作為代替電動汽車(BEV/PHEV等)空調系統 (主要為暖風)用高電壓PTC(Positive Temperature Coefficient)加熱器的技術,熱泵系統的開發正在不 斷髮展。近年來,增加續航裡程成為BEV等電動汽 車面臨的最重要課題,這就要求改善熱損失以減少 對動力電池剩餘電量造成的巨大影響。其中,BEV 空調系統被認為是決定續航裡程的核心領域,為改善使用空調導致的電池消耗量增加和續航裡程下降的新技術提案趨於活躍。
BEV/PHEV等廣泛裝配的高電壓PTC加熱器與低溫時的環境變化無關,可在一定功率下確保快速加熱,但電池耗電量較大。在此背景下,為改善熱損失最大的加熱導致的電池剩餘量下降,熱泵系統的使用近年來尤為引人關注。採用熱泵將大氣熱作為製冷劑提高暖風能源效率的方式,正在以沒有發 動機(熱源)的BEV為主擴大裝配。電動汽車用熱泵系 統在2010年的豐田Prius PHV(基於第3代Prius)上採 用,2014年還在日產Leaf上採用。之後,歐、美、 韓系汽車製造商為了採用該系統,也在加快開發。 但是,熱泵系統的問題在於不易從大氣回收熱量, 並且在低溫狀態下性能下降,為了克服上述難題,對電動壓縮機進行了改良,並開發出從電動零部件 回收餘熱的技術等。電裝與豐田自動織機針對2017 年2月在日本上市的新款豐田Prius PHV(基於第4代 Prius)共同開發了新型熱泵系統,該系統裝配帶氣體 噴射(氣體注入)功能的壓縮機。作為量產車的豐田 Prius PHV裝配該系統尚屬全球首次。通過引進新 型壓縮機,在零度以下使用暖風時,可以控制發動機的啟動。即使如此,在零度以下暖風性能也會下降,引進帶氣體噴射功能的壓縮機可以進行改善。通過採用氣體注入技術,同時提高吸收大氣熱量的效率和壓縮時製冷劑的密度,進而提升能量效率,與高電壓PTC加熱器相比,最多可削減60%的耗電量。
另外,2016年3月在韓國投放的現代汽車IONIQ Electric裝配了翰昂(Hanon Systems)開發的、應用餘熱回收的熱泵系統。是從驅動電機、逆變器等 車載電氣零部件收集餘熱並將其用於暖風的技術。 藉助該技術,與以前的高電壓PTC加熱器相比, 可削減30~60%的耗電量,最多可增加兩成的續航 裡程。此外,博世2016年發布了基於增加25%續航 裡程的熱泵系統的熱管理系統Intelligent Thermal Management for Electric Vehicle。今後打算向全 球整車製造商擴大投放的BEV進行配套。
▽豐田新款Prius PHV量產車採用了使用世界首款新型電動壓 縮機的熱泵系統
・2017年2月,電裝與豐田自動織機針對新款Prius PHV共同研發的帶氣體噴射功能的電動壓縮機式熱泵系統面世。
・與現有的PTC加熱器供應暖風相比,可減少60%的耗電量。
選自《FOURIN世界汽車技術調查月報》。