以往新能源車普遍采用電加熱元件提供暖風,這類裝置被稱為PTC加熱器,屬于陶瓷發(fā)熱材料。日常生活中浴霸、暖風機等家電也廣泛使用此類技術(shù)。PTC加熱器熱轉(zhuǎn)換效率可達99%,即輸入一份電能可轉(zhuǎn)化為0.99份熱能。然而其高轉(zhuǎn)換率并不等同于節(jié)能,因其制熱本質(zhì)依賴電能直接轉(zhuǎn)化為熱能,需獲得足夠熱量必須消耗等量電能。當前多數(shù)電動車轉(zhuǎn)向熱泵制熱技術(shù),其原理與空調(diào)制熱相似,通過電能驅(qū)動熱量轉(zhuǎn)移而非直接產(chǎn)熱——消耗一份電能可轉(zhuǎn)移超過一份熱能,因此比PTC加熱器更省電。盡管熱泵技術(shù)與空調(diào)制冷同屬熱量轉(zhuǎn)移機制,但電動車冬季暖風模式的耗電量仍高于夏季制冷模式,主要原因包含兩方面:
首先,溫差調(diào)節(jié)需求差異顯著。以人體舒適溫度25℃為基準,夏季車外高溫40℃時,空調(diào)需實現(xiàn)15℃的降溫幅度;冬季車外低溫0℃時,暖風系統(tǒng)需完成25℃的升溫任務(wù)。顯然冬季工況的熱量遷移負荷更大,導(dǎo)致能耗顯著增加。
其次,熱量轉(zhuǎn)移效率存在方向性差異。制冷時熱量轉(zhuǎn)移效率更高:壓縮機將制冷劑壓縮至70℃高溫氣體,經(jīng)車頭冷凝器釋放熱量(環(huán)境溫度40℃時制冷劑降溫至40℃),液態(tài)制冷劑進入蒸發(fā)器(溫度低于0℃)快速吸熱汽化,完成循環(huán)。此時制冷劑在車內(nèi)外溫差均超過30℃,吸放熱效率處于峰值狀態(tài)。
制熱時熱量轉(zhuǎn)移效率則明顯降低:高溫高壓氣態(tài)制冷劑先在車內(nèi)換熱器釋放熱量,液化后流向車頭蒸發(fā)器吸收環(huán)境熱量。冬季低溫環(huán)境下,為提升熱交換效率需降低蒸發(fā)溫度(如0℃環(huán)境需制冷劑蒸發(fā)溫度低于冰點),導(dǎo)致空氣中的水蒸氣在換熱器表面結(jié)霜。霜層不僅降低熱交換效率,嚴重時甚至完全堵塞換熱通道,迫使系統(tǒng)啟動化霜程序——將高溫制冷劑輸送至車外融霜。這一過程大幅削弱制熱效率,導(dǎo)致耗電量激增。
因此,環(huán)境溫度越低,電動車暖風系統(tǒng)的電能消耗越顯著。疊加低溫對電池活性的抑制作用,車輛續(xù)航里程衰減更為突出。