低能耗才是硬道理 高端电动汽车，为什么要必备热泵空调？

　　时值盛夏，在越来越多的新能源汽车走进家庭的同时还随之暴露了一些问题，空调对纯电动车型能耗影响的讨论贯穿整个夏季冬季。在夏季不论传统燃油车还是纯电动车型，压缩机的开启势必会增加车辆能耗的增加；而传统燃油车在冬季不开启空调压缩机（不增加车辆能耗）的同时，可通过传递发动机热量达到空调制热的目的。

　　但纯电动汽车有且只有通过单独制热的方式进行供暖，这对车辆能耗产生了相当大的影响，冬季续航不行，空调费电，不敢使用等问题则成为一众主机厂的主要解决的产品痛点，也是当下消费者对于纯电动车型最重要的考量标准。

　　热泵空调就像是一个平衡舒适性和能耗的关键解决方案；这也是对于提升纯电动车型冬季使用便捷性的关键一环。

　　

　　也有一些高端品牌，在热泵的应用上还有一些不同的思路，比如凯迪拉克LYRIQ锐歌，就搭载了名为“BEVHEAT”的整车热管理系统，同样也是基于热泵。

　　那么，这个所谓的“BEVHEAT”究竟是什么？它与其他厂商的热泵空调又有什么区别？在我们详细介绍之前，先来看看为什么高端品牌都喜欢使用热泵。

　　传统PTC：汽车里的大号“吹风机”

　　我们知道，传统燃油车的冬季取暖往往是利用发动机的余热，但在没有发动机的电动汽车上，只能采用电取暖的方式来保证冬季用车。

　　

　　在电动汽车上，传统的取暖方式为PTC加热。所谓PTC，可以简单理解成一种通电就会发热的材料，就比如“小太阳”里那一圈圈的电阻丝。

　　车载空调所采用的PTC加热器，其内部搭载一个或多个“热敏陶瓷复合材料”的发热芯，并且在加热芯的周围会密布导热效率高的金属散热鳍片。

　　

　　这样一来，发热芯通电，就会让整个PTC加热器快速升温，这时空调鼓风机所吹出的气流在经过散热鳍片时，就会将所产生的热能带进车内，从而让空调吹出暖风，其实跟我们家里常用的吹风机差不多的原理。

　　这种PTC空调原理简单、效果好，但它有一个巨大的问题，那就是太费电了。就连我们平时吹头发的吹风机功率都动辄一两千瓦，更何况汽车上用的呢。

　　

　　在衡量空调“费不费电”的标准里，有一个叫做“COP”的数值，它代表了空调系统在制热时的能效比。例如，COP值=1时，就代表这套空调系统消耗1kW·h的电，就能产生1kW·h的制热量。

　　像PTC空调，因为它的热量完全来自电阻式发热器，根据能量守恒定律，消耗1kW·h的能量，最多最多发出1kW·h（3,600,000焦耳）的热量，不可能再多了，所以PTC空调的COP值一定是≤1的。

　　这就导致，采用PTC空调的汽车为了保证冬季制热效果，往往要配备功率相当大的PTC发热器，动辄5/6千瓦，甚至7/8千瓦，开启后耗电量相当大，甚至会严重影响电动汽车的续航——要知道，一般电动汽车的城市正常电耗也才百公里15kW·h上下。

　　热泵：我们不生产热，只是热量的搬运工

　　那热泵空调呢？它就能突破能量守恒定律吗？当然不行，但它换了一种“制热”方式。

　　大家可能有过这种经历：夏天在经过空调的室外机时，会发现室外机吹出的风非常热，让人焦躁难忍，只想赶紧离开。

　　

　　这其实就是一种很常见的“热泵”系统。所谓“热泵”并不是什么新鲜玩意儿，而是代表了它的工作原理，意思是可以像水泵一样，将热量从一处“泵”到另一处。

　　像上面提到的空调，它虽然是在给室内制冷，但从本质上看，它只是把室内的热量给搬到了室外，在给大自然“制热”罢了。而空调之所以可以工作，本质上是在执行“卡诺循环”。

　　

　　以凯迪拉克LYRIQ锐歌搭载的热泵空调系统为例，它在工作时，会通过一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质，来在车内外“搬运”热量，这种物质被称为“冷媒”或者“制冷剂”，我们常说的给空调加“氟”就是一种冷媒。

　　热泵空调内部主要是有四大部件：压缩机/热交换器/膨胀阀/四通阀。在工作时，压缩机通过压缩作用，可以提高冷媒蒸气的压力和温度，将低温低压的冷媒蒸气压缩至高温高压状态，然后通过四通阀的控制，选择性地将高温高压冷媒泵至车内或者车外的热交换器上。

　　

　　如果泵向车内，则可以在车内的热交换器中实现放热，使高温高压蒸气冷却成高压常温的液体，此时热交换器本身就会“发热”，鼓风机就可以通过气流将其热量带至车内，实现空调制热。

　　可以看到，整个工作过程中，无论是压缩机还是其他部件，实际上都没有进行发热，而是在进行热量的搬运，因此，热泵空调消耗1kW·h电能，可以搬运超过1kW·h的热量，制热能效比COP值往往都大于3。

　　

　　甚至像一些专门针对低温制热进行设计的空调，如凯迪拉克LYRIQ锐歌所搭载的BEVHEAT热泵系统，其COP值甚至能达到5，也就是1kW的功耗最高可以实现5kW的制热量。

