电车的热能泵通常指的是热泵空调系统,是一种用于电车的热管理技术,以下是关于它的详细介绍:
定义
热能泵是一种能将低位热源的热能转移到高位热源的装置,在电车上主要用于将车外低温环境中的热量“搬运”到车内,以实现车厢制热,同时也可用于电池等部件的加热,提升车辆在低温环境下的性能和续航能力。
工作原理
- 制冷循环:传统空调制冷原理是利用制冷剂的物态变化。压缩机将低温低压气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂,经过冷凝器释放热量后变成高压液态制冷剂,再通过膨胀阀变成低压液态制冷剂,在蒸发器中吸收周围空气中的热量,变成低温低压气态制冷剂回到压缩机中,蒸发器吸热使局部空气低温,通过鼓风机将冷风吹入车厢内。
- 制热循环(逆卡诺循环):与制冷循环相反,通过一个“四通电磁换向阀”改变制冷剂的流向,使蒸发器在反向循环中充当冷凝器放热,形成“热源”。此时,压缩机将低温低压的气态冷媒提升到高温高压气态,冷媒在冷凝器中放出热量,将热量释放到车内,实现制热。
优势
- 节能:相比传统的PTC加热器,热泵空调不是直接通过电阻发热来产生热量,而是主要通过消耗少量电能来搬运热量,制热能效比COP可达2-4,能降低50%-70%的制热能耗,可有效增加电车的续航里程。
- 多功能:不仅可以为车厢供暖,还能利用系统吸收电机驱动单元等工作时散发的多余热量,实现整车热量的合理利用,还可以提前给车子预热,提升充电效率。
局限性
- 成本较高:热泵系统结构复杂,包含压缩机、制冷剂、膨胀阀、冷凝器、蒸发器等众多部件,还需要四通阀等换向装置,导致其制造成本比PTC加热系统等更高。
- 低温效率降低:当环境温度过低,如在零下10摄氏度以下时,热泵从外界获取热量的效率会明显降低,制热效果可能受到影响。不过,随着技术发展,现阶段低温热泵可以在-30℃的环境下快速供暖,并且在-20℃的环境下依然能保持较高的制暖能耗比。