特斯拉热泵,空调,冷热管理独到之处
1 15 发布于 广东 2022-08-09 14:40:35 只看楼主 热门标准
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特斯拉热泵在开始应用时就受到广泛关注,虽然热泵很多车都用,但特拉大规模应用,并且有它独到之处,为此马斯克本人也大加赞赏,称它位巧妙的工程设计。在目前上市的其它车型虽然也有热泵,但与特斯拉的热泵相差很远,当你了解越多越说明这一点。
为了让你理解它的巧妙,我需要通俗易懂的讲解热泵(空调的压缩机)知识,这也是空调的基本原理。有些知识在我的其它帖子里有讲到,这里就不重复了。
热泵可以理解为压缩机,空调是最常用的电器,热泵将室内热量搬到室外,室内变冷,室外变热,热量转移没有减少。家用1.5p空调,通常消耗1kw的功率,可以搬走3500w热量到室外。室内是冷了,我们享受了,室外的热量散发到外环境,这个热量可以理解为废热。
同样,当空调制热时,反转,室内变热,室外变冷,将外面热量搬到屋内。外面冷是废冷,因为冬天没人需要冷。
空气能热水器,同样将热量搬到水里,加热水,对应外面冷浪费了,是废冷。
有没有两边冷热都利用的,有,那种移动的室内用的除湿机,就是冷热都用了。蒸发器对应冷,降温将空气中水冷凝下来,然后冷空气流过冷凝器又变热一点,总的温度相当于不变。所以除湿机可以不降温而除湿(实际还是温度会升一点,因为耗电了),但是空调的除湿一定会降温,因为外机在室外,如果你把外机搬到室内放着,那就相当于除湿机了。
还有一种电器,热泵干衣机,冷热也用了的。用热风吹过衣服,然后含有水汽的空气降温将水排走,循环就把衣服烘干了。
特斯拉的热泵,也会有这种冷热都用的情况,但是比较少,因为通常夏天大家都需要冷,冬天大家都需要热,但有时是两者都需要的。
特斯拉的热泵系统,与其它品牌还有个不同是,它有冷却液参与,而其它品牌你看它宣传:冷媒直接冷却电池,它这样宣传看起来意思更高级,实则在我这个知识面看来,是缺点,因为可能限于专利或者零部件做不到特斯拉这种精巧和效率。
特斯拉热泵,总共有一个冷媒回路,一个冷却液回路,冷却液有两个水泵,所以可以通过8通风调节,形成两个独立的冷却液回路,总共最多可以一个冷媒回路,加两个冷却液回路,回路多的好处就是可以分别就冷热需要独立控制,冷媒和冷却液之间通过热交换器交换传递冷热。
当你使用冷媒时,意味着需要耗电,因为冷媒工作需要压缩机,但是冷却液单独工作耗电很少很少,它只需要水泵和风扇,这两个功率都很小,所以利用冷却液将是一个高效的方案,只不过变复杂了。
下面说说我基于特斯拉热泵的理解和后台参数,观察特斯拉如何将冷热都利用,即使在广东这个夏天。特斯拉的热泵精华还是冬天会更好。
特斯拉对电池的温度策略是尽量工作在36度左右,这样当你车停地下,或者环境温度低于36度时,电池的温度就是环境温度(停车很久),当你开车后电机和电池会缓慢升温,这时特斯拉会利用这个热量,但是太慢,假设外环境温度30,这时一般会开空调,对应座舱需要冷,如前所说会有对应的废热,这时特斯拉切换8通法,将这个热量给电池加热,如果你开空调它就加热电池,如果你不开它就慢慢随他逐渐升温而不去额外耗电,所以这种情况它加热电池就是利用废热。
特斯拉冷却电池电机都是靠冷却液,而不是冷媒直接到电池里,这个好处是,冷媒急速降温会在电池包里形成冷凝水,长期会有副作用。另外当你电池或电机在极速或超充时温度很高,如果直接用冷媒,冷量不够,而如果有冷却液,可以线到车外散热器过一下,车外温度30多度,可以先降温一部分,然后再经过冷媒再次冷却,效率高很多。
在整个夏天,我只见过特斯拉利用废热给电池加温,而没有见过特斯拉用空调去给电池或者电机降温,这意味着夏天空调耗电都是人吹的,而不是电池或电机用了,这与我们想象的完全不同。预计我一次跑长途千公里,电池电机一直发热,会不会启动空调散热,我预测还是不会,因为高速的进风足够冷却车外散热器,散热器再给电池电机降温足够了,因为电池电机工作在40度是很正常或者说理想的温度,不需要再低。
另外特斯拉热泵在对付严寒天气时还有很巧妙的应用,限于会太多长篇暂且不表,有兴趣可以看看关于特斯拉热泵的解说。

这是原理图,当前状态,有两个冷却液回路,电池和电机是一个回路(绿色框),车位散热器是一个回路,电池可以用电机余热加热

观察电池入口冷却液温度就知道它是加热或冷却电池,目前温度与电池温度差别不大,没有加热或冷却

当我打开冷空调后,它会调解8通阀,然后就开始加热电池,冷却液温度比电池温度高,没错,夏天它都会加热电池,以使电池尽快升温到36度。如果你不开空调,他就算了,也不加热。所以它利用废热来处理,而不是主动耗电加热。

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