奥迪Q7 e-tron PHEV热泵的能效分析

2019版的奥迪Q7 e-tron PHEV 百公里耗电为23.4kWh（NEDC），配备的电池系统为17.3kWh，其中可用电量为13.8kWh，纯电续航约56公里。

奥迪Q7的整车热管理架构如下图所示，主要包括制冷剂回路、高温（HT）冷却回路（主要用于冷却发动机）、低温（LT）冷却回路（主要用于冷却动力总成和电池）。需要加热、冷却的对象主要是：电池、发动机、乘员舱、电机及相关的功率器件等。

为保证低温度下的加热效率，以及纯电行驶里程，Q7 e-tron采用了热泵技术。以下分别从冷却和加热的模式来对比下热泵的功效。

冷却模式：

在高温环境下，制冷剂回路负责对乘员舱和动力电池进行冷却，而低温回路用于电机、电控等功率器件的冷却，如下图。为了评估冷却性能，整车先在室外充分放置，以便车内和各零部件达到稳定的温度，然后在环境温度40℃，光照强度为1000W/m^2的环境下开始冷却。

测试的结果如下图，图示温度为仪表板通风口的平均空气温度，可以看出，电池冷却减缓了乘员舱温度下降的速度，电池冷却占用的功率约为 2.3 kW。

加热模式

加热模式的工作状态图如下所示，动力总成部分的余热会作为制冷剂回路低压侧的热源，在高压侧则由冷凝器将热传递给乘员舱制热回路。通常，冷凝器的热量不足支撑乘员舱的加热需求，这时需要PTC加热器工作，PTC加热器的功率为5 kW。

在-10℃的环境下进行测试，对有无热泵参与的结果进行比较，如下图可以看出，具有热泵参与的加热，速度更快也更有效。

进一步来分析在加热模式下，奥迪Q7 e-tron有无热泵的能量流情况。除了热泵外，参与加热的系统包括PTC加热器、制冷剂回路、散热器和HVAC。

在热泵不参与的情况下，电池会提供总计6.3kW的加热功率到驱动总成，其中3.8kW被行车阻力消耗掉，1.7kW则以热量的形式散发到外环境中。乘员舱的加热还需要3.4kW功率用于PTC的加热，也需要由电池系统提供。

在热泵参与的情况下，热泵则会利用动力总成的余热，再从电池中取用2.5kW的加热功率，同样可以为乘员舱提供大约3.4kW的加热。在此情况下，能够为电池节省0.9kW的功耗。

从Q7 e-tron这两个热管理模式结果来看，热泵的能效还是很明显，根据奥迪自己的统计，在全球不同国家和地区的实际使用统计，热泵能够将续航里程（采用Artemis，KUV工况）提高约10%。

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