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為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

時(shí)間:2021-01-27 16:00來源:網(wǎng)絡(luò)整理 瀏覽:
文 | 張超 黃天然還沒到數(shù)九寒冬,各種冬季御寒保暖方案,早就在各個(gè)電動汽車群里討論得熱火朝天。熱水袋、暖寶寶、電加熱坐墊,被車主們戲稱為冬

文 | 張超 黃天然

還沒到數(shù)九寒冬,各種冬季御寒保暖方案,早就在各個(gè)電動汽車群里討論得熱火朝天。

為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

熱水袋、暖寶寶、電加熱坐墊,被車主們戲稱為冬日長續(xù)航溫暖套裝,電加熱坐墊最受歡迎,許多車友群生生變成了拼團(tuán)群。


為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

一位電動汽車車主介紹省電保暖“終極武器”



為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

電加熱坐墊在車友圈熱銷



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電動車博主@Emma雯展示車主如何過冬


去年,一位穿著羽絨衣開車的蔚來車主在網(wǎng)上火了,蔚來非常貼心,直接在官方APP里推出了鴨絨圍巾、極暖抗寒保暖內(nèi)衣等一系列主打保暖的衣物。


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有人心領(lǐng)神會地贊道:“終于有電動車廠出羽絨服周邊了?!?/p>


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開車要捧熱水袋,穿羽絨服,只因?yàn)椴桓议_暖氣,因?yàn)殡妱悠囈婚_暖氣,續(xù)航?jīng)]準(zhǔn)能打五折。


電動汽車的冬季續(xù)航縮水問題,難道就沒治了?

冬天是電動汽車跨不過去的坎

杭州一位車主,今年10月剛買了一輛蔚來ES8,天剛轉(zhuǎn)冷,他就發(fā)現(xiàn)續(xù)航里程少了,于是進(jìn)行了一次實(shí)測。


充電90%后,表顯續(xù)航里程為374公里,車主在5-11℃的杭州市區(qū)開著29℃的暖風(fēng)行駛了171公里,表顯續(xù)航里程只剩下58公里,也就是說,續(xù)航能力至少打了5.5折。


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蔚來官方的里程計(jì)算器,也大大方方承認(rèn),冬季續(xù)航里程會大幅縮水:-10℃,以90公里時(shí)速行駛,在開啟空調(diào)的狀態(tài)下續(xù)航里程為266公里,比正常溫度不開空調(diào)時(shí)至少縮減了25%。


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電動汽車冬季掉續(xù)航的問題,還引發(fā)過許多投訴維權(quán)行動。


今年1月,廣汽新能源埃安S的深圳車主曾發(fā)起過一場集體維權(quán),投訴廠家虛假宣傳,續(xù)航里程在實(shí)際行車中減半。


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埃安S深圳車主因續(xù)航里程發(fā)起維權(quán)行動


今年11月,湖南也有多名購買廣汽新能源埃安S的網(wǎng)約車司機(jī),發(fā)起了關(guān)于續(xù)航問題的集體維權(quán)。


為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

湖南多名購買廣汽新能源埃安S的網(wǎng)約車司機(jī)維權(quán)


他們表示,由于氣溫驟降,啟用了暖風(fēng)設(shè)備,續(xù)航里程與宣傳的510公里嚴(yán)重不符,只能跑260公里左右,存在一半差距。


汽車質(zhì)量投訴網(wǎng)上,北汽新能源EV、吉利帝豪系能源、奇瑞瑞虎3xe、長安逸動系能源、比亞迪唐等多款車型也在12月收到續(xù)航里程不足的投訴。


為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

車質(zhì)網(wǎng)上12月有大量關(guān)于續(xù)航問題的投訴


冬季續(xù)航打折,幾乎是所有電動車的通病。


有媒體在-20℃的溫度環(huán)境中,對廣汽新能源GE3 530、吉利帝豪GSe、比亞迪秦Pro EV500、蔚來ES8、日產(chǎn)軒逸·純電、長安逸動EV460和榮威MARVEL X等多款主流電動車型,做了一次續(xù)航實(shí)測橫評。


測試結(jié)果顯示,實(shí)測續(xù)航比綜合續(xù)航平均縮水一半以上。


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數(shù)據(jù)來源:新出行


國外也是一樣,美國權(quán)威汽車測評機(jī)構(gòu)美國汽車協(xié)會(AAA)在2019年發(fā)布的研究表明,溫度下降到-6℃時(shí),電動汽車的平均續(xù)航里程將減少41%。


