2022年新能源汽車熱管理技術(shù)專題研究

1、2022年新能源汽車熱管理技術(shù)專題研究一、新能源車熱管理功能架構(gòu)及趨勢新能源車熱管理系統(tǒng)技術(shù)迭代的目的在于實(shí)現(xiàn)各回路熱量與冷量需求的內(nèi)部匹配，能耗最優(yōu)，降低電 池能耗實(shí)現(xiàn)制冷與制熱功能；純電動(dòng)車型的熱管理回路主要包括汽車空調(diào)回路（駕駛艙熱管理回路）、電 池?zé)峁芾砘芈罚姍C(jī)熱管理回路。其中，空調(diào)制暖回路可以通過 PTC 或熱泵產(chǎn)生熱量、空調(diào)制冷回路可以 產(chǎn)生冷量；電池?zé)峁芾砘芈房僧a(chǎn)生熱量，但在不同情況下既需要被制冷又需要被制熱；電機(jī)熱管理回路可 產(chǎn)生熱量，主要需要被制冷。如果我們按照熱量與冷量的供給和需求角度去劃分各個(gè)回路： 熱量供給方：空調(diào)制暖回路、電池?zé)峁芾砘芈?、電機(jī)（或電驅(qū)動(dòng)）熱管理回路；

2、 冷量供給方：空調(diào)制冷回路； 熱量需求方：駕駛艙、電池?zé)峁芾砘芈罚?冷量需求方：駕駛艙、電池?zé)峁芾砘芈?、電機(jī)熱管理回路。熱管理系統(tǒng)升級可提升新能源汽車整車?yán)m(xù)航里程和車主駕駛體驗(yàn)。1）高效的熱管理技術(shù)能夠降低整 車能耗，在不增加動(dòng)力電池容量的情況下提升續(xù)航里程。同時(shí)，汽車空調(diào)系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié) PTC 功率或者 熱泵功率保持汽車座艙恒溫，使得乘客體感溫度舒適；2）通過對熱管理回路結(jié)構(gòu)差異、零部件增減量拆 分來看，新能源車熱管理系統(tǒng)單車價(jià)值量可達(dá) 5000-10000 元（含熱泵），顯著高于傳統(tǒng)燃油車一般不高于 2500 元的價(jià)值量。隨著熱管理技術(shù)、集成化程度、冷媒介質(zhì)等解決方案升級，有望驅(qū)動(dòng)熱管理

3、單車價(jià)值量 提升。通過分析梳理熱管理技術(shù)解決方案迭代變化歷史，我們發(fā)現(xiàn)行業(yè)在加速成長期具備二大特征： 第一，目前國內(nèi)主流主機(jī)廠已完成熱管理基本功能實(shí)現(xiàn)，但熱管理技術(shù)仍在不斷創(chuàng)新和迭代。通過梳理特 斯拉、豐田等強(qiáng)勢主機(jī)廠和三花、銀輪等熱管理廠商的技術(shù)路線，我們認(rèn)為熱泵空調(diào)及集成控制等技術(shù)迭 代方向明確。目前，領(lǐng)先的主機(jī)廠的電機(jī)熱管理、電池?zé)峁芾砗妥摕峁芾砭蜒苌隽说诙?、三代?術(shù)，且每一代技術(shù)對于軟件和硬件的集成要求都更高。以電機(jī)熱管理的主動(dòng)液冷技術(shù)為例，為了快速冷卻 電機(jī)，車載電腦需要根據(jù)預(yù)設(shè)程序調(diào)節(jié)回路中冷卻液流量大小，并可根據(jù)電池包熱量決定是否通過四通閥 將電池回路和電機(jī)回路進(jìn)行串聯(lián)

4、，以實(shí)現(xiàn)更高效的集成熱管理控制。我們認(rèn)為，新能源汽車熱管理方案的 技術(shù)趨勢是通過集成或改變各回路的連接方式等方式，實(shí)現(xiàn)各熱管理回路內(nèi)部能耗最優(yōu)，盡可能減少對于 電池能耗的依賴。第二，主機(jī)廠主導(dǎo)熱管理解決方案開發(fā)，定制化特征顯著；政策層面無明確熱管理技術(shù)路線指引；通 過整理工信部、市場監(jiān)管總局等監(jiān)管部門的政策，我們發(fā)現(xiàn)國家政策對技術(shù)指引較少，主要聚焦于新能源 整車及電池安全上。目前，國家多部門先后出臺政策以防控電池在極端情況下發(fā)生自燃、爆炸現(xiàn)象。但是， 并沒有對具體熱管理技術(shù)路線做出指引要求。以熱泵技術(shù)為例，目前歐洲等國出于環(huán)保要求禁止使用 R134a， 但并沒有確定未來進(jìn)一步的冷媒路線（CO2

