趣味问题:
- 为什么有些汽车冷启动时打开空调就有暖风,但有些车却没有呢?
解析这个问题首先要了解常规燃油汽车暖风系统的运行原理!
燃油汽车的暖风其实是不会增加耗油量的,因其为「废热利用」系统;内燃式发动机在运行过程中会产生非常高的温度,机体需要强度很高的风冷,对于排量相对很大的汽车内燃机而言,还需要加入水冷系统才能实现理想的恒温。所谓水冷指通过沸点很高的防冻冷却液在机体和散热水箱中往复循环,流程为机体吸热、水箱散热、循环回机体再吸热。
图1:水冷系统结构组成
图2:热车状态的动态模拟(左侧矩形为水箱)
只有通过防冻冷却液的高速流动进行不断地吸热与散热,汽车的发动机才能保证稳定的运行温度;然而防冻冷却液还是会被加热到100℃左右的高标准,好在主流的「EG·乙二醇水基冷却液」的沸点会高出几十度,纯乙二醇可达197.4℃,只要该成分没有达到沸点则持续吸热以减少水吸收的热能而防止沸腾。
那么这些高温的冷却液有没有什么价值呢?当然是有的了,常规暖风系统就是用这种水暖,概念与水路地暖或散热片相同;指高温冷却液不断流经暖风水箱使其升温,风扇将低温空气吹到高温水箱上,利用热能会向低温物体传导的特点使空气升温,送入车内也就是暖风喽。
问题:冷启动时的发动机水温和气温相同,在冬季低温环境中冷启动汽车时是无法加热暖风水箱的;只有等待几到十几分钟后,看到水温升高至接近中线的位置才能有效制暖,那么为什么有些车在冷启动时打开空调就有暖风呢?
用过吹风机吗?
电吹风调整到暖风,打开后是不是立刻就会出现暖风,而且温度高到会烫手呢?其实这些启动后就有暖风的汽车,使用的技术与电吹风相同!在电动汽车普及的初期,我们曾经的团队中就有位工程师提出过用这种相对省电的技术作为电动汽车的暖风系统,而且也确实得到了一些车企的认可。
原理是在汽车空调出口风的位置安装一些高电阻的电热丝,启动车辆后打开「暖风·电辅热」系统后电阻丝通电;电子会在高电阻导体中碰撞,过程中会产生高温。
升温的速度会非常快,因为电流的传输速度仅次于光速,电压合理升温就会很快;其实座椅加热与后窗和后视镜除雾都用这种电加热技术,所以在空调出风口位置加上高温电阻,冷风流过电阻后加热即可成为暖风。
重点:电动汽车使用这种电辅热系统没有什么问题,充其量是稍微影响续航里程;而燃油汽车在熄火后即使能使用也要控制时长,因为高电阻导体的电加热系统是很费电的,电水壶、电暖炉(油汀)都是相同的原理,电耗是不是都很夸张。
燃油汽车装备的原车电瓶容量很小,以高标准的12V-75AH为参考,折算容量仅为0.9kwh(度)。
电瓶的容量只适合用到30%左右,再低一些则会因容量下降而同步降低电压,电压低则瞬间放电的最大电流会减弱;启动发动机需要电瓶以正常电压按照最大倍率放电,达不到标准就无法启动汽车了。所以熄火后尽量少用电辅热,燃油汽车并不适合这项配置。
电动汽车真正的暖风系统-PTC!
电动汽车使用的暖风不再是以电阻丝的电辅热为主,或者说几乎没有什么车用了;因为电动汽车不仅要为驾乘人员提供暖风,同时还要为电池包进行温控——夏季散热,冬季加热。实现电池组温控需要的也是防冻冷却液,然而电动机的运行不需要燃烧和氧气,也没有振动与磨损,只是也没有热能去加热防冻冷却液,怎么办呢?
PTC陶瓷加热模组会直接加热防冻冷却液,说白了就是套“智能温控·电加热水系统”;加热后会让防冻冷却液进入水箱和电池组的温控水道,同时实现暖风和电池组升温。
这套系统配合「电池组预热系统」可以有效控制电耗,因为最费电的是从低温将冷却液加热到高温的过程;在充电时能够自动升温并恒温,驾驶时冷却液已经有理想的标准,单纯的恒温就要省电很多了。
所以电动汽车的冬季续航有明显提升,驾驶车辆也可以放心的使用暖空调了。至于曾经的老车与燃油车可以充分利用电加热座椅取暖,座椅中的电热系统全功率运行也不过五六十瓦,恒温后只有二十多瓦,耗电量是相当小的。原车没有座椅电加热,可以选择那些质量稳定的汽车电加热坐垫即可。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
天和MCN授权发布
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