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一開暖氣續(xù)航里程少幾十公里

續(xù)航里程縮水,是因?yàn)殡妱悠嚨碾姵嘏吕?,開車的人也怕冷。


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電池放電過程,紅色的為鋰離子


低溫環(huán)境會降低鋰離子活性,同時(shí)讓電解液變得粘稠甚至凍結(jié),這就導(dǎo)致鋰離子傳導(dǎo)速度變慢,電池出現(xiàn)嚴(yán)重極化,充放電容量急劇降低。


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業(yè)內(nèi)一直有一種說法,0℃到25℃內(nèi),氣溫每下降1℃,電池容量就會下降接近1%。


因此,為了對抗極寒地區(qū)低溫,一些電動汽車都配備有低溫電池預(yù)加熱功能,其中最硬核的是威馬EX5,北方車主甚至可以花9800元選裝一套柴油加熱系統(tǒng)。


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威馬搭載柴油加熱的第二代熱管理技術(shù)


然而,最大的續(xù)航殺手,還是電動汽車的供暖系統(tǒng)。


加拿大一位大眾高爾夫EV車主,在魁北克-3℃的冬季將空調(diào)設(shè)定在22℃,結(jié)果一瞬間,表顯續(xù)航從177公里直接掉到了155公里。


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大眾高爾夫EV開關(guān)空調(diào)后的續(xù)航變化


一位英國車主則在-6℃測試了現(xiàn)代Ioniq電動汽車,打開空調(diào)設(shè)定在19℃,195公里的表顯續(xù)航一下掉到162公里,瞬間折損了30多公里。


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飄雪天氣中的現(xiàn)代Ioniq續(xù)航為121英里(195公里)


為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

車主打開19℃的暖氣后續(xù)航下降到101英里(162公里)



今年3月,挪威乘聯(lián)會(NAF)針對20款電動汽車進(jìn)行官方低溫續(xù)航測試,包括特斯拉Model 3、大眾高爾夫EV、奧迪E-Tron等熱門車型,在同時(shí)開啟21℃暖氣和最低檔座椅加熱的情況下,這些車型冬季續(xù)航折損率平均約為WLTP續(xù)航里程的20%。


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為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

挪威乘聯(lián)會WLTP續(xù)航里程與實(shí)測續(xù)航里程對比


其中,特斯拉Model 3損失了28%的續(xù)航里程,雪佛蘭Bolt折損了近30%,奧迪E-Tron和大眾高爾夫EV表現(xiàn)較好,折損率為13%和11%。


為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

加拿大媒體也在


電阻加熱費(fèi)電熱泵也不完美

為什么電動汽車開暖風(fēng)這么費(fèi)電,因?yàn)殡姍C(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%以上,不像熱效率只有40%的燃油發(fā)動機(jī),可以直接利用發(fā)動機(jī)余熱供暖。


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純電動Smart開啟空調(diào)


電動汽車熱源有限,不足以滿足供暖需求,因此通常需要額外加入PTC熱敏電阻,PTC是一種電阻加熱材料,通電后可以恒溫發(fā)熱,原理和熱得快差不多。


PTC制熱的缺點(diǎn)主要是費(fèi)電。


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國外視頻博主展示PTC加熱單元


比如蔚來ES8剛上市時(shí),安裝了兩個(gè)PTC加熱器,負(fù)責(zé)前排暖風(fēng)的PTC額定功率為5.5千瓦,后排為3.7千瓦,若兩個(gè)PTC滿負(fù)荷工作,一小時(shí)就要消耗9.2度電,而蔚來ES8動力電池總?cè)萘繛?0度,也就是說,一個(gè)小時(shí)就要消耗10%的電能。


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由于大量車主反映ES8冬天續(xù)航至少掉一半,上車不敢開暖風(fēng),蔚來在ES8改款時(shí),用熱泵空調(diào)系統(tǒng)替換了PTC加熱器。


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熱泵空調(diào)原理


熱泵空調(diào)利用蒸發(fā)吸熱、液化放熱的熱力學(xué)原理,可以將冷空氣中的熱量吸收傳遞到工質(zhì)(制冷劑)中,再通過壓縮升溫,將高溫工質(zhì)通過冷凝器和車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱,從而實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)功能。


