在电动汽车里面如何抛弃PTC？ _电动汽车

01 热泵系统的限制目前所有的新能源车空调系统中主要包含制冷功能和加热功能，制冷基本都采用电动压缩制冷方式，制热方案主要包括 PTC（液体 / 空气）和热泵系统。热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，把蒸发器和冷凝器功能互相对换，改变热量转移方向。热泵系统的类型主要有直接式热泵空调系统、间接式热泵空调系统和补气增焓直接式热泵空调系统等。低温的使用限制一个是室外换热器结霜，另外是 COP 制热能效比是和环境温度强相关的（空调将制冷 / 热循环中产生的制冷 / 热量与制冷 / 热所消耗的功率之比）。行业内的方向是制冷剂的改变和辅助的措施，如下图所示。

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图 1 现有电动汽车空调系统的热泵+PTC 的组合

02 特斯拉的做法特斯拉在 Model Y 的设计中，取消了高压的 PTC（水热的在 Model3 上取消），在 Model Y 上配置了一个低压的 PTC 集成在空调系统鼓风机里面。而车辆热泵系统包括压缩机，机舱冷凝器，机舱蒸发器，机舱鼓风机和冷却器，并且把电池系统、功率电子 PCS+驱动系统和整车的系统回路整合在一起。整个物理结构如下图所示：

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图 2 特斯拉 Model Y 的做法
如下图所示，特斯拉把 12V PTC 也作为热泵系统补充的一个拼图，从成本和产热的功率角度，把 PTC 完全作为了绿叶。

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图 3 Model Y 的热泵系统
在这套系统里面，很惊讶于特斯拉设置的工作模式，这是根据外部的参数进行设定的，整体是比较复杂的，如下图所示，特斯拉划分了 12 种工作模式：
表 1 整车热管理系统的工作模式

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不过核心的划分依据是环境温度和电池的温度，如下图所示：
【在电动汽车里面如何抛弃PTC？】COP=1：热泵系统不工作的，主要是在环境温度很低的时候（-20℃），这里的做法就采用特殊的做法，按照之前处理办法，把驱动系统的做法堵转方式，把压缩机的控制算法改了，把一个电机作为加热器来使用（The control electronics may control the compressor to operate in a lossy mode in which the compressor generates heat）
COP=1~2：温度范围在 -10℃~10℃之间，会启动混合模式，这时候热量有自 12VPTC，然后一部分自热泵
COP>>1：这是热泵高效区，这时候热泵系统是最主要的加热方式

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图 4 热泵 COP 的划分，还有不同的模式设置
实际上这 12 种模式，是车辆进行自己操作的，主要的输入参数包括车主所需要行驶的目的地和路线、环境（温度）、天气（湿度）、车辆的内部参数（包含电池 SOC、Soh、热管理的运行参数）等等，这里面是一个很精致的过程，可能在实验验证环境会有不同工作模式和需求的界定和划分。实际做出来可能不止这么多，或者进行一定程度的简化，这个弄法也只有在上层控制器里面用高算力算完，然后把命令逐个分发下去。

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图 5 热泵的工作模式 1

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图 6 热泵的工作模式 2
而之前电机余热发热的模式，在以上的具体模式中其实也是存在的，就是把压缩机的用法也同样做了迁移，进入了高损耗模式。我觉得，特斯拉这样打透部件的用法，真的是把零部件上逼到了角落里面，你只要有硬件设计和制造的 know how 就可以了，具体怎么用，你别管，我来。按照基本的质保和寿命条款来走，后续处理根据软件的做法来调节。