汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

趣味問題:

為什麼有些汽車冷啟動時開啟空調就有暖風,但有些車卻沒有呢?

解析這個問題首先要了解常規燃油汽車暖風系統的執行原理!

燃油汽車的暖風其實是不會增加耗油量的,因其為「廢熱利用」系統;內燃式發動機在執行過程中會產生非常高的溫度,機體需要強度很高的風冷,對於排量相對很大的汽車內燃機而言,還需要加入水冷系統才能實現理想的恆溫。所謂水冷指透過沸點很高的防凍冷卻液在機體和散熱水箱中往復迴圈,流程為機體吸熱、水箱散熱、迴圈回機體再吸熱。

圖1:水冷系統結構組成

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

圖2:熱車狀態的動態模擬(左側矩形為水箱)

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

只有透過防凍冷卻液的高速流動進行不斷地吸熱與散熱,汽車的發動機才能保證穩定的執行溫度;然而防凍冷卻液還是會被加熱到100℃左右的高標準,好在主流的「EG·乙二醇水基冷卻液」的沸點會高出幾十度,純乙二醇可達197。4℃,只要該成分沒有達到沸點則持續吸熱以減少水吸收的熱能而防止沸騰。

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

那麼這些高溫的冷卻液有沒有什麼價值呢?當然是有的了,常規暖風系統就是用這種水暖,概念與水路地暖或散熱片相同;指高溫冷卻液不斷流經暖風水箱使其升溫,風扇將低溫空氣吹到高溫水箱上,利用熱能會向低溫物體傳導的特點使空氣升溫,送入車內也就是暖風嘍。

問題:冷啟動時的發動機水溫和氣溫相同,在冬季低溫環境中冷啟動汽車時是無法加熱暖風水箱的;只有等待幾到十幾分鍾後,看到水溫升高至接近中線的位置才能有效制暖,那麼為什麼有些車在冷啟動時開啟空調就有暖風呢?

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

用過吹風機嗎?

電吹風調整到暖風,開啟後是不是立刻就會出現暖風,而且溫度高到會燙手呢?其實這些啟動後就有暖風的汽車,使用的技術與電吹風相同!在電動汽車普及的初期,我們曾經的團隊中就有位工程師提出過用這種相對省電的技術作為電動汽車的暖風系統,而且也確實得到了一些車企的認可。

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

原理是在汽車空調出口風的位置安裝一些高電阻的電熱絲,啟動車輛後開啟「暖風·電輔熱」系統後電阻絲通電;電子會在高電阻導體中碰撞,過程中會產生高溫。

升溫的速度會非常快,因為電流的傳輸速度僅次於光速,電壓合理升溫就會很快;其實座椅加熱與後窗和後視鏡除霧都用這種電加熱技術,所以在空調出風口位置加上高溫電阻,冷風流過電阻後加熱即可成為暖風。

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

重點:電動汽車使用這種電輔熱系統沒有什麼問題,充其量是稍微影響續航里程;而燃油汽車在熄火後即使能使用也要控制時長,因為高電阻導體的電加熱系統是很費電的,電水壺、電暖爐(油汀)都是相同的原理,電耗是不是都很誇張。

燃油汽車裝備的原車電瓶容量很小,以高標準的12V-75AH為參考,折算容量僅為0。9kwh(度)。

電瓶的容量只適合用到30%左右,再低一些則會因容量下降而同步降低電壓,電壓低則瞬間放電的最大電流會減弱;啟動發動機需要電瓶以正常電壓按照最大倍率放電,達不到標準就無法啟動汽車了。所以熄火後儘量少用電輔熱,燃油汽車並不適合這項配置。

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

電動汽車真正的暖風系統-PTC!

電動汽車使用的暖風不再是以電阻絲的電輔熱為主,或者說幾乎沒有什麼車用了;因為電動汽車不僅要為駕乘人員提供暖風,同時還要為電池包進行溫控——夏季散熱,冬季加熱。實現電池組溫控需要的也是防凍冷卻液,然而電動機的執行不需要燃燒和氧氣,也沒有振動與磨損,只是也沒有熱能去加熱防凍冷卻液,怎麼辦呢?

PTC陶瓷加熱模組會直接加熱防凍冷卻液,說白了就是套“智慧溫控·電加熱水系統”;加熱後會讓防凍冷卻液進入水箱和電池組的溫控水道,同時實現暖風和電池組升溫。

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

這套系統配合「電池組預熱系統」可以有效控制電耗,因為最費電的是從低溫將冷卻液加熱到高溫的過程;在充電時能夠自動升溫並恆溫,駕駛時冷卻液已經有理想的標準,單純的恆溫就要省電很多了。

所以電動汽車的冬季續航有明顯提升,駕駛車輛也可以放心的使用暖空調了。至於曾經的老車與燃油車可以充分利用電加熱座椅取暖,座椅中的電熱系統全功率執行也不過五六十瓦,恆溫後只有二十多瓦,耗電量是相當小的。原車沒有座椅電加熱,可以選擇那些質量穩定的汽車電加熱坐墊即可。

汽車暖風空調的特殊型別「電輔熱」功能詳解

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權釋出

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