5、 或 R1234yf）。在熱管理技術(shù)層面，特斯拉在 Model S/X/3/Y 四款車型中先后迭代出了 3 個(gè)版本的技術(shù)路線；分別在 電機(jī)余熱回收、大型集成式控制閥、電機(jī)堵轉(zhuǎn)技術(shù)、整車熱管理標(biāo)定和智能熱管理算法方面擁有極強(qiáng)的技 術(shù)積累。通過比較特斯拉和國內(nèi)各家主機(jī)廠商技術(shù)差異，我們認(rèn)為以 Model Y 為代表的特斯拉第三代技術(shù) 在能耗管理和熱控制方面具有卓越的優(yōu)勢。相較之下，國內(nèi)主機(jī)廠和熱管理廠商仍停留在電機(jī)余熱回收階 段（特斯拉第一代技術(shù)），2021 年熱泵滲透率僅約二成，尚未大規(guī)模量產(chǎn)大型集成式控制和智能熱管理算 法等解決方案。特斯拉 Model Y 是新能源車熱管理技術(shù)集大成者。201

6、0-2019 年新能源純電動(dòng)熱管理技術(shù)仍然處于實(shí)現(xiàn)基 本功能階段，技術(shù)仍在頻繁迭代（集成化），同時(shí)類似于冷媒技術(shù)升級等技術(shù)趨勢尚未明確，行業(yè)競爭格局尚未 完全定型（各供應(yīng)商基于自身優(yōu)勢產(chǎn)品逐步擴(kuò)展熱管理其余環(huán)節(jié)產(chǎn)品）。2020 年特斯拉 Model Y 開辟了新能源 車熱管理解決方案新標(biāo)桿，2021 年比亞迪及華為等跟進(jìn)推出新型高效解決方案，對于其技術(shù)路線的分析有助于 梳理技術(shù)發(fā)展路徑以及前瞻預(yù)判技術(shù)趨勢： 1） 技術(shù)特點(diǎn)一：大型集成式八通閥。將熱泵空調(diào)系統(tǒng)和電機(jī)、電池?zé)峁芾砘芈穭?dòng)態(tài)地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn) 電機(jī)余熱回收，減少管路用量，節(jié)能降本； 2） 技術(shù)特點(diǎn)二：采用 R1234yf 冷媒的多功能

7、熱泵?；?R1234yf 的熱泵通過回收熱管理回路中的余熱，同時(shí)輔以低電壓加熱器并采用冷媒再循環(huán)技術(shù)，加強(qiáng)了低溫環(huán)境下熱管理回路的制熱量和制熱效率， 提升續(xù)航，改善車主體驗(yàn)； 3） 技術(shù)特點(diǎn)三：電機(jī)油冷。在 Model 3 的系統(tǒng)中，特斯拉加入油冷模塊來輔助冷卻，大幅提高熱管理效率， 滿足電機(jī)的高功率運(yùn)行的冷卻要求。二、新能源車熱管理 1.0 技術(shù)架構(gòu)核心觀點(diǎn)：為了更好地了解特斯拉的技術(shù)迭代以及集成度較高的熱管理技術(shù)，我們首先介紹最基礎(chǔ)的 新能源純電動(dòng)熱管理回路。一般而言，新能源純電動(dòng)整車熱管理系統(tǒng)可以分為汽車空調(diào)回路、電池?zé)峁芾?回路和電機(jī)熱管理回路。其中，電池?zé)峁芑芈饭r溫度適中一般需要

8、維持在 20-35，該回路可產(chǎn)生熱量， 在夏天和冬天分別有制冷和制熱需求；汽車空調(diào)回路工況溫度一般在 18-30，可制熱與制冷；電機(jī)熱管 理回路正常工況溫度最高可達(dá) 60-80，該回路可產(chǎn)生熱量，只有制冷需求。2.1 功能原理及結(jié)構(gòu)組成在基本的熱管理架構(gòu)中，空調(diào)、電池和電機(jī)三大回路相互并聯(lián)并獨(dú)立，冷卻液不會(huì)出現(xiàn)跨回路流動(dòng)的現(xiàn)象。 以國內(nèi)某新勢力車企第一代熱管理回路為例，電機(jī)回路并聯(lián)在整個(gè)熱管理回路的外側(cè)；電池回路和汽車空調(diào)回 路相互并聯(lián)，并通過 chiller 進(jìn)行冷媒和冷卻液的熱交換；汽車空調(diào)回路內(nèi)部，制冷和制熱功能回路又相互并聯(lián)。2.1.1 乘客艙空調(diào)回路制冷路徑：電動(dòng)壓縮機(jī) 7冷凝器 8

