特斯拉Model Y的最大彩蛋已經(jīng)揭曉,這可能是所有人都忽略的一點。特斯拉首席執(zhí)行官埃隆?馬斯克(Elon Musk)發(fā)推確認(rèn),Model Y是第一款裝備加熱泵的特斯拉汽車,這確實是一條好消息,特別是對于居住在寒冷地區(qū)的人們尤為重要。
特斯拉Model 3、Model S和Model X一直使用的是電阻加熱器,但是Model Y卻首次改用了加熱泵,最大的原因就是效率,加熱泵的效率是電阻加熱器的3倍!除此之外,對于電動汽車來說,可以通過減少熱能甚至切斷熱能,實現(xiàn)最大的續(xù)航里程。聽說許多車主建議穿上更暖和的衣服,使用加熱座椅,同時不要增加暖風(fēng)。這是因為,當(dāng)車外面真的很冷時,給駕駛室內(nèi)加熱會大大降低續(xù)航里程。當(dāng)Model Y有了加熱泵之后,這就不是問題。
“我認(rèn)為Model Y的加熱泵是一段時間以來最佳的工程設(shè)計之一。團隊的表現(xiàn)超出預(yù)期。——埃隆?馬斯克(@elonmusk)2020年3月23日。”馬斯克日前發(fā)推承認(rèn)了Model Y加熱泵的功效,并為團隊點贊。
實際上,特斯拉Model Y《車主手冊》中,我們早就發(fā)現(xiàn)了加熱泵的存在。在“空調(diào)控制操作提示”部分中,介紹文字與Model 3的大致相同,但增加了以下的描述:“Model Y使用加熱泵實現(xiàn)最大的效率;因此,即使車外溫度較低且車輛正在加熱或增壓時,空調(diào)壓縮機和外部風(fēng)扇也可能會運轉(zhuǎn)并發(fā)出音響。”
由于冬季的雪地輪胎/雪/雨(更高的滾動阻力、更大的摩擦力)以及更冷的空氣(更多的阻力),每一輛車在冬季都會損失一些行駛里程。由于需要用電來加熱電池組,電動汽車有時也會損失續(xù)航里程。通過早上出發(fā)前對電池組進行預(yù)處理或預(yù)熱,即可部分解決這一問題。特斯拉Model Y《車主手冊》中也有相關(guān)的操作方法。
但是給電池組預(yù)熱的話,電動汽車也由于其電阻加熱系統(tǒng)而損失續(xù)航里程。特斯拉建議,如果可以的話,使用座椅加熱器要比使用車內(nèi)暖風(fēng)更有效。開車內(nèi)暖風(fēng)可不僅僅是稍微冷一點的時候,大家都希望一直開著。在寒冷的天氣下,這樣做可能會導(dǎo)致續(xù)航里程顯著下降,甚至減少10%以上。
其他一些電動汽車也使用加熱泵,比如說雷諾Zoe、MINI COOPER SE。但是到目前為止,包括到目前所有其他的特斯拉車型在內(nèi)的絕大多數(shù)電動汽車都使用電阻加熱,即加熱系統(tǒng)通過加熱線圈完成加熱工作,電阻加熱元件有電流通過時會產(chǎn)生熱能,再由通風(fēng)口吹出來加熱室內(nèi)。
這與內(nèi)燃機汽車的暖風(fēng)工作不同,因為內(nèi)燃機會產(chǎn)生大量廢熱能。這些熱能不會驅(qū)動汽車前進,通常是車上廢棄的能量,因此不會影響其他。打開暖風(fēng)時,一些廢熱能會重新用來加熱室內(nèi)。也就是說,在汽油車中運行暖風(fēng)不會浪費任何額外的能量。不過,空調(diào)是一個獨立的系統(tǒng),并且會消耗能量,會減少汽油行駛里程。
而在電動汽車中,廢熱能少得多,因此這種方法并不適用,所以采用電阻進行加熱。換句話說,要產(chǎn)生熱量就需要消耗電池組中的電量,車內(nèi)暖風(fēng)系統(tǒng)比汽油車耗能更多。實際上,無論需不需要,內(nèi)燃機一直在浪費這些熱能,而電動汽車只是加熱室內(nèi)才浪費電能。
大家都知道,電阻加熱系統(tǒng)是100%高效的,其損失的所有電能都將轉(zhuǎn)化為熱量,即1單位電能轉(zhuǎn)化為1單位熱能。現(xiàn)在特斯拉Model Y有了更好的方案——加熱泵,只是將熱能從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方,從能量方面來說比電阻加熱系統(tǒng)更便宜。
本質(zhì)上來說,這里唯一的能量成本是將流體從汽車一邊泵送到另一邊。流體流過熱交換器時從一個地方吸收熱能,然后將熱能留在另一個熱交換器中。在這里,空調(diào)控制系統(tǒng)將暖風(fēng)吹入室內(nèi)。
這些熱能通常來自空氣源(與空調(diào)工作方式相反),但也可能利用汽車產(chǎn)生的廢熱能。加熱泵就挨著電動機,電動機運轉(zhuǎn)起來會非常熱。特斯拉過去曾利用電動機廢熱能,但沒有用來給室內(nèi)供暖。因此,花費1單位能量就會獲得3單位的熱能,并傳遞到室內(nèi)。并不是說熱導(dǎo)效率超過100%而違反熱力學(xué)定律,而是利用電能將熱能轉(zhuǎn)移到需要的地方效率更高。
在寒冷的氣候下,特斯拉Model Y的續(xù)航里程表現(xiàn)已經(jīng)很好了,加熱泵的出現(xiàn)則是一個有益的補充,增加的續(xù)航里程應(yīng)該會超過2公里。