你應該有過這種生活上的經驗,冬天開電暖爐制熱取暖的電費比用空調制熱取暖的高吧?
現在很多空調開一晚上大概也就1度電,而電暖爐開1小時就要差不多1度電了。這是為什麼呢?
電暖爐制熱,無非是靠電流通過電阻絲而産生熱量 ,這個熱量不可能比你輸入的能量大,所以制熱的效率是低于100%的。大概是60%左右。
但空調不一樣,它的工作過程是通過壓縮機壓縮像氟利昂這樣的物質,然後使其液體化,再把液化的氟利昂放到一個容器中,讓它膨脹成為氣體。膨脹的過程會從周圍的空氣中吸熱,這個物理過程中需要做的工作就是壓縮機壓縮氣得昂的過程,但膨脹過程它會從空氣中吸收更多的熱量。
空調的這種制熱方式效率能到300% 以上,能量的輸入不光有壓縮機工作的電能,還有從空氣中吸收的熱能。這就有點像四兩拔千斤的意思了。利用的就是溫差,所以從效率上看,同樣是制造溫差,制冷比制熱效率要高很多,這就是為啥空調比電暖爐要省電。
這個原理也可以用在當前炙手可熱的電動汽車上,現在大部分人不願意買電動汽車的其中一個原因就是續航裡程的焦慮。尤其是在天氣冷的時候或長年高寒冷地區,由于溫度太低锂離子電池裡的帶電粒子運動速度變慢,從而影響了電能的輸出。
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而這體現出來的就是充不滿電,也不能完全放出來電。那要想讓動力電池維持适宜的工作溫度,就有了PTC方案。就是讓電池除了驅動汽車外還要分一部分電能去加熱自己。這樣雖然電能少了,但是續航還是打了折扣。不過溫度到位比完全不加熱可用的電量還是更多。這就可以看出PTC其實就是類似于電暖爐方案,可提高電量但效率不夠高。
比這個厲害的就是類似于空調工作原理的方案,叫熱泵!熱泵是利用壓縮機通過外界吸收熱量,再來反哺電池。雖然熱泵也是用電池驅動的,但從效率上看就比PTC方案的效率高多了。
這裡不要忘了熱泵的工作效率是跟外界有關的。驅動壓縮機雖然電能不變,如果外界的溫度太低,就沒有多少熱量可以給它吸收了,這種情況下工作效率自然會下降,效率可能還不如PTC加熱。
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熱泵方案工作溫度到零下10度左右基本上就帶不動了。而比亞迪的工程師們就想了個方案,比起熱泵方案更高效的。就是從整車熱量的角度去考慮,開發出寬溫域高效熱泵。
這又是什麼呢?就是不要隻去關注外界熱量,而是整台車在運行過程中所産生的熱量!
比方說電機和電控運行産生的廢熱。寬溫域高效熱泵可以把整台車可以利用的廢熱全部利用起來,這樣的效率就高了。
這樣一套方案下來,可以讓電池在零下30度都能有效工作。比亞迪會把這套寬溫域高效熱泵标配在剛發布的E平台3.0,也就是說,以後比亞迪用這套平台所打造的汽車都要比現在的電池效能提高20%左右,為就叫冬天不慫賊拉扛凍。
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光有制熱方案還不夠,還得考慮如何把制造的熱量保留,這個工作也是相當的重要。
動力電池包為了滿足密封和強度要求,整包上殼體和下箱體采用金屬材料制成,金屬的導熱系數較高,低溫工況下散熱嚴重。
針對新能源汽車動力電池包在低溫工況下散熱嚴重導緻溫差較大的問題,為保證電池的工作溫度廠商出盡奇招,部分電池包生産商會通過填充物實現保溫效果,還有的設計了一種電池包保溫層。
在低溫環境下将電池熱量更好地收集起來,使動力電池溫度維持在最佳的工作溫度區間,可以有效地提高新能源汽車動力電池使用性能。
電池包中保溫層布置
電池包内使用的保溫材料除了導熱系數低之外,還需具備阻燃、絕緣、柔軟杠高溫和質量輕等特點。
德耐隆改性耐火隔熱氈複合材料作為電池包的保溫層,德耐隆改性耐火隔熱氈形狀可根據實際需求進行裁剪加工,由于電池包内模組表面形狀不規整,周邊布置有高壓銅排和低壓線束,因此将保溫層仿形粘貼在下箱體和上殼體内壁。
新能源汽車的電池包在低溫工況下的加入保溫層設計,采用德耐隆改性耐火隔熱氈複合材料作為電池包内的保溫材料,通過溫度試驗測試,在-25℃的低溫工況下,裝有保溫層的電池包在降溫速度上明顯比沒有使用保溫材料的要相對減小,對于這個保溫設計方法在電池包内具有較強的适用性, 能夠提高動力電池在低溫環境地區的使用性能。
特性
絕緣電阻:100MΩ(1000v絕緣電阻表)
介電強度:≥2000V/min無擊穿,無閃絡
耐火焰1200℃(5分鐘不燒穿)、無粉化無癢
符合環保标準、在火焰中燃燒時不産生有毒有害氣體
技術指标
産品密度150kg/m³(GB/T5480-2008)
長期服務溫度 -200℃至1200℃ (GB/T17430-1998;ASTM C 447)
壓縮強度(變形10%:≥67kPa;變形25%:≥250kPa)
産品憎水率≥98%(GB/T10299-2011)
導熱系數不高于0.02W/m.k(GB/T10295-2008;ASTM C 447)
加熱線收縮率<2%@650℃(ASTM C 356)
燃燒等級 A級(GB 8624-2012)
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