Model Y的热泵系统

Model Y热管理系统在被Munro拆解(如下视频)时，给于了很高的评价，其集成度很高，下面我们来看看热泵系统的专利，一睹真容。

Model Y 的热管理系统(如图1所示)包括车辆热泵回路，电池系统冷却液回路，动力系统冷却液回路，冷却液循环系统和控制单元。热泵系统包括压缩机，机舱冷凝器，机舱蒸发器，机舱鼓风机，制冷器。电池系统冷却回路与电池系统是热相通的，动力系统冷却液回路至少与一个动力系统热相通。控制单元至少根据环境温度、机舱温度、电池系统温度来控制压缩机或机舱鼓风机以efficient mode 或lossy mode运行，其中lossy mode下压缩机产生的热量更多。

图1 Model Y热泵系统

与现有的系统相比，该热管理系统有诸多好处，通过使压缩机或座舱鼓风机运行于lossy mode，压缩机或座舱鼓风机为车内提供热量，而无需通过低效率的高压座舱加热器。压缩机或座舱鼓风机的运行效率依赖于环境温度，电池系统温度，动力系统温度，以及座舱温度。与之前的热泵系统在低温下效率低下相比，当前的热泵系统在低温环境下效率有明显改善。

该系统的冷却回路可以运行与不同的模式：

1、电池系统冷却回路与动力系统冷却回路并联；

2、电池系统冷却回路与动力系统冷却回路串联

3、电池系统冷却回路与动力系统冷却回路部分串联，部分并联

这样可以使用电池的热量或者动力系统的热量来为车内加热，或者利用热泵系统为电池加热或者冷却。

另外可以利用动力系统回路(电机、差减冷却回路和热交换器)的热量给车内或者电池加热。

在结构上，特斯拉采用了一个8向换向阀来实现各种模式的切换(如图2)，其中：

1202：电池系统冷却回路与动力系统冷却回路并联；

1204：电池系统冷却回路与动力系统冷却回路串联

1206：压缩机与循环冷却剂一起用作加热器

1208：热泵通过散热器从周围空气中获取热量。

图2 8向换向阀

热泵系统根据续航里程、电池性能，机舱温度来控制压缩机或者机舱鼓风机运行于efficient mode或者lossy mode，同时其根据加热需求和环境温度来调整热泵系统的效率(如图3)。

图3 不同温度下热泵的COP

COP是制热的能耗比，产生制冷/热与消耗的功能的比值，例如当常用的PTC，即电阻发热，此时其COP不超过1.

从图3来看，在低温环境下，-10℃以下，此时单纯靠压缩机制热，COP=1；

在-10~10℃之间，热量部分来自压缩机，部分来自热泵，COP=1~2；

在10℃以上，完全依靠热泵，此时的COP为1.5~5，也就是说比传统的方式效率高好几倍，对于降低里程焦虑来说，有明显的帮助。

对于目前整车厂还在大量使用PTC而言，特斯拉的方案是值得思考和借鉴，但是技术难度和成本会是掂量的点，对于国产的电动车价格空间有限，以及当前降本增效，可能难以引入，不然也不会考虑小锅炉。