电动汽车热泵空调是指应用在电动车型上的空调系统。热泵空调系统以电动空调压缩机,利用制冷循环可逆转的特点,集制冷与制热为一体,具有通用性好、结构紧凑、高效节能、环保等优点,已成为车载空调新趋势。
新能源汽车热泵空调制冷与制热工作模式相反,原理相同,下面以制热为例,进行详细介绍。
电动汽车利用热泵空调制热有三种工作模式
空气模式
当蒸发器中的冷凝剂温度远低于外界空气温度
如下图所示:空调压缩机将高温高压制冷剂气体压入冷凝器,制冷气体从冷凝器流入热力膨胀阀,从热力膨胀阀流出来以后,制冷剂温度会降低一些,然后再流入左边的冷凝器。
这两个冷凝器负责给车内加热,使用两个冷凝器可以实现两次加热,使加热效果更好。然后制冷剂会流入下一个热力膨胀阀,从这个热力膨胀阀出来后,制冷剂流入蒸发器,蒸发器中的制冷剂温度低于周围空气温度,制冷剂就会吸收周围空气的热量气化,然后低温低压制冷剂气体再流回压缩机。如此循环往复实现给车内加热。
冷却液模式
当蒸发器中的冷凝剂温度高于外界空气温度
这种情况下,蒸发器中的制冷剂无法从外界空气中吸收到热量,制冷剂就会流入热交换器,热交换器左边的两根水管连接制冷剂,右边的两根水管连接冷却液。在热交换器中,制冷剂可以吸收电动汽车冷却系统冷却液的热量,然后再流回压缩机。
如果冷却系统中冷却液的热量也不够,这时候电加热器才会工作,给冷却液加热。
空气+冷却液模式
当蒸发器中的冷凝剂温度低于空气和冷却液
在这种模式下,制冷剂既流向蒸发器,又流向热交换器,从空气和冷却液中同时吸收热量。相当于将空气和冷却液两种吸热方式串联起来。
车辆运行时,控制单元会根据环境温度,选择不同的工作模式。
在电池技术没有突破性进展的前提下,热泵空调是降低续航里程损耗*佳的解决方案。
在2013年以前,几乎全部新能源汽车车型以PTC加热器为主。2013年以后,国外部分车型开始搭载热泵空调。2018年以来,自主车企及新势力品牌开始搭载热泵空调。2020年,我国新能源汽车热泵空调装配率为3%,到2021年达到11%。2022年,搭载热泵空调的电动车型(乘用车)销量166.4万辆,占总新能源汽车销量的24%。
总体来看,热泵空调装配率呈现快速增长态势,而在未来几年,这一趋势仍将保持,预估到2025年,热泵空调市场有30%渗透率,市值估计将近150亿元。