9、（電子風(fēng)扇 24）三通閥 9電子膨脹閥 10蒸發(fā)器 11三通閥 12壓縮機(jī) 7制熱路徑：電子水泵 20W-PTC 21 暖風(fēng)芯體 22膨脹水壺 23電子水泵 20汽車空調(diào)回路被分為空調(diào)制冷回路和空調(diào)制熱回路?？照{(diào)制冷回路通過電子膨脹閥+Chiller 和電池回 路并聯(lián)，空調(diào)制暖回路則完全獨(dú)立。 當(dāng)座艙需要制冷時(shí)：制冷回路中的壓縮機(jī)會(huì)開始工作，并將高壓氣態(tài)冷媒（R134a、R1234yf 等）輸送至冷 凝器中轉(zhuǎn)化為高壓液態(tài)冷媒，冷媒在冷凝器出由氣態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)，實(shí)現(xiàn)放熱，由電子風(fēng)扇將熱量吹走，之后冷 媒經(jīng)三通閥（9）抵達(dá)電子膨脹閥（10）節(jié)流，并在蒸發(fā)器（11）處由液態(tài)轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，同時(shí)吸收周圍環(huán)境

10、熱量， 開始制冷，同時(shí)，緊貼蒸發(fā)器上的鼓風(fēng)機(jī)（24）開始工作，并將蒸發(fā)器附近的冷風(fēng)打入座艙進(jìn)行制冷。最后冷 媒從蒸發(fā)器流出，經(jīng)由三通閥（12）返回壓縮機(jī)，完成循環(huán)。 當(dāng)座艙需要加熱時(shí)：此時(shí)制暖回路中的 W-PTC（水冷-PTC）開始工作，冷卻液從電子水泵出發(fā)，經(jīng) W-PTC 加熱后抵達(dá)暖風(fēng)芯體，并在暖風(fēng)芯體中向座艙吹出熱風(fēng)，之后經(jīng)水箱重新回到電子水泵，完成循環(huán)。2.1.2 電池?zé)峁芾砘芈防鋮s路徑：電子水泵 17電池水冷板 19Chiller14（右側(cè)）低溫水箱 15W-PTC 16（關(guān)閉狀態(tài)） 電子水泵 17；電子膨脹閥 13（冷媒回路導(dǎo)通）Chiller14（左側(cè)）加熱路徑：電子水泵 17電

11、池水冷板 19Chiller14（關(guān)閉狀態(tài)）低溫水箱 15W-PTC 16（加熱狀 態(tài)）電子水泵 17當(dāng)電池需要冷卻時(shí)：汽車空調(diào)制冷回路開始工作，并且三通閥右側(cè)閥口會(huì)打開，電子膨脹閥 13 調(diào)節(jié) 經(jīng)過 Chiller 冷媒流量大小，降低 Chiller 溫度，此時(shí) W-PTC 處于工作停止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)低溫冷卻液會(huì)從電子 水泵出發(fā)流經(jīng)水冷板，帶走電池產(chǎn)生的熱量，之后抵達(dá) Chiller 并再次降溫，之后冷卻液經(jīng)水箱、停止工作 的 W-PTC 后重新返回電子水泵，完成回路循環(huán)。 當(dāng)電池需要加熱時(shí)：空調(diào)回路中的三通閥關(guān)閉右側(cè)閥口，使得熱交換器 Chiller 保持常溫，同時(shí)回路中 的制熱部件 W-PT

12、C 開始工作；經(jīng) PTC 加熱的冷卻液從電子水泵出發(fā)，抵達(dá)電池水冷板并加熱電池，隨后 經(jīng)過 Chiller、水箱后抵達(dá) W-PTC 并再次加熱，并最終回到電子水泵，完成回路的循環(huán)；2.1.3 電機(jī)熱管理回路冷卻路徑：電子水泵 6低溫散熱器 1DC/DC2IPU3電機(jī) 4膨脹水壺 5電子水泵 6當(dāng)電機(jī)需要冷卻時(shí)，高溫冷卻液從電子水泵出發(fā)，抵達(dá)低溫散熱器進(jìn)行降溫，之后溫度較低的冷卻液 流經(jīng) DC/DC、IPU、電機(jī)并帶走功率部件的熱量；高溫冷卻液隨后通過水箱回到電子水泵，完成回路循環(huán)。2.2 Model S 熱管理解決方案2.2.1 功能及組成特斯拉第一代熱管理技術(shù)路線應(yīng)用在 Mode S/X 上

13、，和國內(nèi)各家廠商一樣把整車熱管理分成電池、電 機(jī)和汽車空調(diào)三大管理回路。其中，Model S 回路有 4 大功能：電池冷卻、電池加熱、座艙熱管理、電機(jī) 電控冷卻。從熱功能元件來看，整車是電池冷卻器+空冷 PTC（chiller+A-PTC）的雙能系統(tǒng)，可以通過 PTC 和電機(jī)余熱的方式給座艙和電池包加熱。第一代熱管理技術(shù)路線相對通用基礎(chǔ)方案的變化主要體現(xiàn)在： 第一，通過新增四通閥實(shí)現(xiàn)了電機(jī)熱管理回路和電池?zé)峁芾砘芈返拇?lián)，也就是引入了電機(jī)余熱回收 功能，實(shí)現(xiàn)將電機(jī)多余熱量導(dǎo)入電池回路功能； 第二，采用了兩組冷凝器+電子風(fēng)扇的組合，其考慮主要是高端車駕駛艙溫度控制及保障舒適性； 第三，其空調(diào)制暖

