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趣头条：冷科技 特斯拉吹爆的热泵有何奥秘？( 二 )


特斯拉发布的这项技术就是一套基于热泵的空调系统 ， 想要了解这套系统 ， 你得先了解热泵空调的相关原理 。
趣头条：冷科技 特斯拉吹爆的热泵有何奥秘？
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『汽车热泵空调系统结构图』
理论上讲 ， 热泵是一种将低位热源的热能强制转移到高位热源的空调装置 。 你可以将其理解为水泵的原理 。 春天到了 ， 我们会把处于低位的河水通过管道在水泵的作用下抽到田间地头 。 热泵也是如此 ， 它是热量的“搬运工” ， 可以把低温“物体”（包括气体、液体）的热量吸收出来传递到工质内 ， 再通过系统内对工质的压缩使其升温 ， 最终将高温工质通过冷凝器和车内空气进行换热 ， 实现暖风的功能 。 （夏天通过改变热转换的方向 ， 从乘员舱吸收热量进行制冷 。 ）整个过程中 ， 电池的电能只应用在“搬运”热量上 ， 从而达到省电的初衷 。
『叁』特斯拉并不是第一个吃螃蟹的人
热泵空调有这样的优势 ， 传统车企们自然不会视而不见 ， 尤其是外国品牌 ， 它们大概已经有了5-8年的积累和实际验证 。
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比如日产的Leaf、丰田的普锐斯以及宝马的i系列车型等 。 国产品牌则是在近几年开始发力 ， 上汽集团和长安应用的较多 ， 比如上汽的荣威Ei5等车型都应用了热泵空调 。 特斯拉虽然大力宣传自己的热泵技术 ， 但在之前的Model 3或者更早的车型都是传统的PTC技术 ， 这次的Model Y是特斯拉品牌第一款搭载热泵技术的车型 。
从这些已经搭载热泵技术的车型上 ， 我们可以更进一步看到热泵技术实际应用的样子 。 整个系统由四个核心零部件组成 ， 分别是：电动压缩机、四通换向阀、换热器和电子膨胀阀 。 它的工作过程可以用下面这张图进行说明 。
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除了特斯拉之外 ， 都是应用这这种热泵空调的方案 。 可以看到 ， 其热源就是来自环境的热量 ， 那么可想而知 ， 热泵空调是和环境温度息息相关的 。 如果外界气温过低（低于0℃） ， 可能会造成进气格栅位置的换热器被冰霜覆盖的情况 ， 因此影响对外界热量的吸收 ， 从而导致热泵空调换热销量变低 。 因此目前实际装车时 ， 还会加入小部分的PTC ， 作为辅助加热器 。

『肆』高度整合的特斯拉热泵技术
特斯拉的新专利也是属于热泵+PTC辅助 。 特斯拉为Model Y的热泵系统加入了额外的PTC加热器 ， 这个PTC加热器采用了和传统燃油车相同的12V电压 ， 同时Model Y也单独配置了一个12V的蓄电池 。 这个PTC相对来说功率和成本都很低 ， 完全处于辅助角色 。
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『特斯拉热泵系统图』
除了PTC辅助 ， 特斯拉热泵技术另外一个也是最大的特点在于热源的高度整合和强大的软件性能 。 从下面的专利图可以清楚说明 。
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我们可以看到 ， 特斯拉热泵系统将两部分进行了融合 ， 一个是传统的热泵系统 ， 其热源来自于外界空气；第二部分是动力电池系统、驱动系统（包括电机和传统系统）以及PCS功率电子产生的余热 ， 整套系统依靠八通换向阀进行复杂的热量汲取 。 以此提高热泵空调总体的效率 。
一般情况的汽车热泵系统采用四通换向阀 ， 来满足环境热源和成员舱的热交换 ， 而特斯拉因为整合了更多的热源 ， 所以采用了更为复杂的八通阀 。


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