前兩天有時間仔細查了一下Model Y的信息，目前看下來100米的線束肯定是做不到了，但是在熱泵和PTC上的使用上，還是非常有特點的。目前看下來，特斯拉在熱管理系統上面，出現了之前驅動系統、充電系統方面相似的協調性，通過調度整車的客艙加熱/散熱需求、電池的加熱/散熱需求和驅動系統的散熱需求，充分利用了空調壓縮機和電機/逆變器的特性，達到了省掉水熱式PTC和高壓電熱式PTC的效果。
第一部分 熱泵系統的限制
目前所有的新能源車空調系統中主要包含製冷功能和加熱功能，製冷基本都採用電動壓縮製冷方式，制熱方案主要包括 PTC（液體/空氣）和熱泵系統。熱泵是一種將低位熱源的熱能轉移到高位熱源的裝置，把蒸發器和冷凝器功能互相對換，改變熱量轉移方向。熱泵系統的類型主要有直接式熱泵空調系統、間接式熱泵空調系統和補氣增焓直接式熱泵空調系統等。低溫的使用限制一個是室外換熱器結霜，另外是COP制熱能效比是和環境溫度強相關的（空調將製冷/熱循環中產生的製冷/熱量與製冷/熱所消耗的功率之比）。行業內的方向是製冷劑的改變和輔助的措施，如下圖所示。
圖1 現有電動汽車空調系統的熱泵+PTC的組合
第二部分 特斯拉的做法
特斯拉在設計中取消了高壓的PTC（水熱的在Model3上取消），在Model Y上配置了一個低壓的PTC集成在空調系統鼓風機裡面。而車輛熱泵系統包括壓縮機，機艙冷凝器，機艙蒸發器，機艙鼓風機和冷卻器，並且把電池系統、功率電子PCS+驅動系統和整車的系統迴路整合在一起。
整個物理結構如下圖所示：
圖2 特斯拉Model Y的做法
如下圖所示，特斯拉把12V PTC也作為熱泵系統補充的一個拼圖，從成本和產熱的功率角度，把PTC完全作為了綠葉。
圖3 Model Y的熱泵系統
在這套系統裡面，我很驚訝於特斯拉設置的工作模式，這是根據外部的參數進行設定的，整體是比較複雜的，如下圖所示，特斯拉劃分了12種工作模式：
表1 整車熱管理系統的工作模式
不過核心的劃分依據是環境溫度和電池的溫度，如下圖所示：
● COP=1：熱泵系統不工作的，主要是在環境溫度很低的時候（-20℃），這裡就採用特殊的方式，按照之前處理辦法，把驅動系統的做法堵轉方式，把壓縮機的控制算法改了，把一個電機作為加熱器來使用。（The control electronics may control the compressor to operate in a lossy mode in which the compressor generates heat）
● COP=1~2：溫度範圍在-10℃~10℃之間，會啟動混合模式，這時候熱量自12V PTC，然後一部分自熱泵
● COP>>1：這是熱泵高效區，這時候熱泵系統是最主要的加熱方式
圖4 熱泵COP的劃分，還有不同的模式設置
實際上這12種模式，是車輛進行自己操作的，主要的輸入參數包括車主所需要行駛的目的地和路線、環境（溫度）、天氣（溼度）、車輛的內部參數（包含電池SOC、Soh、熱管理的運行參數）等等，這裡面是一個很精緻的過程，可能在實驗驗證環境會有不同工作模式和需求的界定及劃分。實際做出來可能不止這麼多，或者進行一定程度的簡化，這個做法也只有在上層控制器裡面用高算力算完，然後把命令逐個分發下去。
圖5 熱泵的工作模式1
圖6 熱泵的工作模式2
而之前電機餘熱發熱的模式，在以上的具體模式中其實也是存在的，就是把壓縮機的用法也同樣做了遷移，進入了高損耗模式。我覺得，特斯拉這樣打透部件的用法，真的是把零部件商逼到了角落裡面，你只要有硬件設計和製造的know how就可以了，具體怎麼用，你別管，我來。按照基本的質保和壽命條款來走，後續處理根據軟件的做法來調節。
圖7 在幾種模式下，壓縮機變身為加熱器
小結：
我覺得從好幾個方面，特斯拉改變了軟件和硬件的關係，改變了車企和供應商的關係，改變了車企內部不同的系統設計的協同的概念，而這種新的組織方式是短期內傳統車企很難跟上的。
作者簡介：朱玉龍，資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師，著有《汽車電子硬件設計》。
圖｜朱玉龍 網絡及相關截圖
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