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)動機)、低溫(LT)冷卻回路(主要用于冷卻動力總成和電池)。需要加熱、冷卻的對象主要是:電池、發(fā)動機、乘員艙、電機及相關的功率器件等。
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。以下分別從冷卻和加熱的模式來對比下熱泵的功效。
冷卻模式:
在高溫環(huán)境下,制冷劑回路負責對乘員艙和動力電池進行冷卻,而低溫回路用于電機、電控等功率器件的冷卻,如下圖。為了評估冷卻性能,整車先在室外充分放置,以便車內(nèi)和各零部件達到穩(wěn)定的溫度,然后在環(huán)境溫度40℃,光照強度為1000W/m^2的環(huán)境下開始冷卻。
測試的結(jié)果如下圖,圖示溫度為儀表板通風口的平均空氣溫度,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,動力總成部分的余熱會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)境下進行測試,對有無熱泵參與的結(jié)果進行比較,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,電池會提供總計6.3kW的加熱功率到驅(qū)動總成,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,熱泵則會利用動力總成的余熱,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,能夠為電池節(jié)省0.9kW的功耗。
從Q7 e-tron這兩個熱管理模式結(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,在全球不同國家和地區(qū)的實際使用統(tǒng)計,熱泵能夠?qū)⒗m(xù)航里程(采用Artemis,KUV工況)提高約10%。