燃油与电动汽车取暖与制冷原理解析

如题所述

第1个回答  2023-06-05

电动汽车是如何制冷和取暖的

制冷原理(涵盖家用空调)

参考热力学第二定律:热能会从高温物体传导至低温物体。可以理解为低温物体会吸收热能,决定温度高低的核心因素是热能;空气(风)虽然看不见摸不着,但却是事实存在的物质,空气也有吸热与散热的特点,制冷的流程如下。

1:压缩机驱动气态制冷剂运转,目前使用的制冷剂为「R134A·四氟乙烷」;其沸点为零下26.2℃,在绝大多数区域的冬季,四氟乙烷都会是高压的沸腾状态,沸腾的前提是吸收了一定程度的热能。那么把制冷剂通过冷凝器和膨胀阀调整为液态后,将其送入蒸发器会有怎样的变化呢?

2:蒸发器的温度始终在零摄氏度以上,对于制冷剂而言是“很烫”的标准了;于是液态低温制冷剂会快速且大量的从高温的蒸发器上吸收热能,在瞬间即可达到沸腾的标准,蒸发器正是指制冷剂的蒸发。而此时蒸发器的温度就会非常低了,这是制冷系统的最关键一环,蒸发器降温(做好吸热的准备)后,鼓风机才能真正发挥作用。

3:使用冷空调时当然是高温的季节,比如夏季的温度可以达到40℃,这是空气温度的标准,与低温的蒸发器有很大的温差。鼓风机将高温的空气吹向低温的蒸发器时,蒸发器则会吸收空气中的热能,同时也就为空气进行了降温,送入车内就是冷风了。

燃油汽车、电动汽车与家用空调的制冷原理是相同的,区别仅仅是驱动压缩机的动力元的差异。燃油汽车要在发动机启动后才能用冷空调,因其压缩机由内燃机的曲轴带动运转;曲轴是内燃机的动力输出轴,输出的是“扭矩”,所以启动压缩机后会感觉动力明显变差,原因为压缩机的运转阻力损耗了部分扭矩。

电动汽车、插电混动汽车与家用空调均使用「电驱压缩机」,电机与内燃机同属于engine·发动机,燃油汽车的启动系统也是靠电机带动运转。而电机将电能转化为动力的效率非常之高,是内燃机热效率的平均3倍左右;所以使用电机驱动压缩机会比较节能,这就是为什么家用空调会是电空调而不是“油动空调”的原因。

燃油汽车压缩机的带轮是由内燃机带动运转,那么把带轮部分集成小功率的电机,只要通电是不是就能运转了呢?其实区别就是这么简单,只要制冷原理没有颠覆性的变化,区别只有可能是压缩机的驱动力而已。

制热原理

【燃油汽车·废热利用】是制热的原理。内燃机运行中会产生很高的热能,因为每次燃烧产生温度都会远超机体与防冻冷却液的温度,也就是说机体与溶液会吸收热能而不断升温。冷却液通过散热水箱的循环系统可以实现恒温,但温度仍然会在100℃左右,这是个很有价值的温度标准。

燃油汽车会在水冷循环系统中另开出一条管路,开合又阀门来控制;将车内空调调整到暖风标准并打开风机后,阀门开启,高温冷却液流动到暖风水箱中使其升温。此时鼓风机将低温空气吹到高温水箱上,空气吸收其热能升温,送入车内就是所谓的暖风了,制热原理其实很简单。

【家用空调·双重模式】比较特殊。在温度不是非常低的前提下,空调会启动压缩机进行“逆向冷热交换”,也就是将制冷剂循环到外部吸收热能达到沸腾状态,进入内部后调整为液态使其散热而制造暖风。不过这种效果在气温过低的环境中效果比较差,所以空调还会用到“电辅热”。

电子在高电阻的导体中会有很高强度的碰撞,电流的速度是仅次于光速的,延缓其传输的速度则会让“电子流”变成的混乱而撞击,过程中会产生高温。

电辅热就是用这种导体通过电流升温,只有再用鼓风机将冷风吹过后加热成为暖风;其实电水壶、暖手宝、小太阳都是用电热原理,电动汽车也不例外。

【电动汽车·陶瓷加热】是通用标准。电加热系统会通过高电阻的导体升温,但并不是通过鼓风机直接吹导体加温;因为这种汽车还需要对电池组进行加温,尤其是有“电池预热”系统的车辆在充电时就会启动,用车之前会完成电耗最高的加热过程,行驶中的恒温电耗会低很多。

而实现电池组温控的基础方式当然得是防冻冷却液在管路中的流动,所以PTC模块要先像电热水壶一样把冷却液加热到高温标准,之后在水泵的作用下分别流动到暖风水箱和电池组——原理与燃油汽车的水暖系统相同,区别只是燃油车是废热利用,电动汽车是主动式加热,这就是三类汽车冷暖空调系统的区别,其实很简单。

相似回答