14、回路采用一個(gè)集成的 A-PTC+蒸發(fā)器。汽車空調(diào)回路分析制熱路徑：A-PTC（風(fēng)冷 PTC）16鼓風(fēng)機(jī) 17座艙制冷路徑：壓縮機(jī) 9冷凝器 10（電子風(fēng)扇 11）冷凝器 12（電子風(fēng)扇 13）熱力膨脹閥 14（打開） 蒸發(fā)器 15壓縮機(jī) 9汽車空調(diào)主要為座艙加熱或者冷卻。當(dāng)座艙需要加熱時(shí)，此時(shí)回路不循環(huán)，壓縮機(jī)不工作，A-PTC 通 電并放熱，緊貼 A-PTC 的鼓風(fēng)機(jī)（回路中未畫出）將外部風(fēng)吹至 A-PTC 上，經(jīng)加熱后吹出熱風(fēng)至座艙內(nèi)。 當(dāng)座艙需要冷卻時(shí)，此時(shí) A-PTC 不工作，冷媒經(jīng)壓縮機(jī)抵達(dá)蒸發(fā)器并吹出冷風(fēng)后產(chǎn)生冷量，經(jīng)截止閥（14）、 蒸發(fā)器并回到壓縮機(jī)，完成循環(huán)。電池?zé)峁芾砘芈贩?/p>

15、析加熱路徑：電子水泵 25三通閥 26（左側(cè)關(guān)，上側(cè)開）電子水泵 20W-PTC 21（加熱狀態(tài)）電 池 23（電池水冷板 22）四通閥 3（左側(cè)和下側(cè)關(guān)閉）電子水泵 25冷卻路徑：電子水泵 25三通閥 26（左側(cè)開，上側(cè)關(guān)）Chiller19（與空調(diào)制冷回路發(fā)生熱交換進(jìn)行 冷卻，電子膨脹閥 18 處于打開狀態(tài)，控制流經(jīng)冷媒流量）電子水泵 20W-PTC 21（關(guān)閉狀態(tài)）電池 23（電池水冷板 22）四通閥 3（左側(cè)和下側(cè)關(guān)閉） 電子水泵 25當(dāng)電池需要加熱時(shí)：冷卻液從電子水泵開始，經(jīng) W-PTC 流過緊貼電池的水冷板，最后再經(jīng)過四通閥、 水泵、三通閥后回到最初的電子水泵，完成回路的循環(huán)。此外

16、，Model S 還可以通過調(diào)整四通閥導(dǎo)向，將 電機(jī)回路和電池回路串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)余熱回收。 當(dāng)電池需要冷卻時(shí)：水路從電池冷卻器 Chiller 開始，經(jīng)電子水泵、W-PTC（此時(shí)不工作）流經(jīng)水冷板， 給電池降溫；之后再流過四通閥、電子水泵、三通閥并回到 chiller，完成回路的循環(huán)。電機(jī)熱管理回路分析冷卻：電子水泵 5充電機(jī) 6電機(jī)集成減速器及逆變器 7三通閥 8（左側(cè)開，下側(cè)關(guān)）低溫散熱 器 1（電子風(fēng)扇 2）四通閥 3（上側(cè)和右側(cè)關(guān)，左側(cè)和下側(cè)開）膨脹水壺 4電子水泵 5電機(jī)工作時(shí)溫度較高，主要需求是冷卻。當(dāng)電機(jī)電控和充電機(jī)需要冷卻時(shí)，冷卻液從低溫散熱器出發(fā)， 流經(jīng)四通閥、電子水泵后經(jīng)過

17、功率元件并帶走熱量，最后經(jīng)三通閥后回到低溫散熱器，完成循環(huán)。2.2.2 價(jià)值鏈分布通過拆解不同回路中使用的零部件，我們測算預(yù)計(jì) Model S 單車熱管理價(jià)值量約 9075 元左右（不包 括軟管和傳感器）。其中，價(jià)值量最高的是使用 A-PTC 的空調(diào)熱管理回路，價(jià)值量約為 5000 元，成本占比 約 55%；電池?zé)峁芾砘芈穬r(jià)值量約為 2375 元，成本占比約 25%；電機(jī)熱管理回路價(jià)值量約為 1500 元，成本占比約 16%；交叉回路1價(jià)值量約為 390 元，成本占比約 4%。Model S 中并沒有特別新穎的熱管理技術(shù)， 但因定位屬于高端車型，配備了雙冷凝器且電機(jī)回路低溫散熱器單獨(dú)加裝電子風(fēng)

