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发表于 2022-7-2 10:20:05

特斯拉的空调效率和对电耗的影响

 

电车的热泵空调和现在的家用变频空调很相似,与油车不同,油车空调可以理解为单冷,制热由发动机水暖制热。很多人不知道大致原理,这个原理很重要,否则给你参数和数据你也无法理解,所以我说下大致原理。空调符合热力学第二定律:热量不能自动从低温物体转移到高温物体,如果要这样的效果必须要耗能,就是要耗电做工。为了理解,我将空调分4个部件,两器:蒸发器和冷凝器,两个风机(室内和室外),蒸发器是室内机的一层层的翘片,它是冷的,风吹过就是冷风,冷凝器是室外的翘片是热的用来散热,对应两个风机都是用来吹风,现在的变频空调基本是直流变频,对应的压缩机,两个风机都是直流的,功率转速可变的,特斯拉车里的也算是直流变频,功率转速都可变。空调有个制冷能力的参数,表示它可以制造多少冷量(就是吸收多少热量),1.5p空调最大制冷量一般是3500w,就是最大功率时可以吸收这么多热量,一般能到3倍的关系,消耗1000w吸收3000w的热量。知道这些,可以看下特斯拉内部关于这些部件的参数控制,看这个图,第一个1560转,对应的室外机风扇转速,散热,这个风扇大部分时间是不转的,因为车开动后,速度到30以上进风就可以散热,如果大热天晒很久,这时开车就会转的厉害,方向盘都有震动感,不过你只要车速上来很快就停转了,另外如果堵车走走停停也会启动运转,这个其实油车也一样的道理,并且由于车内空间,风扇无法做到家用空调那么大,所以转速高噪音大,知道这一点,你有时发现空调震动大就不奇怪了,第二个参数就是内机风扇转速,我们点几档风就是控制这个,风速大会触发增加制冷量增加功耗,第三个是蒸发器是否启用,对应我们打开ac,相当于开始制冷,不打开就相当于只吹风,第四个是蒸发器温度,相当于家用空调内机翘片的温度,这个通常要很低才能吹出冷风,没开空调前可能30度,打开ac后就很快降到2度,再下一个是这个蒸发器的目标控制温度,目标是控制到2度,到了温度后可能会控制降低功率运行,当然具体还看其他要素,evap demand就是我说的制冷量了,这个是可变得,这两天不算太热,我见过最高4600w,这样算耗电大概在1500w,但是当制冷量低时,只需要耗电600w,所以平常开如果温度感觉冷了,一个是减小风量,或者增加温度设置都可以调节功耗,取得平衡,如果还是冷了,就临时关下ac,让风扇继续吹,总之功耗和制冷量相关,而油车制冷是做不到这样大幅度的可变。最后几项cabin是驾驶室的温度,通常这个温度到24就已经很凉了。
以上说到一点省电技巧,如果觉得复杂,其实就用自动,然后找个合适自己的温度。
另一个,为什么有的反应,夏天空调如此耗电,这主要在你的路况,就是车速,当你的车速不够快,首先可能第一个散热风扇启动,增加耗电,另外我刚说了,最高制冷量到4600w,这时空调功率大概要1.5kw了,可是在低速时动力耗电也就3kw甚至更低,这是空调占比已经到动力耗电的一半,更重要的是空调耗电和速度无关,是和时间关联的,只要你开,无论什么速度都是这个功率和耗电,这时假设速度是25,一小时走25km,耗电1.5度,这样摊到每公里电耗,1500/25=60,每公里电耗空调会额外增加60,这样总体电耗可能会到200了,就是当你车速慢下来,电耗急剧增加。我的日常速度能在50-60,路况好,在综合下来,空调电耗会增加10-20,当然实际情况空调和环境以及设置有关,不会最大功率允许,平常使用时,大部分情况是小于1kw的。所以当堵车或者停车开空调,续航会减少很快,电耗增加很多,可是速度起来空调影响就小了。
我们算下高速空调影响,我预计时速110,总的功率估计在20kw,最近没跑高速,没去试,大概这水平,空调假设1kw(空调高速散热好效率好),跑1小时,110kw,耗电1度,空调电耗,1000/110=9,空调只增加电耗9,如果不开空调电耗130,那开空调也就140,所以其实高速空调已经影响不大了。
还有个推测是耗电给电池散热,这个目前在南方这个热的环境看来,特斯拉没有在电池散热上耗电,除非特别激烈驾驶或者极高速行驶,否则特斯拉没有启动压缩机去制冷给电池,这个也有数据佐证。
所以如何降低空调耗电?如果自动适合你就找个合适你的自动模式温度,如果手动,大风到舒适感后尝试降低风速,如果还是冷了,提高温度或者降低风速,提高温度很可能会一下子过头了,调节风速好一点,再还是冷就关ac保持吹风,过会再开ac,当然还有个要开内循环,否则压缩机都是最大功率运作,如果低速堵车状态,又热,那就无能为力,它总是最大功率工作。因为这时需要很大制冷量。
在制热方面,家用空调相当于内外机反转,内机蒸发器变为冷凝器发热,外机冷凝器变蒸发器变冷,特斯拉热泵空调也是一样原理。以前没有热泵车型,有高压ptc加热器来取暖,就是用电池总电压工作,而不是车机风扇等用的低压15v电路,为什么用高压,因为用低压电路需要很大电流才行,功率不够。换热泵后就没有这个高压ptc了,但是极寒环境热泵效率极速下降,所以在欧洲那些冷的地方特斯拉被抱怨空调罢工,没有高压ptc,特斯拉配了个低压ptc,这个不是给人吹的,是给相当于空调外机变冷的那个蒸发器用的,因为这时热泵在极寒地方吸收不到热量,这个低压ptc相当于补充点热量让他吸收,但是因为功率太小,估计极寒还是无法应对,特斯拉为此ota了程序解决这个问题,我认为无法有效解决那种恶劣天气下的制热问题,因为这个小的ptc功率太小,这时热泵效果不如以前的车型高压ptc,不过这种天气的地方应该比较少遇到,东北地区可能会遇到,不知道有没有小伙伴到时发下体验,在零下20度时的制热是否正常工作,效果怎样。我们的铁锂在那种情况估计更惨

