低温续航衰减是阻碍用户购买新能源车的首要原因之一,而乘员舱制热恰恰是解决这一痛点的关键增量环节。在-15°C低温环境下,CO2(二氧化碳,R744)热泵的制热性能系数(COP)可达2.2,显著高于R1234yf冷媒的1.45,展现出更强的低温制热能力。考虑到乘员舱热管理在整车热管理价值量中占比近六成,且热泵技术能效显著优于PTC,CO2热泵在乘员舱制热场景的需求弹性值得期待。

低温痛点催生制热技术升级

新能源车存在高速续航衰减、低温续航衰减、电池安全、电池耐用性差四大痛点,其根源在于动力系统工作特性与温度强相关。用户调研显示,续航里程不足是未购买新能源车的首要原因。传统燃油车可利用发动机余热为乘员舱制热,而电动车无发动机,必须新增制热系统,这使得乘员舱制热成为热管理的纯增量环节。

在制热技术路线上,目前存在PTC制热与热泵空调两种方案。PTC制热成本低且不受环境温度影响,但能耗高,会严重降低续航里程。热泵空调通过冷媒搬运环境热量,能效系数(COP值)比PTC高出2—3倍,可延长20%以上的续航里程,但管路复杂、成本较高,低温环境下性能受限。

CO2热泵的低温制热优势

在热泵技术演进中,冷媒选择是关键。目前国内主要使用第三代冷媒(R134a),但出于环保因素,其产能与用量将逐步受限;第四代冷媒(R1234yf)则受专利垄断影响。相较之下,二氧化碳(R744)作为冷媒在环保和低温制热性能方面具备优势,代表性车企包括奔驰、大众等。

从制热性能看,在-15°C环境下,CO2热泵的COP值达到2.2,明显优于R1234yf的1.45。这意味着在同等电能消耗下,CO2热泵能搬运更多热量进入乘员舱,有效缓解低温续航衰减问题。以大众ID.4 CROZZ热泵版为例,其冬季续航里程提升效果已在相关研究中得到展示。不过,CO2系统工作压力超过普通制冷剂10倍,对系统耐压升级提出了更高成本要求。

常见问题

CO2热泵与PTC制热相比有何优势?

热泵空调的能效系数(COP值)比PTC高出2—3倍,可延长20%以上的续航里程。在-15°C低温环境下,CO2热泵COP可达2.2,制热效率显著优于PTC的电热转换方式,对冬季续航的改善更为明显。

CO2热泵目前的应用进展如何?

考虑到新车型开发周期和技术储备,CO2热泵搭载进程预计将加速。华为的第三代热管理系统有望使用CO2热泵,其商业验证已完成,目前在做台架测试。长期来看,CO2热泵低温制热效果更佳,有望成为主流技术路线。

CO2热泵的推广面临哪些挑战?

CO2热泵的工作压力超过普通制冷剂10倍,系统耐压升级成本较高。此外,热泵系统本身管路复杂、成本高于PTC,短期内渗透率快速提升受到一定限制。目前国内电车仍以PTC制热为主,热泵系统尚处成长期。