18、扇，而不是和空調(diào)回路共 用，因此熱管理系統(tǒng)綜合單車價(jià)值量較高。2.3 Model X 熱管理解決方案2.3.1 功能及組成特斯拉 Model X 的熱管理回路設(shè)計(jì)與 Model S 的熱管理回路差別較小，在核心技術(shù)上都主要利用四通 閥進(jìn)行電機(jī)回路和電池回路的串并聯(lián)。當(dāng)座艙需要制冷時(shí)：此時(shí) PTC 不工作，冷媒經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高壓氣態(tài)的工質(zhì)后流冷凝器變?yōu)橐簯B(tài)，并 經(jīng) 2 個(gè)截止閥（膨脹閥）節(jié)流后抵達(dá)蒸發(fā)器，通過吸收外部熱量的方式降低環(huán)境溫度。鼓風(fēng)機(jī)對蒸發(fā)器打 風(fēng)后吹出冷風(fēng)，為座艙供冷。之后冷媒由蒸發(fā)器流出，回到壓縮機(jī)，完成循環(huán)。電池?zé)峁芾砘芈贩治黾訜崧窂剑弘娮铀?12Chiller 13（電子膨

19、脹閥 21 處于關(guān)閉狀態(tài)）電子水泵 14W-PTC 15（加熱 狀態(tài)）電池包 16（電池水冷板 17）四通閥 2（左、上關(guān)，右、下開）電子水泵 12冷卻路徑：電子水泵 12Chiller 13（電子膨脹閥 21 處于打開狀態(tài)，控制流經(jīng)冷媒流量）電子水泵 14W-PTC 15（關(guān)閉狀態(tài)）電池包 16四通閥 2（左、上關(guān)，右、下開）電子水泵 12當(dāng)電池需要加熱時(shí)：W-PTC 正常工作，被加熱的冷卻液從電子水泵流經(jīng) Chiller、電子水泵后抵達(dá)四通 閥，并通過緊貼在電池包上的水冷板加熱電池。此外，還可以通過調(diào)節(jié)四通閥流向，接通電機(jī)回路和電池 回路進(jìn)行電機(jī)余熱回收。當(dāng)電池需要降溫時(shí)：此時(shí) W-PTC

20、 不工作，冷卻液和 Chiller 中的冷媒進(jìn)行熱交換以達(dá)到降溫的效果， 并且從 Chiller 流出的低溫冷卻液經(jīng)電子水泵、四通閥后抵達(dá)水冷板，通過接觸的方式帶走電池?zé)崃俊?.3.2 價(jià)值鏈分布相較于 Model S，Model X 熱管理系統(tǒng)單車價(jià)值量增加主要在空調(diào)制暖回路，這是因?yàn)?Model X 是一 款中大型 SUV，座艙空間較大。單個(gè) A-PTC+蒸發(fā)器系統(tǒng)無法在較大空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)制熱，在冬天必須要使用 多個(gè) PTC 才能保證極寒情況下座艙供暖。特斯拉 Model X 與 Model S 熱管理回路主要差異點(diǎn)體現(xiàn)在： 第一，Model X 是一款軸距近 3 米的 B 級 SUV，內(nèi)部座

21、艙空間比 Model S 大，單個(gè) A-PTC 加熱提供 的熱量不足，需要配備 2 個(gè) A-PTC 用于座艙加熱； 第二，空調(diào)制冷回路減少了一個(gè)冷凝器+電子風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)； 第三，電機(jī)熱管理回路中減少一個(gè)電子風(fēng)扇，主要通過和冷凝器（19）共用電子風(fēng)扇。2.3.3 技術(shù)創(chuàng)新：基于四通閥的電機(jī)余熱回收（回路串聯(lián)）新能源汽車在正常工況時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度約在 60以下。當(dāng)電機(jī)功率過大時(shí)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)溫度會(huì)發(fā)生熱過 載的現(xiàn)象。過高的溫度將引發(fā)電機(jī)故障、造成安全隱患，所以大部分主機(jī)廠商會(huì)采用鋪設(shè)冷卻水路的方式 進(jìn)行電機(jī)熱管理。 相較于電池?zé)峁芾砘芈罚?025）和汽車空調(diào)回路（2030）而言，電機(jī)熱管理溫度（5060）

