍內,北方大部分天氣都能達到這個溫度,特斯拉Model Y熱泵空的COP在1-2之間,其實不盡如人意,但比PTC更強。特斯拉的策略是在這個區間啟動輔助PTC,幫助加熱。當溫度超過0℃時,是熱泵空調節的最佳范圍,當溫度超過10℃時,可超過2.5,節能效果極佳。
綜上所述,目前熱泵空調節最大的問題是溫度,對于寒冷地區來說還是不方便,但是對于一般北方地區來說,對續航的影響勢必要比PTC車型小。
那么,除了系統本身固有的問題,熱泵對產品也有一定的限制。如上所述,熱泵系統由四個核心部件組成,即電動壓縮機、四通換向閥、熱交換器和電子膨脹閥。其他組件與傳統空規定相同,但價格有很大不同。
特斯拉用的是八向換向閥,比傳統熱泵的四向換向閥貴,所以對特斯拉來說可能更貴。
魯浩空、格力、熱泵空價格昂貴,但前景廣闊。
雖然熱泵空的價格比較高,但好在整體系統方案和零部件供應商都成為了系統。在國內外,已經形成了相對完善的系統解決方案和備件產品。
外企主要有法雷奧、博世、電裝、馬勒等。這些國際品牌占據了全球電動汽車熱管理市場的55%以上。電裝的經驗特別豐富,豐田、日產、雷諾的熱泵系統都來自這家企業。自2021年推出熱泵空開關以來,積累了大量經驗。其最新產品可在-10℃環境下應用熱泵空開關,較2021年第一代產品節能63%。
與國外供應商提供的全系統解決方案不同,國內供應商在零部件方面更具優勢,已經實現全覆蓋。比如奧特佳、三華智能控制等。其中,奧特佳的電動壓縮機是特斯拉Model Y熱泵系統的組成部分,與格力一樣。格力發布了一整套車載熱泵系統,最低運行溫度可達-30℃。一系列格力最新空調制技術應用于其中。這項技術有望在未來安裝在中國品牌上。 @2019
新能源ptc最高溫度
臨近冬季,中國的北方區域氣溫驟然下探至-5、-10甚至-20攝氏度。出行壓力增大的同時,EV車型的續航里程和充放電效率的降低的幅度同比增加。不過,諸多整車廠為了應對因為氣溫的降低導致的動力電池充放電效率衰減,配置了包括保溫和預熱等主被動“恒溫”技術。
上圖為南京開沃電動客車適配的第1代動力電池總成內部鋪設的保溫材料特寫。
為動力電池總成鋪設保溫材料歸屬于被動技術(策略),雖然不占用動力電池寶貴的裝載電量,卻難以有效抵御低溫和高溫對電池電芯溫度的影響(以至于電量衰減引發的續航里程縮短);與此同時,一些銳意進取的車廠,為了讓動力電池電芯處于25-38攝氏度的“恒溫”區間(充放電效率穩定且安全,不會引發熱失控),引入了液態熱管理系統(高溫散熱和低溫預熱)和策略。
實際上,對于續航、充電、放電和安全設計需求的平衡,整車廠根據自身產品定位和技術儲備,有著不同的理解和認知。然而,歸作為EV車型唯一的儲能單位,動力電池裝載的電量如何分配,使得EV車型在極端氣候環境下的續航、充放電及安全表現不盡相同。
本文為新能源情報分析網,針對不同品牌車廠的不同EV車型的空調系統和動力電池熱管理系統的PTC技術狀態和控制策略橫向比對。力爭讓更多潛在購車者和存量車主,分清PTC技術狀態的不同,對EV車型的續航、充放電及整車安全的影響程度。
一、PTC模組的工作原理:
2018年-2019年中國市場量產的主流EV車型,都配置了為駕駛艙和動力電池伺服的PTC技術系統。EV車型(PHEV)適用的PTC技術,指的是適用直流電驅動的陶瓷加熱器。通過PTC模組,為流通的冷卻液加熱,經過電子水泵送至駕駛艙鼓風機提供制熱伺服;經過電子水泵送至動力電池總成提供電芯低溫預熱伺服。
上圖是比亞迪秦EV450型電動汽車為駕駛艙空調提供制暖伺服的PTC模組、電子水泵及管路結構簡圖。
1、駕駛艙空調用PTC模組(6.6千瓦功率)
3、PTC模組出水管路
7、不可變流量電子水泵總成
上圖為別克微藍6改型電動汽車,為動力電池提供低溫預熱伺服的PTC模組、電子水泵及管路結構簡圖。
