纯电动汽车由于没有发动机,要实现空调的制热,要么通过热泵模式实现,要么通过PTC来加热。上文说到热泵的COP值大于1;而对于PTC,不论是风暖PTC还是水暖PTC,其加热效率也都基本接近1,接下来对两者的能耗进行对比分析。
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以荣威Ei5为例
1)热泵模式和PTC加热能耗对比
荣威Ei5搭载的是直接式热泵空调系统,具体试验工况为:
环境温度为-7℃;
按NEDC工况;
空调模式为外循环、最大制热、风量最大。
通过实测数据可以发现(如下图所示),试验开始时,热泵制热能耗相比PTC小得多(两者相差最大接近3倍),这是由于加热器功率开始的时候以最大功率开启,随着试验的进行,待稳定后热泵系统功耗较PTC加热方式下降约37.5%,而且仅通过热泵系统也能满足空调的舒适性要求。(注:上述已经包含鼓风机及冷却风扇能耗。)
另外,从如下图表可以看出,与同级别采用PTC加热的benchmark车对比,Ei5热泵空调系统用了不到50%的能耗实现与竞争车型PTC同样的制热效果。
2)热泵系统对续航里程的影响
下图中蓝色代表空调关闭,红色代表空调开启。工况如下:
实际路试工况为北京冬季城市工况路试:Max车速<>40~45kph;
环境温度:-10℃~-3℃;
湿度:15%;
空调设置:Auto22℃;
SOC:100%→0%。
从表中可以看出,同等条件下,在SOC完全耗尽时,热泵对续航里程的影响远远小于其它benchmark(采用PTC加热)车型。
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以比亚迪E5为例
1)热泵系统(非增焓式)
下图为在整车上不同的环境温度、空调内循环、风量最大、最大制热的空调模式下,采用热泵系统与PTC加热的能耗对比分析。从图中可以看出,随着环境温度的升高,热泵和PTC所消耗的电量都越来越低,15℃时PTC耗电量为0.66kWh,热泵系统耗电量仅为0.33kWh,两者耗电量之比为2。-15℃时PTC耗电量为3.18kWh,热泵实际耗电量为2.03kWh,两者耗电量之比为1.56。
如下图所示,与内循环相比,相同环境温度下外循环的实际耗电量更高,相比热泵,PTC的耗电量比例增加更大。PTC加热模式下,在-15℃时外循环比内循环耗电量增加0.74kWh,而热泵模式下耗电量增加0.32kWh。同样,15℃时PTC耗电量增加0.7kWh,热泵模式下耗电量仅增加0.19kWh。
需要说明的是,最大制热性能试验空调的模式实际是外循环模式,包括除霜试验也需要满足外循环模式下快速除霜的要求(目前热泵的除霜大多车型都很难满足国标要求,而是采取内外循环混风模式来弥补)。
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