　　热泵空调，有优也有劣

　　通过对PTC和热泵空调原理的简单解释，相信大家不难发现，热泵空调相比PTC空调，最直接的优点就是制热效率高得多，反映到日常使用中就是更省电、制热效果更明显。

　　但相应的，热泵空调也存在一些劣势。

　　首先就是技术难度高。从前面的讲解也可以看出，PTC制热只需要一组发热器，通电就可以发热，结构简单、设计难度低。而热泵空调则需要在传统空调系统中加入一个“四通阀”进行冷媒换向，要想制热需要整个空调系统进行配合，因此空调系统更加复杂。

　　

　　另一方面，由于热泵空调的原理，在冬季制热时，更容易出现车窗起雾的现象，导致一些车主用车不便。

　　不过，上面提到的热泵空调的这两点劣势，其实都算不上什么大问题。

　　就比如说技术难度和成本吧，这其实主要取决于厂商和所应用的车型。如果是一辆不足十万元的代步车，其车辆本身成本限制就很高了，自然难以专门针对空调系统进行研发投入，并使用成本也更高的热泵空调系统。

　　但高端电动车型成本上的限制要小的多，因此像凯迪拉克LYRIQ锐歌等豪华品牌车型上，基本都是标配热泵空调的。

　　

　　而车窗起雾的问题，其实是因为电动汽车为了保证冬季制热效果，空调基本都是基于内循环工作的，工作时间长了车内湿度会逐渐上升，再加上热泵空调更高的制热效率，从而让车窗上更容易起雾。

　　但这其实可以通过改变气流的方式来避免这种情况，例如凯迪拉克LYRIQ锐歌的空调具备“双流层技术”，通过精巧的结构设计，让空调系统的进气实现精确分层，在1~10度的环境下，系统会自动外循环的开启，低湿度的外循环气流会从空调上层吹出，避免车窗起雾，而湿度高温度也高的内循环气流则会从下层吹出，然后热空气自然上升，还能避免热量的损耗。

　　

　　同为热泵，也分三六九等

　　虽说现在有越来越多的车型开始搭载热泵空调，但同为热泵空调，在具体的结构和效果上依然是存在差异的。

　　例如，在热传递的方式上，热泵空调可以分为“间接式”和“直接式”两种。

　　间接式热泵空调，车内的空调与冷媒循环管路不是直接接触的，而是通过一条单独的水路进行连接。因此，在空调搬运热量时，冷媒上的热量要先交换到空调水路里，再传递到车内的热交换器（散热器）上，也就是通过冷媒先加热水，再通过水进行热传递，存在一个“中间商”。

　　因此，这种间接式热泵空调的制热效率就会产生一定的损耗，但也因此冷媒循环管路不会受到空调系统的影响，从而可以接驳多个系统，如电池热管理系统、电机热管理系统等，从而更容易实现整车的热管理。

　　

　　而直接式热泵空调，则是冷媒管路直接与车内的热交换器相连，冷媒可以直接将车外的热量带进车内。由于没有“中间商”，因此空调系统的制热效率不会打折扣，制热时升温也更快。

　　这两种热泵空调各有优势，如何使用，则完全取决于厂商的取舍。

　　当然了，也有把这两者优点相结合的案例，例如凯迪拉克LYRIQ锐歌的BEVHEAT高效热管理系统，在空调系统上，它是直接式热泵，空调在制热时可以快速吹出热风，在-10℃的环境气温下，仅需2分钟空调出风口的温度就能达到45℃。

　　

　　这种快速升温的能力，也让LYRIQ锐歌的除霜除雾功能表现优异，在20分钟即可实现除净驾驶员96%的视野，而这一项的国标要求也仅为80%。

　　另一方面，凯迪拉克BEVHEAT系统还与车辆的电池、电机热管理系统是打通的，可以实现整车热量的整合利用。

　　例如，凯迪拉克LYRIQ锐歌在充电时，会将一部分电能转化为热能储存在电池包中，这样不仅可以提高电池包在低温环境下的性能，还可以在车辆行驶时电池和电机的发热通过水路传递至空调系统中。

　　

　　同时，凯迪拉克LYRIQ锐歌的电池包还具备多项电芯和模组级的热管理技术，例如模组集成水冷板，热交换销量更高；基于航天材料的新一代气凝胶，电芯间隔热效果可达600℃，可以最大化减少对外的热交换，提升保温效果，避免热量损失，进一步提高制热效率并降低能耗，从而达到提高冬季续航的效果。

　　写在最后

　　看到这里，我相信你已经对汽车空调的一些基本原理、分类有了初步的了解，并且也认识到了，热泵空调并不是什么“新鲜玩意”，它与家用冷暖空调原理相同，但在电动汽车上，则能起到至关重要的作用。

　　同时，即便都是热泵原理，不同车型的空调仍然存在功能和性能上的差异，本文多次提到的凯迪拉克BEVHEAT这种高效热泵系统，就可以在降低电耗的同时，给乘客带来良好的驾乘感受，同时还能满足整车三电系统的热管理需求。

　　这不禁让我想到RichardHammond的一句名言：“美国人造车的时候，他们会先从空调开始。”

　　

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　　LYRIQ锐歌将于2022年9月下旬至10月上旬起开始陆续交付，首批交付车型为后驱长续航豪华版和后驱长续航尊贵版。凭借出色的产品实力，超越期待的预定权益、购车及补能方案，凯迪拉克纯电LYRIQ锐歌将为用户开启前所未有的豪华纯电体验，让电动从此惊艳。

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