新能源电动汽车暖风系统工作原理（暖风系统的热源来自哪里）

在寒冷的冬天，当坐在车里吹着暖风的时候，大家有没有想过，暖风的热源是来自哪里呢？

答案就是:大多数车的暖风热源都是来自发动机冷却液，当然也有个别车使用电阻丝加热，以及少量客车和卡车使用单独的烧柴油暖风。我们都知道，当发动机开始运转时，需要燃烧汽油，但是，不是所有的燃烧能都转化为机械能，有很大一部分是被冷却液和排气系统带走了，汽车的暖风系统的热源来自这些余热。

但是，新能源汽车没有了发动机，那么电动汽车的暖风热源来自哪里呢？今天机械财经就给大家介绍一下电动汽车的暖风系统。

燃油车暖风系统

首先我们先回顾一下燃油车的暖风系统热源。

汽车的发动机热效率是比较低的，燃烧产生的能量只有大约30%-40%转化为汽车的机械能，其它的被冷却液，尾气带走。被冷却液带走的热能大约占燃烧热的25-30%。

传统燃油车的暖风系统就是将发动机的冷却系统中的冷却液引到驾驶室的风/水换热器里，当风流经散热器时，高温的水很容易将热量传递给空气，这样吹进驾驶室内的风就是暖风了。

发动机冷却系统原理

如上图所示，为发动机冷却系统原理图，其中我们看到右边的两个分出来的管子，这两根水管就是暖风系统取取水管和回水管。

当取来的比较热的发动机冷却液进入驾驶舱的暖风芯体，驾驶舱内空气在鼓风机的作用下开始一遍遍的循环，并通过暖风芯体将空气加热，这样我们的驾驶舱内就很容易暖和起来了。

冷却液将热量传递给流经暖风芯体的空气后，冷却液温度下降有流回发动机冷却系统，如此往复将发动机的预热变成了驾驶舱内的暖风。传统的燃油车基本都是这个原理，成本低，效果好，还非常节能。

燃油车暖风系统原理图

还有些车增加电热丝作为辅助暖风系统，或者独立的烧油暖风系统，利用尾气的热量的暖风系统等等，因为比较小众化，甚至还处于概念设计阶段，在这里就不一一介绍了。

介绍完传统燃油车的暖风系统，我们再介绍下电动车的暖风系统。

新能源暖风系统

一想到电动车，可能大家很容易想到直接用电阻丝加热空气的暖风系统不就可以了，理论上完全可以，但是几乎没有电动车用电阻丝暖风系统，原因就是电阻丝太费电了。

目前，新能源暖风系统的类别主要是两大类，一个是PTC加热，一个是热泵技术，而PTC加热又分为空气PTC和防冻液PTC

PTC加热器

PTC热敏电阻型加热系统的发热原理比较简单，也比较容易理解，与电阻丝暖风系统类似，都是靠电流通过电阻生热，唯一的区别是电阻的材质。电阻丝是用普通的高阻值的金属丝，而纯电动汽车上用的PTC是一种半导体热敏电阻，PTC是Positive Temperature Coefficient的简称，它的特性是随着温度的升高PTC材料的阻值也会升高，这个特性决定了恒电压情况下，PTC加热器在温度低的时候加热快，而温度上后阻值变大，电流变小，PTC消耗的能量变少，这样就能保持温度相对恒定，相对纯电阻丝加热还会省电。

正是PTC这些优点，目前已被纯电动汽车（尤其是中低端车型）广泛采用。

而PTC加热又分为水暖和风暖。

PTC水暖往往和电机冷却水路并在一起，电动车在行驶过程中随着电机的运转，电机也会发热，这样在行驶的过程中暖风系统可以利用电机的一部分预热，还能省点电。下图是个水暖PTC。

水暖PTC

水暖PTC加热冷却液后，冷却液会流经驾驶室内的暖风热芯，然后就和燃油车的暖风系统差不多了，在鼓风机的作用下将驾驶室内的空气循环起来加热。

风暖PTC就是直接将PTC安装在驾驶室的暖风芯体处，通过鼓风机将车内空气循环起来并通过PTC加热器，直接加热驾驶室内的空气，结构相对简单，不过比起水暖PTC来要费电。

