현재 많은 전기차가 히트펌프 난방을 사용하고 있습니다. 원리는 에어컨 난방과 동일하며, 전기 에너지는 열을 발생시키는 것이 아니라 열을 전달하는 역할을 합니다. 소비되는 전기 에너지의 1/4이 열 에너지의 1/4 이상을 전달할 수 있으므로 PTC 히터보다 전력 소모가 적습니다.
히트펌프 기술과 에어컨 냉장은 열을 전달하지만, 전기차 난방 공기 소비량은 여전히 에어컨보다 높습니다. 그 이유는 무엇일까요? 사실, 이 문제의 근본 원인은 두 가지입니다.
1, 온도 차이를 조절해야 합니다
인체가 편안함을 느끼는 온도가 섭씨 25도이고, 여름철 차량 외부 온도가 섭씨 40도, 겨울철 차량 외부 온도가 섭씨 0도라고 가정해 보겠습니다.
여름에 차량 내부 온도를 섭씨 25도로 낮추려면 에어컨이 조절해야 하는 온도 차이는 섭씨 15도에 불과합니다. 하지만 겨울에는 에어컨이 차량을 섭씨 25도까지 예열해야 하므로 온도 차이를 최대 25도까지 높여야 하므로 부하가 크게 증가하고 전력 소비량도 자연스럽게 증가합니다.
2, 열전달 효율이 다르다
에어컨을 켜면 열전달 효율이 높아집니다.
여름에는 자동차 에어컨이 자동차 내부의 열을 자동차 외부로 전달하여 자동차를 더 시원하게 만들어줍니다.
에어컨이 작동하면,압축기는 냉매를 고압 가스로 압축합니다.약 70°C의 온도를 유지하다가 앞쪽에 위치한 응축기로 들어갑니다. 여기서 에어컨 팬이 공기를 응축기로 보내 냉매의 열을 빼앗아 냉매의 온도가 약 40°C로 낮아지면서 고압의 액체가 됩니다. 이 액체 냉매는 작은 구멍을 통해 센터 콘솔 아래에 위치한 증발기로 분사됩니다. 증발하면서 많은 열을 흡수한 후, 다음 사이클을 위해 압축기로 들어가 기체 상태로 변합니다.
냉매가 차량 외부로 방출될 때 주변 온도는 섭씨 40도이고 냉매 온도는 섭씨 70도이며 온도 차이는 최대 섭씨 30도에 달합니다. 냉매가 차량 내부에서 열을 흡수할 때 온도는 섭씨 0도보다 낮고 차량 내부 공기와의 온도 차이도 매우 큽니다. 이를 통해 차량 내부 냉매의 열 흡수 효율과 주변 환경과 차량 외부의 열 방출 온도 차이가 매우 크다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 각 열 흡수 또는 열 방출 효율이 높아져 더 많은 전력을 절약할 수 있습니다.
따뜻한 공기를 켜면 열전달 효율이 낮습니다.
따뜻한 공기를 켤 때는 냉장과 정반대 상황이 발생합니다. 고온 고압으로 압축된 기체 냉매는 먼저 차량 내부 열교환기로 들어가 열을 방출합니다. 열이 방출된 후, 냉매는 액체로 변하여 앞쪽 열교환기로 흘러가 증발하면서 주변 환경의 열을 흡수합니다.
겨울철 기온 자체가 매우 낮기 때문에 냉매는 열교환 효율을 높이기 위해 증발 온도를 낮춰야 합니다. 예를 들어, 기온이 0도일 때 냉매는 주변으로부터 충분한 열을 흡수하기 위해 0도 이하로 증발해야 합니다. 이로 인해 추울 때 공기 중 수증기가 결빙되어 열교환기 표면에 달라붙게 되어 열교환 효율이 저하될 뿐만 아니라, 결빙이 심할 경우 열교환기가 완전히 막혀 냉매가 주변으로부터 열을 흡수하지 못하게 됩니다. 이때,에어컨 시스템제상 모드로만 진입할 수 있으며, 압축된 고온 고압 냉매는 다시 차량 외부로 배출되고, 그 열은 다시 서리를 녹이는 데 사용됩니다. 이렇게 하면 열교환 효율이 크게 낮아지고 전력 소비량이 자연스럽게 높아집니다.
따라서 겨울철 기온이 낮을수록 전기차는 따뜻한 공기를 더 많이 사용합니다. 겨울철 낮은 기온과 더불어 배터리 활성도가 감소하고, 주행 거리 감소는 더욱 두드러집니다.
게시 시간: 2024년 3월 9일