『电动祺观』冬季不敢开空调？为什么冬季才是电动车的「真焦虑期」

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上期我们浅谈了电动汽车空调的制冷原理（『电动「祺」观』夏季开空调太耗电？原来电动车空调是这样制冷的！），得到了一个结论：使用空调会缩短电动汽车的续航。那么今天我们就来聊聊冬季，因为这才是电动汽车的「真·焦虑」。

虽是闹剧，但却真实

2019年春节期间，某自媒体自发组织了一场『正名之旅』的活动。他们驾驶着某新势力车企的电动汽车长途跋涉到东北，在低温的环境中，长测了该车型的各项数据，试图为该车企创始人『加电比加油更加方便，汽油车能去的地方电动汽车都能去』的豪言『正名』。结果……数据汇总如下：

相信稍懂电动汽车的朋友应该知道这件事儿，其实整个事件就是一群自媒体以『迅雷不及掩耳盗铃之势』用实测黑了一把『不怕吹爆，只怕不敢吹』某车企创始人。

不过，在这场闹剧的背后，我们必须认清一个事实：就目前而言，冬季电动汽车由于环境温度低，续航里程就会缩减（此后谈电池知识时详解）。雪上加霜的是，开启空调后，续航将继续大幅缩水！

缺失的，恰恰是耗电的原因

相比电动汽车而言，传统燃油汽车空调制暖非常省电，其原因用两个字总结就是『结构』，用三个字总结就是『发动机』。

▲水暖式暖风汽车空调（概述）

传统汽车常见的「水暖式暖风空调」，其原理是利用发动机产生的高温热量，通过水暖系统，使得「加热器芯」升温，最后通过「鼓风机」将「加热器芯」上的热量吹入车内。

▲「水暖式」暖风汽车空调加热器原理

对于纯电汽车而言没有「发动机」，缺少了一个关键的「热源」。所以，工程师们就必须寻求一条与传统汽车空调不一样的道路。

▲电动汽车空调分类

以上的分类表给大家一个全面的认识，接下来详解此表格中几个常见的技术。

余热制暖

虽然电动汽车缺少了「发动机」这个重要热源，但在电动汽车运行过程中，电池、驱动马达等部件会产生热量，这些热量也是可以利用的。

▲理想ONE热管理系统部分核心零件

在上一期中我们介绍了「余热制冷」，而「余热制暖」也是这个原理。以理想ONE为例，通过将「前段冷却模块」、「热循环模块」（「压缩机」和「水泵」等部件）以及「制暖系统」（PTC和HAVC）三个模块的组合，将电池热管理技术与空调系统结合。光从结构上看，目的清晰：高效利用设备的余热。

▲转念一想，理想ONE是有发动机的啊！这样对比合理吗？

电暖风芯制暖

相信南方的车主都用过「取暖器」，从儿时发着红光的「石英管制暖」到现在不发光、来热快的「PTC取暖器」。其工作原理是将「半导体发热元件」通电加热，最后由「风机」将暖风吹出，与传统汽车空调的「加热器芯」原理相近，只是「热源」的改变。

▲家用的「PTC取暖器」，挺好用，就是耗电（源自网络）

而就目前而言，「PTC加热器」是目前当仁不让头号『扛把子』！它自带了不少优秀的特性：

1. 发热快：不少燃油豪华轿车（如2019款奥迪A6L）为了解决『汽车刚刚发动时，水温（冷却液温度）没有达到供暖要求』 的尴尬，会加装「PTC加热器」，使得车内能快速暖和起来，提升用户『轻奢』体验；

2. 相对安全：PTC是一种半导体发热陶瓷，相比「石英管」等材质，无光无火，安全隐患更少；

3. 相对耐用：用过「石英管取暖器」的朋友应该会有体会，使用一段时间后「石英管」就会越来越暗淡，制热效果也开始不稳定，但PTC的寿命相对长一些。

▲加热功率与续航里程的关系（数据源自weINcar）

然而，由于PTC材质的属性关系，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「制热系数」（COP）最大值不超过1。什么意思？耗电偏高！

▲ES8前排PTC功率为5.5kW，后排3.7kW

比如蔚来ES8配有两套PTC加热器，主要是为了增加前后分区空调的用户体验和制热效果。这也是蔚来ES8冬季使用空调制暖会导致续航里程明显降低的主要原因之一，所以建议车主如果不是特别冷，推荐关闭空调，打开座椅加热，因为这样比较省电，后排乘客，可以抱团取暖……

当然，我们也不能『以偏概全』地就说「电暖风芯制暖」这条『科技树』没前途，工程师正朝着两个方向进行研究：

▲「热管技术」原理（源自网络）

1. 寻找新的「电暖风芯」材料：当年『爱迪生改良灯芯』的成功故事告诉我们：世上没有解决不了的问题，只有不愿意创新的尝试。比如一种名为「热管」（Heat Pipe）高导热新型传热元件已经进入了汽车空调工程师的『法眼』，接下来就让我们拭目以待吧；

