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被馬斯克吹上天的Model Y熱泵空調，真的是黑科技嗎？

AutoLab >《待分類》

2020.10.23

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文/田忠朝

很多人，家里明明有冷暖空調，但到了冬天還是用電暖器取暖，問為什么不開空調？

答曰空調費電。

其實這是一個被大家爭論了很久的話題：

一臺2匹（2kW）的空調與一臺2kW的電暖器，到底誰更省電？

很多人選后者，因為空調外機要消耗電能轉化為機械能，而電暖器是幾乎100%的將電能轉化為熱能，沒有能量浪費，所以電暖器更省電。

但是我要很明確的告訴你，只要溫度不是低于-10℃，空調更省電。

因為這兩者的制熱方式不同，空調是通過熱交換（即熱泵）的方式，將外界熱量壓入室內，將室內冷空氣排除，與夏天制冷剛好相反；而電暖器是通過PTC（Positive Temperature Coefficient）熱敏電阻直接加熱冷空氣。

簡單來說，空調消耗的電能主要用于驅動壓縮機和風扇從外界交換熱量，單位時間內，一臺2匹的空調甚至能交換到6kW的熱量，效率是300%；而一臺2kW的電暖器只能產(chǎn)生2kW的熱量，效率是100%。

再來說說純電動車空調制熱方式

同樣的，目前純電動汽車空調也有這兩種制熱方式：熱泵和PTC。

但主流的還是PTC，低端電動車和一些中高端電動車都在用，依賴電池包電能加熱。

例如蔚來ES8甚至裝了兩臺PTC加熱器，前排額定功率5.5kW，后排3.7kW。假設兩臺PTC同時工作的功率為7kW（一般電動車的PTC都有6kW），那么制熱一小時就要消耗7度電。

用ES8 電池包70kWh，續(xù)航355km來計算，空調每小時就要消耗10%的電量，即續(xù)航減少35km。

這也是為什么ES8冬天掉電比ES6快的原因，因為ES6采用了熱泵空調。

可能有人想問，那能不能把PTC功率設計小一點，這樣省電一點？

不能。因為我國對量產(chǎn)車有一些標準規(guī)范，例如，前擋風主駕視野區(qū)域要在20分鐘內除霜達到80%。這種標準下，PTC功率小于3kW就很難達到要求，特別是對于ES8這種大空間的車來說，PTC功率需要更大。

既然熱泵空調這么好為什么主流電動車不采用？

雖然PTC耗電量大，但PTC的優(yōu)點也很明顯，結構簡單，成本低，出熱快，電動車冬天一開啟就能出熱風，很多人就喜歡電動車這一點，而燃油車冬天通常要等發(fā)動機溫度上來了才會有熱風。

當然，PTC的優(yōu)點就是熱泵的缺點。

例如成本。國內最早采用熱泵空調的是上汽榮威，據(jù)上汽工程師透露，榮威Ei5的熱泵空調成本早先高達一萬多元。

即使現(xiàn)在熱泵空調價格已經(jīng)降到三千元左右了，也依然比PTC貴上千元左右，這是一筆不小的成本。

此外，熱泵空調還受溫度制約，一般來說，外界溫度低于-10℃時（不排除有些中央空調通過增焓技術可以從更低的溫度中獲取熱量），熱泵從外界獲取熱量的效率明顯降低，此時空調制熱主要還是要靠電輔助加熱，即PTC方式。

所以在東北地區(qū)，冬天開空調就不劃算了，首選暖氣，其次是電暖。

那么特斯拉Model Y的熱泵技術有何不同？

此前特斯拉從Roadster到最新的Model 3，乘員艙和電池基本上都是采用PTC電加熱方案，為什么到Model Y會改為熱泵方案？

Youtube上有播客認為，早期特斯拉主要市場在加州本部地區(qū)，冬天最冷時也在0℃以上，冬夏續(xù)航里程變化不大。但如今特斯拉遠銷全球，特別是環(huán)保意識高的北歐，天氣寒冷，PTC制熱對電動車續(xù)航影響就非常明顯。

美國消費者報告在2019年2月測試顯示，在室外-20攝氏度左右天氣中，Model 3實際跑64英里情況下，掉電121英里。也就是說，在這種氣候下，續(xù)航要折損近一半。

所以特斯拉不得不考慮采用熱效率更高的熱泵技術。

此外還有一個原因，每一項技術的應用都是一個成本與功能平衡的結果。此前熱泵成本高，結構復雜，PTC自然是性價比之選。但隨著Model 3上更多集成技術的實現(xiàn)，例如液冷系統(tǒng)中的superbottle，特斯拉已經(jīng)有解決一些復雜集成系統(tǒng)的經(jīng)驗和方案了。

事實上這也是Model Y熱泵空調的先進之處，相比寶馬i3、捷豹I-PACE、奧迪 e-tron、榮威Marvel X、蔚來ES6等熱泵車型來說，Model Y在熱泵與整車的集成上可能做得更進一步。

什么意思？

前面提到了，熱泵在低溫下效率會降低甚至失效，但Model　Y的熱泵系統(tǒng)對熱能的攝取會更精細一些。

簡單來說，當外界溫度低于閥值時，Model　Y可能只是在啟動之前需要PTC加熱電池，但車輛運行后就不需要PTC了，此時熱泵會從電機、電控、電池包等主要產(chǎn)熱部件攝取熱量輸送到乘員艙，依然高效制熱。

這是一個很復雜的組合，需要電腦精確判斷PTC與熱泵什么時候同時工作，什么時候獨立工作，同時不同的工作模式需要不同的管道系統(tǒng)，而Model　Y通過一個8向換向閥就控制各種模式下熱量的轉移路徑。

據(jù)說特斯拉甚至還在計劃針對風扇，采用類似控制電機的PWM（交流電壓）無極調速取代傳統(tǒng)的電阻調速，因為電阻會發(fā)熱消耗電量。

總之，特斯拉就是想通過一切數(shù)字化硬件手段，建立一個縝密的“熱能產(chǎn)生與回收系統(tǒng)”，基本做到能量自產(chǎn)自銷，不向外界宣泄，這才是智能汽車的進化方向。

那么可以想象，當特斯拉攻克了熱泵空調低溫效率低的問題，會有越來越多的純電動車企跟進，未來PTC被淘汰是必然的，現(xiàn)在買電動車，在南方使用還無所謂，如果在北方，你就要重點考慮一下空調技術這個影響續(xù)航的重要因素了。

END

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