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被马斯克吹上天的Model Y热泵空调，真的是黑科技吗？

AutoLab汽车实验室 2020-04-01 10:19:47

文/田忠朝

很多人，家里明明有冷暖空调，但到了冬天还是用电暖器取暖，问为什么不开空调？

答曰空调费电。

其实这是一个被大家争论了很久的话题：

一台2匹（2kW）的空调与一台2kW的电暖器，到底谁更省电？

很多人选后者，因为空调外机要消耗电能转化为机械能，而电暖器是几乎100%的将电能转化为热能，没有能量浪费，所以电暖器更省电。

但是我要很明确的告诉你，只要温度不是低于-10℃，空调更省电。

因为这两者的制热方式不同，空调是通过热交换（即热泵）的方式，将外界热量压入室内，将室内冷空气排除，与夏天制冷刚好相反；而电暖器是通过PTC（Positive Temperature Coefficient）热敏电阻直接加热冷空气。

简单来说，空调消耗的电能主要用于驱动压缩机和风扇从外界交换热量，单位时间内，一台2匹的空调甚至能交换到6kW的热量，效率是300%；而一台2kW的电暖器只能产生2kW的热量，效率是100%。

再来说说纯电动车空调制热方式

同样的，目前纯电动汽车空调也有这两种制热方式：热泵和PTC。

但主流的还是PTC，低端电动车和一些中高端电动车都在用，依赖电池包电能加热。

例如蔚来ES8甚至装了两台PTC加热器，前排额定功率5.5kW，后排3.7kW。假设两台PTC同时工作的功率为7kW（一般电动车的PTC都有6kW），那么制热一小时就要消耗7度电。

用ES8 电池包70kWh，续航355km来计算，空调每小时就要消耗10%的电量，即续航减少35km。

这也是为什么ES8冬天掉电比ES6快的原因，因为ES6采用了热泵空调。

可能有人想问，那能不能把PTC功率设计小一点，这样省电一点？

不能。因为我国对量产车有一些标准规范，例如，前挡风主驾视野区域要在20分钟内除霜达到80%。这种标准下，PTC功率小于3kW就很难达到要求，特别是对于ES8这种大空间的车来说，PTC功率需要更大。

既然热泵空调这么好为什么主流电动车不采用？

虽然PTC耗电量大，但PTC的优点也很明显，结构简单，成本低，出热快，电动车冬天一开启就能出热风，很多人就喜欢电动车这一点，而燃油车冬天通常要等发动机温度上来了才会有热风。

当然，PTC的优点就是热泵的缺点。

例如成本。国内最早采用热泵空调的是上汽荣威，据上汽工程师透露，荣威Ei5的热泵空调成本早先高达一万多元。

即使现在热泵空调价格已经降到三千元左右了，也依然比PTC贵上千元左右，这是一笔不小的成本。

此外，热泵空调还受温度制约，一般来说，外界温度低于-10℃时（不排除有些中央空调通过增焓技术可以从更低的温度中获取热量），热泵从外界获取热量的效率明显降低，此时空调制热主要还是要靠电辅助加热，即PTC方式。

所以在东北地区，冬天开空调就不划算了，首选暖气，其次是电暖。

那么特斯拉Model Y的热泵技术有何不同？

此前特斯拉从Roadster到最新的Model 3，乘员舱和电池基本上都是采用PTC电加热方案，为什么到Model Y会改为热泵方案？

Youtube上有播客认为，早期特斯拉主要市场在加州本部地区，冬天最冷时也在0℃以上，冬夏续航里程变化不大。但如今特斯拉远销全球，特别是环保意识高的北欧，天气寒冷，PTC制热对电动车续航影响就非常明显。

美国消费者报告在2019年2月测试显示，在室外-20摄氏度左右天气中，Model 3实际跑64英里情况下，掉电121英里。也就是说，在这种气候下，续航要折损近一半。

所以特斯拉不得不考虑采用热效率更高的热泵技术。

此外还有一个原因，每一项技术的应用都是一个成本与功能平衡的结果。此前热泵成本高，结构复杂，PTC自然是性价比之选。但随着Model 3上更多集成技术的实现，例如液冷系统中的superbottle，特斯拉已经有解决一些复杂集成系统的经验和方案了。

事实上这也是Model Y热泵空调的先进之处，相比宝马i3、捷豹I-PACE、奥迪 e-tron、荣威Marvel X、蔚来ES6等热泵车型来说，Model Y在热泵与整车的集成上可能做得更进一步。

什么意思？

前面提到了，热泵在低温下效率会降低甚至失效，但Model　Y的热泵系统对热能的摄取会更精细一些。

简单来说，当外界温度低于阀值时，Model　Y可能只是在启动之前需要PTC加热电池，但车辆运行后就不需要PTC了，此时热泵会从电机、电控、电池包等主要产热部件摄取热量输送到乘员舱，依然高效制热。

这是一个很复杂的组合，需要电脑精确判断PTC与热泵什么时候同时工作，什么时候独立工作，同时不同的工作模式需要不同的管道系统，而Model　Y通过一个8向换向阀就控制各种模式下热量的转移路径。

据说特斯拉甚至还在计划针对风扇，采用类似控制电机的PWM（交流电压）无极调速取代传统的电阻调速，因为电阻会发热消耗电量。

总之，特斯拉就是想通过一切数字化硬件手段，建立一个缜密的“热能产生与回收系统”，基本做到能量自产自销，不向外界宣泄，这才是智能汽车的进化方向。

那么可以想象，当特斯拉攻克了热泵空调低温效率低的问题，会有越来越多的纯电动车企跟进，未来PTC被淘汰是必然的，现在买电动车，在南方使用还无所谓，如果在北方，你就要重点考虑一下空调技术这个影响续航的重要因素了。

END