無論什么品牌的EV車型,駕駛艙空調制熱系統對溫度的需求,遠高于動力電池電芯的低溫預熱系統溫度需求?;旧纤欧{駛艙空調系統的PTC模組功率都在6-7千瓦,伺服動力電池總成的PTC模組功率普遍在3-5千瓦左右左右,也有動力電池裝載電量較大而采用與駕駛艙空調系統相同功率的PTC模組。
不論采用什么樣的駕駛艙空調制熱和動力電池低溫預熱D的PTC技術和策略,都需要使用動力電池裝載電量用來驅動。而細分出來的多種不同PTC技術和控制策略,又作用于整車表現出不同的續航里程、充放電效率和整車安全性設定
新能源汽車ptc玻璃可以工作別的不工作
新能源電動汽車上PTC的作用是可以加熱,像空調暖風、玻璃除霧除霜,其熱量就是來源于PTC熱敏電阻,主要的工作原理就是PTC熱敏電阻通電后發熱,鼓風機將車內的空氣循環起來并通過PTC熱敏電阻進行加熱,這樣空調吹出來的風就會是熱的。
由于電動汽車沒有發動機也就沒有熱源,所以就需要安裝PTC熱敏電阻來充當熱源,當PTC通電后可以很快地升溫,并不像傳統燃油車一樣,需要等發動機運轉一段時間后慢慢升溫,也就是說純電車PTC暖風空調的加熱速度更快。但是PTC最大的缺點就是費電,以蔚來ES8為例,車上的兩個PTC的功率總和為9.2千瓦,如果兩個PTC以額定功率進行加熱,那么一個小時就要消耗9.2度電,如果車輛搭載的是一塊70度的動力電池包,那么一個小時就消耗了大約13%的電量,對于一臺純電汽車來說,這樣的耗電量還是比較驚人的。
新能源汽車的ptc是什么意思
【太平洋汽車網】新能源汽車的ptc是汽車上的直流ptc加熱器,是一種陶瓷加熱器,也是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻,超過一定的溫度(居里溫度)時,其電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高,用于汽車空調制熱。
傳統燃油汽車的暖風空調的熱源來自于發動機散發的熱量,但新能源電動車沒有了可以散發大量熱量的發動機,只能找外援。而這外援就是PTC和熱泵。新能源汽車空調PTC制熱與熱泵制熱的區別在于:其中PTC制熱=制造熱,熱泵制熱=搬運熱。
PTC是PositiveTemperatureCoefficient(正溫度系數)的縮寫,泛指正溫度系數很大的半導體材料或元器件。既通過給熱敏電阻通電,使得電阻發熱來提高溫度。PTC在極致情況下,也只能實現100%的能量轉換。耗費1焦耳的能量,最多只能提供1焦耳的熱量。我們日常生活中用到的電燙斗、卷發燙發器等,都是這個原理。但PTC制熱最主要的問題就是耗電,繼而影響電動汽車續航里程。以一個2KW的PTC為例,全功率工作一個小時要消耗掉2kWh電。如果按一輛車行駛百公里耗電15kWh計,2kWh就將損失13公里的續航里程。很多北方車主抱怨電動汽車續航里程縮水太多,部分原因就在于PTC制熱耗電上。再加上冬天寒冷天氣下,動力電池內的物質活性下降,放電效率不高,續航里程也會打折。而熱泵技術則是把熱量從一個地方搬到另外一個地方,比如在新能源汽車上,熱泵制熱就是把熱量從從相對低溫處(車外)搬到相對高溫處(車內)。
1:冷凝器(放熱),
2:節流閥(減壓),
3:低溫處(吸熱),
4:壓縮機(加壓)熱泵工作原理如下:在上圖過程中,低沸點液體(比如空調里的氟利昂)經過節流閥減壓之后蒸發,從較低溫處(比如車外)吸熱,然后經壓縮機將蒸汽壓縮,使溫度升高,在經過冷凝器時放出吸收的熱量而液化后,再回到節流閥處。如此循環工作能不斷地把熱量從溫度較低的地方轉移給溫度較高(需要熱量)的地方。熱泵技術可以使用1焦耳的能量,從更冷地方移動大于1焦耳(甚至2焦耳)的能量,因此在耗電量上要大為節省。
(圖/文/攝:太平洋汽車網問答叫獸)
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