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電動汽車上熱泵空調(diào)系統(tǒng)


熱泵空調(diào)得到的熱量,為消耗電能與吸收低位熱能之和,因此在獲取相同制熱效果時(shí),比PTC制熱消耗的電力更少。


就像家用電器上都有COP(能效比)標(biāo)簽,能效比越高,節(jié)能效果越好,而理論上PTC制熱的COP只有1,而熱泵系統(tǒng)的COP最低也高于1,實(shí)際使用一般在2-4之間。


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高爾夫EV搭載的熱泵空調(diào)系統(tǒng)


也就是說,相同能耗下,熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量是PTC制熱的2-4倍。


熱泵系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于,工作效率容易受極端低溫影響,天氣越冷,效率越低,比如在-30℃時(shí)COP為1,與PTC制熱相當(dāng)。


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當(dāng)然,電動汽車廠家不愿意用熱泵系統(tǒng),最關(guān)鍵的原因還是太貴,一套熱泵系統(tǒng)的成本是傳統(tǒng)汽車空調(diào)的3-4倍。

特斯拉又貢獻(xiàn)了創(chuàng)新方案

目前,解決冬季續(xù)航問題的最佳方案,還是來自特斯拉。


電動汽車的熱管理系統(tǒng),包含了空調(diào)制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、電機(jī)冷卻系統(tǒng)和電池組熱管理系統(tǒng),特斯拉為了解決冬季續(xù)航問題,重新設(shè)計(jì)了一整套熱管理系統(tǒng),建造了一個(gè)“大腦”來統(tǒng)籌整個(gè)熱管理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。


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這個(gè)大腦,就是一個(gè)名叫Superbottle的八向控制閥。


通常,汽車熱泵系統(tǒng)采用四向換向閥滿足環(huán)境熱源和車內(nèi)的熱交換,而特斯拉之所以采用更復(fù)雜的八向控制閥,是因?yàn)樾枰细酂嵩础?/p>


為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?

八向控制閥


在加熱模式下,特斯拉會通過電機(jī)廢熱為電池組加熱,電機(jī)廢熱不夠用,就將電機(jī)堵轉(zhuǎn)發(fā)熱,最高功率可達(dá)7千瓦,此外,特斯拉還會收集動力電池組廢熱,加上傳統(tǒng)熱泵的外部空氣熱源,如此復(fù)雜的熱管理,都是通過八向控制閥電控調(diào)節(jié)液路流向?qū)崿F(xiàn)。


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特斯拉熱管理系統(tǒng)示意圖


而且,特斯拉還可以通過監(jiān)測外部環(huán)境溫度、電機(jī)系統(tǒng)溫度、電池組溫度和座艙溫度,綜合所有熱源在不同工況下的最佳效率,用多達(dá)12種模式為整車供熱,其中僅座艙供暖方式就有四種。


最早使用這套整車熱管理系統(tǒng)的車型是特斯拉Model Y。


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Model Y


在Model Y上,PTC制熱僅是輔助手段,采用單獨(dú)的12V蓄電池供電,氣溫一旦上升到-10℃-10℃之間,就會采用混合制熱模式,COP就在1-2之間,達(dá)到2就意味著能比PTC制熱省下一半的電;當(dāng)氣溫超過10℃,完全采用熱泵空調(diào),COP將達(dá)到1.5-5,最多能節(jié)省80%的電量。


可以說,特斯拉通過統(tǒng)籌利用熱量,大幅降低了電池能耗。


為什么電動車主蓋被子開車也不敢開空調(diào)?


就連馬斯克都曾表示,Model Y的熱泵系統(tǒng),是他這一段時(shí)間內(nèi)看到的最好的工程。


目前,特斯拉已經(jīng)為2021款Model 3增加了熱泵系統(tǒng),評測顯示,相比沒有熱泵系統(tǒng)的2019款Model 3,新車型的COP高了足足三倍。


這也難怪,國內(nèi)很多想要入手特斯拉的準(zhǔn)車主,眼下都成了“等等黨”,沒有熱泵的Model 3,還是讓人心里沒底。

參考資料:

AP News:AAA:Cold weather can cut electric car range over 40 percent


C&EN:Rechargeable battery weathers extreme cold conditions


Mortons on the Move:Do Lithium Batteries Fail In Cold Weather?


Wired:Why Electric Cars Struggle in the Cold—and How to Help Them

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