22、 仍然是最高的，自然擁有將熱量從高內(nèi)能傳到低內(nèi)能的條件。前沿技術(shù)開始嘗試將電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的余熱給車輛電池包甚至是汽車座艙加熱；該方案通過一個(gè)四通 閥，將電機(jī)熱管理回路與電池?zé)峁芾砘芈反?lián)，并依賴多通閥的特性來切換不同回路的串并聯(lián)，將電機(jī)熱 管理回路中的高溫冷媒導(dǎo)入到低溫電池回路中，對電池包進(jìn)行加熱。還有方案嘗試用 Chiller 代替四通閥， 將電機(jī)冷卻水路通過 Chiller 與電池冷卻回路進(jìn)行熱交換。 國內(nèi)廠商早期熱管理技術(shù)普遍將電機(jī)、電池、汽車空調(diào) 3 大回路并聯(lián)（如蔚來 ES8、小鵬 G3），直到 2018 年以后的第一代技術(shù)時(shí)才通過加入四通閥/三通閥將電機(jī)冷卻回路和電池回路串聯(lián)起來，

23、實(shí)現(xiàn)電機(jī)余 熱回收的功能。然而，特斯拉在 2013 年上市的 Model S 中已設(shè)計(jì)出了這一功能。這也是第一代技術(shù)的核 心難點(diǎn)與增量空間。 Model S 電機(jī)余熱回收路徑：電子水泵 5充電機(jī) 6電機(jī)集成減速器及逆變器 7三通閥 8（左側(cè)關(guān) 閉，右側(cè)與下側(cè)打開）四通閥 3（下側(cè)和右側(cè)關(guān)閉，左側(cè)和上側(cè)打開）電子水泵 25三通閥 26（左側(cè) 關(guān)閉，下側(cè)和上側(cè)打開）電子水泵 20W-PTC 21（此時(shí)可以不工作）電池 23（電池水冷板 22）四通閥 3（左側(cè)和上側(cè)關(guān)閉，右側(cè)和下側(cè)打開）膨脹水壺 4電子水泵 5通過電機(jī)余熱回收技術(shù)，主機(jī)廠可以節(jié)省下電池?zé)峁芾砘芈分械?PTC 加熱模塊。在 Model

24、 S 中，特 斯拉僅使用 A-PTC 加熱汽車座艙，取消了電池回路中常見的 W-PTC。 此外，電機(jī)余熱回收方案還可以和熱泵系統(tǒng)搭配使用。博世曾在 2016 年開發(fā)出了使用熱泵系統(tǒng)的電 機(jī)余熱回收技術(shù)。博世的新型熱管理系統(tǒng)通過結(jié)合使用熱泵、冷卻劑泵、電子膨脹閥和電磁閥，根據(jù)汽車 空調(diào)回路和電池回路中的熱量來決定熱泵工作效率以及三大回路中的冷卻液流量分配比例。通過將電機(jī)/ 電控產(chǎn)生的廢熱傳導(dǎo)到另外兩個(gè)回路中，可以提升 25%的熱泵系統(tǒng)能耗節(jié)省水平，使得 1000 瓦的熱泵產(chǎn) 生接近 2000-3000 瓦時(shí)輸出的熱量。三、新能源車熱管理 2.0 技術(shù)架構(gòu)3.1 Model 3 熱管理解決方案3.

25、1.1 功能及組成特斯拉第二代熱管理技術(shù)應(yīng)用在 Model 32上，通過將 2 個(gè)電子水泵、1 個(gè) chiller、1 個(gè)三通閥和 1 個(gè)四 通閥組裝在一起，實(shí)現(xiàn)了熱管理回路中閥、泵、交換器的初步集成。這個(gè)集成閥體，又名 Super bottle， 能夠極大地節(jié)省回路中不必要的閥體和泵體數(shù)量以節(jié)省成本，簡化管路結(jié)構(gòu)以降低整車質(zhì)量。 基于 Super bottle 的第二代回路在功能效用上和之前保持一致，仍然是將整車熱管理回路分成了電池、 電機(jī)電控、汽車空調(diào)三大熱管理回路。相較于 Model S 繁瑣的回路結(jié)構(gòu)和功能單一的閥體，Model 3 因?yàn)?使用了集成閥體，所以比 Model S 節(jié)省了

26、：1 個(gè) W-PTC、1 個(gè)電子水泵、1 個(gè)膨脹水壺、1 個(gè)三通閥、1 個(gè) 冷凝器、2 個(gè)電子風(fēng)扇，共計(jì) 2655 元的價(jià)值量（不包括節(jié)約下來管路的價(jià)值量）。此外，在 Model 3 的系 統(tǒng)中，特斯拉還可以通過優(yōu)化管路設(shè)計(jì)，將 ADAS 控制器和電池包管理模塊整合入冷卻回路中，并且加入 油冷模塊來輔助冷卻，大幅提高熱管理效率。電池?zé)峁芾砘芈贩治隼鋮s路徑：電子水泵 8Chiller 9（電子膨脹閥 16 打開，獲得冷量）電池 11（電池冷卻板 12）五 通閥 2（C 口） 五通閥 2（B 口）電子水泵 8加熱路徑：電子水泵 8Chiller 9（電子膨脹閥 16 關(guān)閉，無冷量）電池 11（電池

