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奧迪Q7 e-tron PHEV熱泵的能效分析

2019-11-07 23:29:28·  來源：知化汽車  
　
2019版的奧迪Q7 e-tron PHEV百公里耗電為23.4kWh（NEDC），配備的電池系統(tǒng)為17.3kWh，其中可用電量為13.8kWh，純電續(xù)航約56公里。奧迪Q7的整車熱管理架構(gòu)如下圖
2019版的奧迪Q7 e-tron PHEV 百公里耗電為23.4kWh（NEDC），配備的電池系統(tǒng)為17.3kWh，其中可用電量為13.8kWh，純電續(xù)航約56公里。
 
奧迪Q7的整車熱管理架構(gòu)如下圖所示，主要包括制冷劑回路、高溫（HT）冷卻回路（主要用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)）、低溫（LT）冷卻回路（主要用于冷卻動(dòng)力總成和電池）。需要加熱、冷卻的對(duì)象主要是：電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、乘員艙、電機(jī)及相關(guān)的功率器件等。
 
 
為保證低溫度下的加熱效率，以及純電行駛里程，Q7 e-tron采用了熱泵技術(shù)。以下分別從冷卻和加熱的模式來對(duì)比下熱泵的功效。

冷卻模式：

在高溫環(huán)境下，制冷劑回路負(fù)責(zé)對(duì)乘員艙和動(dòng)力電池進(jìn)行冷卻，而低溫回路用于電機(jī)、電控等功率器件的冷卻，如下圖。為了評(píng)估冷卻性能，整車先在室外充分放置，以便車內(nèi)和各零部件達(dá)到穩(wěn)定的溫度，然后在環(huán)境溫度40℃，光照強(qiáng)度為1000W/m^2的環(huán)境下開始冷卻。


測(cè)試的結(jié)果如下圖，圖示溫度為儀表板通風(fēng)口的平均空氣溫度，可以看出，電池冷卻減緩了乘員艙溫度下降的速度，電池冷卻占用的功率約為 2.3 kW。


加熱模式

加熱模式的工作狀態(tài)圖如下所示，動(dòng)力總成部分的余熱會(huì)作為制冷劑回路低壓側(cè)的熱源，在高壓側(cè)則由冷凝器將熱傳遞給乘員艙制熱回路。通常，冷凝器的熱量不足支撐乘員艙的加熱需求，這時(shí)需要PTC加熱器工作，PTC加熱器的功率為5 kW。


在-10℃的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，對(duì)有無熱泵參與的結(jié)果進(jìn)行比較，如下圖可以看出，具有熱泵參與的加熱，速度更快也更有效。


進(jìn)一步來分析在加熱模式下，奧迪Q7 e-tron有無熱泵的能量流情況。除了熱泵外，參與加熱的系統(tǒng)包括PTC加熱器、制冷劑回路、散熱器和HVAC。

在熱泵不參與的情況下，電池會(huì)提供總計(jì)6.3kW的加熱功率到驅(qū)動(dòng)總成，其中3.8kW被行車阻力消耗掉，1.7kW則以熱量的形式散發(fā)到外環(huán)境中。乘員艙的加熱還需要3.4kW功率用于PTC的加熱，也需要由電池系統(tǒng)提供。

在熱泵參與的情況下，熱泵則會(huì)利用動(dòng)力總成的余熱，再從電池中取用2.5kW的加熱功率，同樣可以為乘員艙提供大約3.4kW的加熱。在此情況下，能夠?yàn)殡姵毓?jié)省0.9kW的功耗。


從Q7 e-tron這兩個(gè)熱管理模式結(jié)果來看，熱泵的能效還是很明顯，根據(jù)奧迪自己的統(tǒng)計(jì)，在全球不同國家和地區(qū)的實(shí)際使用統(tǒng)計(jì)，熱泵能夠?qū)⒗m(xù)航里程（采用Artemis，KUV工況）提高約10%。


 
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