▲传统低压PTC与e-Golf的高压PTC（图片源自weINcar）

2. 优化现有材料：PTC是目前最主流的「电暖风芯」材料，所以，不少OEM和主机厂也在不停优化，比如采用「高压PTC」来提高制暖效率，降低能耗。

热电制热

▲电动汽车热电原理

上期已经详解，优点很多，缺点不多，却很直接：

要使得「热电空调」达到传统空调的效果，在体积和材料等方面要解决的问题还很多。据了解，目前江淮汽车部分纯电车型都会混搭使用「热电空调」。

热泵制热

无论「电暖风芯制暖」还是「热电空调」，都是通过材料（半导体）通电发热，『用电制暖』的实质无法改变。所以，要解决『空调电耗高』这个核心问题的另一个途径就是不靠电来制暖，而工程师再次启用了以『热交换』为核心的方式——比如「热泵」！

▲汽车热泵空调关键部件

与传统的汽车空调相似，「热泵空调」利用「四通换向阀」改变制「制冷剂」流向，使得「换热器」在反向循环中充当「蒸发器」（制冷时为「冷凝器」）散热。整个过程中，消耗的电能不是用来『产生热量』而是『运输热量』，所以整个系统的就是一个『泵』，故称为「热泵」！简单的理解就是：通过「热泵」将车外的热量带入车内。

由于「热泵空调」不是靠电来发热，所以电能消耗相比『自发热』的「电暖风芯制暖」要小许多。据统计「热泵空调」相比「PTC制暖」的「制热系数」高出2~3倍，可以有效延长10%以上的续航里程。（数据源自weINcar）

▲2015e-Golf上的「热泵空调」透视图（源自NetCarShow）

不过目前汽车的「热泵空调」仍然存在着一些技术瓶颈，比如：

1. 「换热器」表面与环境温差过于接近时，无法工作：「热泵空调」依靠「换热器」来交换热量，但是当温度达到平衡时，热交换效率下降，也就意味着「热泵」无效了；（源自weINcar）

2. 「换热器」结霜便会影响工作：当车外温度较低时，如果空气中含有较多水分，则空气中的水分会在车外「换热器」表面结霜，结霜后的车外「换热器」也不能再从外界环境有效地吸收热量，导致「热泵空调」无法继续提供制热功能。所以一般「热泵空调」在－10℃以下便无法正常工作。（源自weINcar）。

▲「热泵技术」配合上其他技术，成为纯电汽车空调设计主流

所以，「热泵技术」配合上「PTC辅热」或「设备余热辅热」等技术目前成为了一种『降低电量消耗，实现高效制热』的电动汽车空调解决方案，前途宽广。

其他技术

除了以上三大主流电动汽车制热技术之外，也存在一些『妥协』的技术，当电动汽车面对极限低温时，需要取暖的不只是车主，要让车开起来还要先让电池热起来，于是不少车企采用了「燃油加热系统」：

▲威马EX5可选配的「柴油加热」

「燃油加热系统」：更确切地说是「柴油加热」，这套加热系统结构简单，在车上加装一个柴油加热器，靠燃烧柴油产生热量，并将热量通过管道为电池组加热，旨在解决电池在极寒环境下无法激活使用的问题，比如「威马汽车」的车型就可选装这套「柴油加热系统」。

当然，除了燃烧柴油来制热，在化学反应中也能得到热量，所有便有了「蓄能器加热系统」，其利用「蓄能器」内「制热剂」的化学反应产生的热量。需要在车内加装「制热剂罐」和「溶液罐」，通过调整反应溶液的浓度来控制化学反应的强弱，从而控制产生供暖能量的多少……反正，这技术让我心挺慌的……

总结

最后来总结一下本期的内容：

1. 冬季电动汽车使用空调耗电极大，目前纯电汽车里程衰减约为30%左右（-15℃情况下）；

2. 「PTC暖风芯制暖」是目前使用比较多的制暖方法，优点包括使用寿命长，安全可靠，技术成熟等，不过缺点就是太耗电；

3. 电动汽车的制暖技术正朝着『混搭』的方向发展，而「热泵」技术将在不久的将来大展宏图；

4. 其他新技术也不断涌现，我们拭目以待；

5. 最后，『冬季电动汽车空调耗电大』是大家都懂，所以各家主机厂没必要遮遮掩掩，更没必要去强调『电动汽车优越论』，有汽车历史知识的朋友都知道，电动汽车出现的比内燃机汽车还早。近年来的普及，更多的是由于政策、能源和环境问题！

▲这是……『买空调送汽车』？！（源自网络）

好了，对汽车空调的基础原理探知，我们就暂时告一段落了，再次重申，这些知识只涉及电动汽车空调的『皮毛』，如果聊开了，光一个「压缩机」便可聊出一片『极乐净土』。况且，董女士掌握的才是核心技术……

下一期正式进入【电动「祺」观】，详解电动汽车。【电动「祺」观】，带你简单看懂电动汽车知识！

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