27、冷卻板 12）五通閥 2（C 口）五通閥 2（D 口） 電子水泵 3充電機(jī) 4電控 5油冷器 6五通閥 2（A 口） 五通 閥 2（B 口） 電子水泵 8當(dāng)電池需要制熱時(shí)：在電池?zé)峁芾砘芈分校ㄋ{(lán)色回路），因?yàn)槿∠?W-PTC，所以當(dāng)電池需要加熱時(shí)， 必須利用電機(jī)余熱來加熱電池包：冷卻液先從 Super bottle 上方的電子水泵流出，經(jīng)過充電機(jī)、電控、油冷 器后加熱，再抵達(dá)四通閥口 A、B，并從下方的電子水泵進(jìn)入電池?zé)峁芾砘芈?；之后水路再?chiller 到水 冷板，以加熱電池，最后經(jīng)四通閥口 C、D 流向上方的電子水泵，完成循環(huán)。 當(dāng)電池需要冷卻時(shí)：使用冷卻液的電池回路和使用冷媒的空調(diào)

28、回路會(huì)通過 Chiller 進(jìn)行熱交換，此時(shí)汽 車空調(diào)回路會(huì)進(jìn)行制冷：壓縮機(jī)壓縮冷媒后，冷媒在冷凝器內(nèi)降溫成高壓液態(tài)工質(zhì)，然后經(jīng)截止閥（此時(shí) 完全打開，不節(jié)流）抵達(dá) Chiller，為 chiller 提供穩(wěn)定的冷源。同時(shí)，電池回路內(nèi)冷卻液仍然以 chiller-電子 水泵-水冷板-四通閥口 C-四通閥口 B 的路線進(jìn)行循環(huán)，于是中溫冷卻液和低溫冷媒在 chiller 進(jìn)行熱交換， 實(shí)現(xiàn)電池包降溫的功能。3.1.2 價(jià)值鏈分布從熱管理零部件拆分來看，Model 3 主要熱管理部件單車價(jià)值量約 6420 元左右（不包括管路及傳感器、 空調(diào)箱等）。其中，空調(diào)回路價(jià)值量為 4150 元，成本占比約

29、65%，電池回路為 875 元，成本占比為 14%， 電機(jī)回路為 545 元，成本占比約 8%，交叉連接回路價(jià)值量為 850 元，成本占比約 13%。 通過對各個(gè)回路零部件拆解，我們發(fā)現(xiàn)受益于集成閥體 Super bottle，Model S 的熱管理回路從構(gòu)造上 來說更加簡潔了，同時(shí)可以更有效地利用電機(jī)和座艙的余熱來加熱電池包，并節(jié)省下串聯(lián)在電池?zé)峁芾砘?路中的 W-PTC，節(jié)省將近 1000 元的成本。在三大回路中，價(jià)值量最高的仍然是空調(diào)回路，因?yàn)槲锤目?Model 3 仍采用高電壓 PTC 和電動(dòng)壓縮機(jī)，這兩個(gè)零部件成本合計(jì)約 2500 元左右。我們進(jìn)一步比較特斯拉第一代熱管理技術(shù)和第二

30、代熱管理技術(shù)在價(jià)值量上的差異，通過比較 Model 3 和 Model S（車型類型均為轎車）的熱管理回路差異，我們認(rèn)為差異點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 第一，從價(jià)值量的角度來看，我們測算特斯拉第二代 Model 3 比第一代 Model S 的熱管理回路在電池 回路減少 1475 元，在電機(jī)回路減少 730 元，在空調(diào)回路減少 850 元，但是新增加的交叉回路價(jià)值量為 400 元，整體來看特斯拉第三代 Model 3 比第一代 Model S 的熱管理回路減少 2655 元； 第二，從零部件增減角度來看，通過五通閥集成組件實(shí)現(xiàn)電機(jī)余熱回收功能，節(jié)省了原電池?zé)峁芾砘?路中的 PTC、三通閥、四通閥以

31、及電子水泵等部件； 第三，Model 3 車型定位低于 Model S，空調(diào)制冷回路中減少了一套冷凝器+電子風(fēng)扇的組合。 整體來看，Model 3 在電機(jī)熱管理回路中使用了 Super bottle 來實(shí)現(xiàn)閥體和泵體的集成化，所以在電池 回路和汽車空調(diào)回路中，Model 3 先后節(jié)省了 W-PTC、三通閥、水泵、電子風(fēng)扇等零部件，以實(shí)現(xiàn)集成化。3.1.3 技術(shù)創(chuàng)新：基于 Super bottle 的電機(jī)余熱回收特斯拉第二代熱管理技術(shù)在回路串聯(lián)方案中利用一個(gè)可以電控切換水路循環(huán)流向的 Super bottle（五通 閥）以改變電機(jī)熱管理回路和電池?zé)峁芾砘芈返拇⒙?lián)情況。Super bottle

