純電動(dòng)車型在近些年迅速發(fā)展的場(chǎng)景是有目共睹的，但要說(shuō)純電動(dòng)車最讓工程師們頭疼，且也是最讓車主們窩心的事情，莫過(guò)于在寒冷環(huán)境下用車?yán)m(xù)航打折的問(wèn)題了。為了緩解這樣的尷尬場(chǎng)面，工程師們苦思冥想終于決定將熱泵空調(diào)搬到純電車型上，在各家車企給出的不同解決方案中，特斯拉的熱泵空調(diào)方案無(wú)疑是較早一批投入量產(chǎn)使用，且也是迄今為止較為有效的設(shè)計(jì)。

什么是熱泵空調(diào)？

(資料圖片)

從整體的框架結(jié)構(gòu)來(lái)看，特斯拉工程師設(shè)計(jì)的熱泵空調(diào)方案覆蓋面非常廣，從純電動(dòng)車型的電池、電機(jī)和電控系統(tǒng)，到負(fù)責(zé)為座艙調(diào)節(jié)溫度且為前擋風(fēng)除霜的空調(diào)系統(tǒng)，可以說(shuō)這是一套較為完備的熱管理系統(tǒng)。

可能很多人對(duì)熱泵空調(diào)并不是特別了解，那么首先我們來(lái)聊聊它的工作原理。熱泵空調(diào)主要是利用冷媒介質(zhì)在氣態(tài)和液態(tài)來(lái)回轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，根據(jù)其蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱的原理，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷和加熱的最終目的。

在熱泵空調(diào)大批量裝車以前，因?yàn)椴荒芟袢加蛙嚹菢永冒l(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱為乘員供暖，所以在純電動(dòng)車型上常用的是PTC空調(diào)，它的制熱原理是通過(guò)給熱敏電阻通電，讓電阻產(chǎn)生熱量為座艙內(nèi)部的乘員供暖。通俗點(diǎn)說(shuō)就是為熱敏電阻通多少電，它就能為乘員提供多少熱量，相對(duì)而言熱泵空調(diào)可以從外界的空氣獲取熱量，在耗電量方面比PTC空調(diào)更低些。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，PTC空調(diào)更像是在緊鄰河邊的低洼處挖出一道蓄水池，蓄水的時(shí)候只需要將堤岸鑿出一道缺口，那么河水就會(huì)根據(jù)地心引力向下流的原理，不需要借助其它工具就能灌滿整個(gè)蓄水池，但在這個(gè)過(guò)程中要耗費(fèi)很多人力，去實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄水量的情況并及時(shí)去填堵缺口，同時(shí)還要實(shí)時(shí)觀察堤岸缺口是否會(huì)有被沖垮的風(fēng)險(xiǎn)。

熱泵空調(diào)，更像是在距離河邊較遠(yuǎn)的高地挖出一道蓄水池，想要為其灌滿河水就需要借助水泵、水管等工具，這樣才能讓河水從低處向高處流動(dòng)，最終灌滿整個(gè)蓄水池，整個(gè)過(guò)程中不需要浪費(fèi)過(guò)多的人力去實(shí)時(shí)監(jiān)控，雖然使用的工具相對(duì)多了些，但是綜合來(lái)看會(huì)節(jié)省許多人力和精力。

其實(shí)從這個(gè)舉例也可以看出，熱泵空調(diào)因?yàn)槭褂昧烁嗟牧悴考浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)更加復(fù)雜些，所以直接體現(xiàn)的是在成本方面會(huì)更高一些，這也是當(dāng)下不少純電動(dòng)車型仍在用PTC空調(diào)方案的原因之一。

特斯拉的熱泵空調(diào)優(yōu)勢(shì)在哪？

特斯拉工程師研發(fā)的熱泵空調(diào)，在結(jié)構(gòu)和布局方面要比市場(chǎng)中的競(jìng)品稍微復(fù)雜些。以特斯拉Model Y車型為例，它所搭載的熱泵空調(diào)就包括有9條冷媒介質(zhì)循環(huán)管路，這9條管路不僅在布局上錯(cuò)綜復(fù)雜，同時(shí)在不同用車場(chǎng)景下冷媒介質(zhì)的流動(dòng)途徑也不相同。

為了能夠滿足乘員的用車需求，精準(zhǔn)的控制冷媒介質(zhì)流動(dòng)方向是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，所以特斯拉工程師們就把9條管路交匯在一起，在交匯的中心點(diǎn)裝配一個(gè)八通閥，使用這項(xiàng)裝置來(lái)控制冷媒介質(zhì)該流向哪個(gè)方向。

除此之外，特斯拉工程師設(shè)計(jì)的熱泵空調(diào)，同時(shí)還由蒸發(fā)箱、冷凝器、蒸發(fā)箱散熱器、冷凝器換熱器、蓄液器、水泵和散熱水箱等結(jié)構(gòu)組成，在八通閥的控制下根據(jù)不同的用車場(chǎng)景，就可以讓空調(diào)實(shí)現(xiàn)共12種制熱模式和3種制冷模式。

除了能夠?qū)崿F(xiàn)以比PTC空調(diào)更低的消耗電量，借助車外空氣中的熱量做到為電池組保暖、除霜、除霧和為座艙供暖等基礎(chǔ)的加熱功能外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)等零部件在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量，也會(huì)為以上功能奉獻(xiàn)出自己的一份余熱。

不過(guò)值得注意的是，特斯拉研發(fā)的熱泵空調(diào)也會(huì)受到車外環(huán)境溫度的限制，在溫度低于零下十度的場(chǎng)景因?yàn)榭諝庵械臒崃繒?huì)相應(yīng)減少，所以熱泵空調(diào)從環(huán)境中汲取的熱量也會(huì)隨之減少，不過(guò)零下十度這個(gè)門(mén)檻也能滿足大部分國(guó)內(nèi)的用車場(chǎng)景了。

在這種極寒的環(huán)境中，如果用完車將車輛停放在停車位上，因?yàn)殚_(kāi)車的路途中打開(kāi)了空調(diào)制熱模式，座艙內(nèi)部還是有一定熱量存在的，熱泵空調(diào)會(huì)將座艙內(nèi)部的熱量進(jìn)行回收，把熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)為電池組保暖保溫。

在車輛充電的時(shí)候，因?yàn)樘厮估某錁豆β氏鄬?duì)較大，所以車輛的電池組等零部件也會(huì)產(chǎn)生一定熱量，而且產(chǎn)生的熱量比普通車輛要稍大些，此時(shí)熱泵空調(diào)便會(huì)開(kāi)啟超充模式下的散熱行為，將這些熱量及時(shí)向外散出。

寫(xiě)在最后：

特斯拉工程師研發(fā)的熱泵空調(diào)，其實(shí)就是囊括電池、電機(jī)和電控等系統(tǒng)于一體的熱管理系統(tǒng)。不過(guò)這套熱管理系統(tǒng)的功能比較全面，不僅能夠利用車外環(huán)境的熱量為車輛提供加熱模式，甚至還能在用完車后把座艙內(nèi)部的余熱回收，這樣的設(shè)計(jì)思路可謂是有效利用了全車內(nèi)外的熱量，在盡可能減少使用電池組電量的情況下，去解決純電動(dòng)車型在寒冷環(huán)境續(xù)航打折的問(wèn)題。