高压空调相关参数

[ 本帖最后由 积少成多独立思考 于 2022-07-03 08:29:40 编辑 ]
 
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发表于 2022-7-2 16:21:24
自动模式开始会用大功率大风量降温,后面就看他算法能不能找到合适的平衡点,维持舒适的温度,用最小的耗电,其实家用空调也一样,好的空调会维持稳定的温度并且用最小的功率保持住,这个用过好空调才知道差别,国产品牌名气大,吹的响,这方面做不好,对比就知道差距。
 
发表于 2022-7-3 12:55:58
更正下,据我对比空调制冷量和功耗,特斯拉制冷效率能到1:4,消耗1kw功率,制冷4000w(移动4000w的热量,空调本周是移动热量),这个能效算好的,一般家用空调能效比制冷能做到这个比例,制热需要好的日系空调可以,普遍国产空调做不到1:4的制热能效比,所以制热对空调的水平要求更高,现在是夏天,我还没法测试它的制热效率,当然在南方热泵空调制热完全好用,在北方冬天效率就不好了。
 
发表于 2022-7-4 15:53:57
可以相信特斯拉的热泵系统,工程师考虑到了很多模式,并且最大化了热量利用,所以从能耗角度,自动不会浪费,关键是自动能不能找到适合驾驶者的温度,对于同样温度设置,不同的驾驶者可能感觉不同,导致不能适应所有人,从能量节约来说,自动能操作的就是温度,你觉得温度有点冷或者刚好合适,可以试着加0.5度,这都可能对节约电耗有作用,无论自动还是手动,提高温度和降低风量都会减少能耗,当然这是制冷模式,对应制热就是相反的操作。
 
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