热泵是啥？电动车冬天想要续航长居然要靠它？

众所周知，冬季续航里程是电动车的最大痛点之一。

尤其是北方，一到冬天续航里程大幅降低，电池在低温环境下，充放电能力会大大降低，从而导致续航大幅缩水，如果能通过对电池进行加热，使电池维持在最佳工作温度区间，就可以使车辆续航得到提升。

不过在低温下，驾驶舱内不得不出现空调制热的需求，本身加热电池和驱动车子来说，对电池的压力本来就够大了，如果再加上驾驶舱供热，还要靠电池来供能的话，那对电池来说就是雪上加霜，续航能力进一步缩减。

目前市面上绝大部分电动车主要采用两种方式，一种是使用PTC热敏内阻，也就是增加一个类似电阻丝的装置，通过加热电阻丝来将电能转化为热量并吹至驾驶舱。

这种技术类似于我们日常生活中的吹风机，加热电热丝后，吹出的就是热风了，虽然足够好用，但缺点也十分明显，那就是功率太大，极度消耗电能，会让本就疲软的冬季续航雪上加霜，几乎一半的电量都用于制热。

而另一种则是像Model Y一样，采用了热泵空调。热泵本身不生产热量，而是将车外的热量补充到车内取暖，工作原理基于“逆卡诺循环”，制热主要有以下几个步骤：

1、蒸发器从环境中吸取热量进入热泵系统；

2、低压工质被压缩升温；

3、高温高压工质在冷凝器中与舱内空气换热；

4、加热后的空气被送入车厢内；

5、高压工质经膨胀阀成为低温低压气体完成循环。

不过需要指出的是，由于热泵系统在制热模式时，车外换热器作为蒸发器使用，需要吸收外界环境的热量，因此在极寒条件下（一般是-20℃以下），制热效率并不高。

其实说白了，大家其实可以简单的把热泵空调看作家里用的空调，只不过热传递的方向反过来了，热泵空调是把热量带到车内的同时，向室外吹出凉风。

说到这，要先给大家科普一个小知识：空调中将制冷(热)循环中产生的制冷(热)量与制冷(热)所耗电功率之比称之为制热能效比（COP）。

通常来说，电加热器（PTC）是一种半导体发热陶瓷，当外界温度降低，PTC的电阻值随之减小，在电压导通下产生电流，电流通过电阻产生热量，因此其COP最大值不超过1，也就是说1KW电量最多可产生1KW热量。

而一般电动汽车的PTC功率大致在1-6kw，完成除霜功能按面积大小需要功率在2-3kw左右，PTC水加热则需要4-6kw左右。按照公开资料显示，以此前主流的续航300km平均带电量35kw到电动车为例，以平均30km/h的城市车速行驶和2kw的PTC加热，续航里程将缩减少91km，减少36%。

热泵空调则利用了蒸发吸热，液化放热的热力学原理，利用低沸点的制冷剂将环境中的热量带入到乘客舱中，乘客舱得到的热量为消耗的电能与吸收的低位热能之和，最低理论COP也高于1。

同样参考公开数据，仍以续航300km带电35kw的典型电动车为例，使用热泵空调将加热功率下降至1kw，则续航里程减少为233km，远高于PTC制冷的192km。可见在动力电池没有突破性进展的情况下要保证低能耗制热，热泵空调是为数不多的有效技术。

单纯冷冰冰的数据或许大家看的并不直观，以实际车型PTC的特斯拉Model S和热泵空调的特斯拉Model Y给大家举个例子：

在-15℃到15℃这个温区，两者耗电量一般比例在2/3:1。以此前的实验数据为例，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℃时两者耗电量之比为1.56。相同环境温度下外循环PTC的耗电量比例增加更大。

尤其是此前，美国消费者报告在2019年2月的测试数据显示，在室外零下20摄氏度左右天气中，Model 3的续航折损121英里（约195公里），相当于折损近一半。因此对于特斯拉来说，旗下最新的Model Y就不得不采用热泵系统提升其续航。

可以说使用热泵空调，已被公认为应对电动车冬季续航衰减、提升综合性能的最佳方案之一。除了特斯拉、奥迪，日产聆风、雷诺ZOE、宝马i3、丰田普锐斯、捷豹I-PACE等车型均已搭载热泵空调。

国产电动车也完成了从0到1的突破，已经有相当一部分自主品牌电动车已经开始开始跟上，甚至可以说更进一步：例如领克就为其首款纯电动车领克ZERO concept量产车搭载了一套更为先进的热管理系统。

从领克ZERO concept量产车公布的信息来看，这套热管理系统的核心就是直接式热泵，其能效可以达到传统PTC模式的2-3倍。

而直接式热泵能够把热量从低温工质（自然环境）泵到高温工质（动力电池舱）内，通过消耗小部分电能将外界热量泵进乘客舱内，实现消耗少量的电“搬运”热量，从而提升制热能效。

 

在目前热泵系统领域中，也仅有捷豹I-Pace、丰田普锐斯等极少的纯电动车搭载了这一电池加热方式。

但领克ZERO concept量产车所采用的高温高压冷媒直接供热技术相比普通热泵，热效率则还提升了10%。所以不论是对比传统PTC模式还是相同的热泵模式，领克ZERO concept量产车都走在了技术的最前端。

关键是，领克ZERO concept量产车这套热管理系统还可在-30℃的极寒条件下，将动力电池舱的温度提升至15-20℃的电池稳定工作温度。

与单一PTC模式车型相比，领克ZERO concept量产车能够提升80+km的续航里程，用于电池热管理的能耗，则减少了50%，冬季“热车”的效率更高，乘员舱内2分钟出风温度最高可达55℃。

与此同时，领克ZERO concept量产车还因为配备了电池预加热系统，半导体振荡加热技术可以提升50%以上的预热效率。通过智能化的全新一代热管理系统，领克ZERO concept量产车经过SOC精准估算策略，能够更加精准的反馈电池续航。

总结

消费者购买纯电车型时，最重要的一个参考指标就是续航，虽然现在各大厂商，都在尝试通过突破电池容量上线来换取更高的续航，但电动车怕冷归根结底是电池怕冷，除了续航会大打折扣之外，充电速度和性能也会受到不同程度的影响。

电动车需要通过更科学的方式来提升续航和用户体验，像特斯拉、领克ZERO concept量产车这样的电池热管理系统，或许才是真正科学高效发展方向之一。

尤其是现在领克ZERO concept量产车所公布使用的直接式热泵系统，虽然目前在同级别车型中是比较少见。

但随着在未来的纯电动车发展上，电池容量是发展核心，电池安全、电池材料、电池温控、智能电控等方面是发展重点。毕竟只有在电池性能各方面都提升的前提下，纯电动车的续航以及安全才能得到更有效的保证，或许也会给整个电动车市场提出新的技术思路。