Подробности о тепловом насосе Tesla увеличивают запас хода электромобилей в зимнее время

Dec 10, 2023

На прошлой неделе Tesla рассказала о некоторых деталях, которые отличают ее систему теплового насоса, которая теперь включена во всю линейку ее автомобилей.

Производитель электромобилей утверждает, что его конструкция хорошо работает в очень холодную погоду, когда другие тепловые насосы не справляются.

В зависимости от конкретной ситуации, утверждает Tesla, ее автомобили могут использовать всего лишь четверть энергии с системой теплового насоса, чем без нее, чтобы поддерживать тепло в салоне. В целом, по словам Теслы, это может привести к снижению потребления энергии во время путешествий в холодную погоду на 20%, хотя неясно, относится ли это конкретно к энергии, потребляемой в салоне.

Tesla ни в коем случае не единственный автопроизводитель, который обнаружил, что тепловые насосы помогают электромобилям снизить запас хода в холодную погоду. Он сопротивлялся этой технологии много лет назад.

До появления теплового насоса у Tesla была стратегия использования отработанного тепла от двигателя и силовой электроники для нагрева аккумулятора, и она заявляла, что увеличила запас хода в холодную погоду без дополнительной сложности теплового насоса. Но компания передумала с тепловым насосом, который дебютировал в модели Y.

тепловой насос Тесла

тепловой насос Тесла

тепловой насос Тесла

Ответ, по-видимому, заключается в том, что они нашли способ сделать сложение менее сложным. Компания разработала так называемый суперколлектор, который объединяет все каналы для хладагента и каналы для хладагента, которые в противном случае могли бы быть отдельными компонентами. Как объясняется в этом видео, вместо того, чтобы перепроектировать контур охлаждающей жидкости, Tesla интегрировала тепловой насос с «октовалпаном», который поворачивается в другое положение в зависимости от режима работы.

Как работают тепловые насосы

В видео Tesla говорится, что тепловые насосы немного похожи на строительные кондиционеры: они переносят тепло из более прохладной среды (внутри) в более теплую среду (снаружи), только наоборот.

В отличие от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, у электромобилей нет двигателя, выделяющего отходящее тепло, которое можно использовать для обогрева салона. Резистивный нагрев, например, используемый в обогревателях, тостерах или фенах, отнимает много энергии за пределами диапазона.

Тепловые насосы перемещают тепло, а не генерируют его, и физика может звучать почти волшебно: тщательно выбранный хладагент переносит тепловую энергию из окружающей среды, когда он сжимается в газ, а затем выделяет тепло, когда он конденсируется обратно в жидкость.

Тепловой и тепловой насос Tesla Model S Plaid

Тепловые насосы являются одним из ключей к уменьшению потери запаса хода электромобилей в холодную погоду из-за такого расчета энергии. По словам Bosch, одного из производителей тепловых насосов, с учетом поступления и отдачи энергии тепловой насос, потребляющий 1 кВт, будет генерировать тепловой эквивалент от 2 до 3 кВт. Mahle, другой поставщик, утверждает, что его тепловой насос может компенсировать 20% потери запаса хода в холодную погоду.

По этому поводу есть некоторые предостережения. Тепловые насосы требуют больших дополнительных затрат и сложности; они могут создавать некоторый шум, который мешает бесшумному использованию электромобиля; и они часто не дают таких быстрых результатов, как резистивный нагрев. Таким образом, владельцы могут увидеть выгоду в эффективности только в длительных поездках — когда они помогут увеличить запас хода и облегчить доступ к следующему зарядному устройству, не жертвуя комфортом в салоне.

Необходимая штука, чтобы избежать зимней депрессивной ситуации.

Все чаще компании приходят к выводу, что компромиссы того стоят. General Motors, например, подчеркнула, что решение включить тепловые насосы во все будущие электромобили GM обусловлено реальными преимуществами.

Существуют новые способы настройки системы, особенно для работы в холодную погоду. Rivian находится в процессе модернизации своей тепловой системы, включив в нее тепловой насос, а в новейших тепловых насосах для моделей Hyundai и Kia тепло, отводимое от множества компонентов привода, помогает превратить жидкий хладагент обратно в газообразное состояние, снижая его нагрузку и повышение энергетической отдачи.

Системы, в которых есть тепловой насос, сочетают его с резистивным обогревом для быстрого устранения запотевания/оттаивания лобового стекла и быстрого обогрева салона по мере необходимости, а затем, когда это возможно, передача эстафеты передается тепловому насосу. Как подчеркивает схема системы Toyota Prius Prime, они могут быть очень сложными.