风暖PTC 加热器

鼓风机

PTC加热大多在中低端电动车上被使用，比如帝豪EV，当然中高端的电动车也会使用，比如定位中高端的蔚来ES8依然采用了PTC暖风系统，而且装了两个。再比如Molde3的热管理系统中使用了多组PTC加热器，后期机械财经在介绍电动车热管理系统时会详细介绍特斯拉的热管理系统原理。

虽然PTC相对电阻丝省电很多，但是PTC仍然是电动车上的电耗子。以ES8为例，控制前排的暖风PTC额定功率为5.5千瓦，控制后排的PTC额定功率为3.7千瓦。若两个PTC都以额定功率为车内加热，一个小时就要消耗9.2度电。那么对于动力电池容量为70度的ES8来说，一个小时就相当于消耗了10%几的电能，按照ES8综合工况续航355公里来计算的话，一小时就少了35公里。

所以说PTC是个电耗子，为了能让车主更安心地多在车里吹暖风，很多高端车不得已而采用热泵空调系统技术。

热泵暖风系统

热泵的功能是将低温热源的热能转移到高温热源的，工作原理与空调制冷系统类似，只是热量转移的方向正好相反。空调制冷时，是将室内的热量转移到室外，而热泵制热系统则是将车外的热量转移到车内，就像是把空调外机装在了驾驶室里，把空调装在了驾驶室外。热泵制热系统一般都与空调制冷系统融合在一起，通过阀门控制热量的转移路径。另外，制热时，能有效利用动力电池冷却系统的预热。在这方面类似于传统汽车的暖风系统。

热泵空调在电动汽车领域深度替代趋势已经显现。关于热泵的更深入的探讨，机械财经将会在讲解电动汽车热管理系统时详细介绍。

国外搭载热泵技术已经过5年验证，日产Leaf、丰田普锐斯、宝马i3、高尔夫均已量产装车；国产电动汽车完成热泵装载从0到1突破，荣威Ei5、荣威MARVEL X、长安CS75 PHEV等

与PTC加热器相比，热泵系统的热效率更高，能耗更低，对续航里程的影响相对小一些。但劣势也很明显：结构复杂、成本高、制热速度慢，尤其是在低温条件下，加热效果差。

基于以上，在一些中高端纯电动车，为了保证车厢内的温度，往往采用热泵 PTC的混合模式。在刚起步阶段，由于动力电池冷却系统温度较低时，先开启PTC加热器，待冷却液温度上升以后，再启动热泵制热系统。所以更智能的热泵和PTC耦合技术就孕育而生。

混合热泵及PTC

仍以特斯拉为例子，特斯拉在Model Y的设计中，虽然取消了高压的PTC（水热的在Model3上取消），在Model Y上配置了一个低压的PTC集成在空调系统鼓风机里面。而车辆热泵系统包括压缩机，机舱冷凝器，机舱蒸发器，机舱鼓风机和冷却器，并且把电池系统、功率电子PCS 驱动系统和整车的系统回路整合在一起。

这个系统可以充分利用了电机、电控系统工作产生的热量，与电池、空调形成热管理系统——这套系统有多达15种工作模式（12种制热、3种制冷），特斯拉甚至在管理模块（也就是所谓OCTO阀）上印了一个八爪鱼，表示它也算三头六臂了，这样的设计也让很多电子和汽车工程师表示叹服。

几家新能源暖风系统供货商

好了，讲了很多关于新能源暖风系统的例子，但是仍无法覆盖所有新能源车的暖风系统，比如还有车辆PTC系统使用独立的水循环，不会和电机，电池系统共用一个水泵。

如果大家对PTC还有什么疑问可以找寻相关的供应商聊一聊，目前PTC及热管理相关零件的头部供货商有电装、法雷奥、翰昂、马勒、伟巴斯特、埃贝赫等国际热管理巨头公司。

文末，能看出下面两个方块是什么么？

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