32、不僅充當(dāng)普通新能源汽車膨脹 水壺的功能，還被特斯拉的工程師們集成了兩個(gè)電子水泵、一個(gè)水-水換熱器、1 個(gè)三通閥和 1 個(gè)四通閥， 是一種中型集成換熱模塊。當(dāng)電池需要升溫時(shí)：汽車會(huì)打開 Super bottle 中的多通閥體，將電池回路和電機(jī)回路串聯(lián)起來，電池 內(nèi)部的低溫冷卻液經(jīng)過四通閥（1）流向電子水泵（3），直接進(jìn)入電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路，并且與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的油冷回路在水-水換熱器進(jìn)行熱交換（加熱）。加熱后的冷卻液再次返回四通閥（5）并經(jīng)電子水泵（7） 和冷卻設(shè)備（4，此時(shí)冷卻設(shè)備停止運(yùn)行）進(jìn)入電池?zé)峁芾砘芈?，并且對電池包進(jìn)行加熱。目前，國內(nèi)已有主機(jī)廠根據(jù)成品逆向研發(fā)出了 Super bottle

33、 類產(chǎn)品，但是在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性上距特斯拉的產(chǎn)品有 一定距離。此外，大部分 Tier1 如大陸、德昌電機(jī)、三花、銀輪也已推進(jìn) Super bottle 中四通閥單體產(chǎn)品的技術(shù) 攻關(guān)，當(dāng)前或已完成對第一階段集成式閥體的實(shí)驗(yàn)與標(biāo)定。3.2 Model Y 熱管理解決方案3.2.1 功能及組成Model Y 的熱管理在 Model 3 上又進(jìn)一步完成了迭代，并且有四大亮點(diǎn)技術(shù)：（1）閥體集成技術(shù)、（2） 電機(jī) 堵轉(zhuǎn)技術(shù)、（3）多功能熱泵技術(shù)、（4）智能熱管理算法。這四種技術(shù)壁壘極高，是熱管理行業(yè)內(nèi)其 他玩家難以逾越的四座高峰。通過對 Model Y 技術(shù)的研究分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)熱管理行業(yè)在硬件和軟件兩 方

34、面的發(fā)展趨勢：集成化和智能化。從功能上來看，Model Y 主要也可被分為電池、電機(jī)電控和汽車空調(diào)三大功能回路。因?yàn)榈谌夹g(shù) 在 Super bottle 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步整合了另一個(gè)四通閥，構(gòu)成了八通閥模塊，所以在閥體集成度上比 Super bottle 更高。此外，Model Y 在智能熱管理算法上也十分有特點(diǎn)。根據(jù)披露的專利來看，車載計(jì)算機(jī)可以依 據(jù)用戶輸入的溫度參數(shù)和預(yù)計(jì)行駛里程，實(shí)時(shí)感知回路中各元件工況溫度，依據(jù)智能熱管理算法進(jìn)行調(diào)節(jié) 八通閥通路方向、電機(jī)運(yùn)行效率、散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并且動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)熱管理最優(yōu)化。 Mode Y 的熱管理回路十分復(fù)雜，單從汽車空調(diào)回路中的熱泵子回路來看，就能

35、通過八通閥的調(diào)節(jié)實(shí) 現(xiàn)包括制冷、制熱、預(yù)熱、強(qiáng)制冷卻、除霧、除濕、除霜等十二種功能。受限于篇幅原因，我們在此簡單 展示三大回路中的普通制冷、制熱功能。汽車空調(diào)回路分析制冷路徑：壓縮機(jī) 12三通閥 13（左關(guān)，上、右開）液冷冷凝器 15電子膨脹閥 9蒸發(fā)器 10 氣液分離器 11壓縮機(jī) 12制熱路徑：壓縮機(jī) 12三通閥 13（右關(guān)，上、左開）室內(nèi)冷凝器 14電子膨脹閥 8chiller7氣 液分離器 11壓縮機(jī) 12在汽車空調(diào)回路中，Model Y 是特斯拉第一款不搭載高電壓 PTC 的車型。當(dāng)座艙需要加熱時(shí)，壓縮機(jī) 會(huì)將高壓氣態(tài)工質(zhì)送至室內(nèi)冷凝器并放熱，并由鼓風(fēng)器吹出熱風(fēng)；之后第一電子膨脹閥關(guān)

36、閉，高壓液態(tài)工 質(zhì)會(huì)流向第二電子膨脹閥并抵達(dá) chiller 進(jìn)行降壓，之后冷媒經(jīng)由氣液分離器抵達(dá)壓縮機(jī)，完成循環(huán)。值得 一提的是，Model Y 汽車空調(diào)回路中，存在 2 個(gè)低電壓加熱器，他們的主要用途并不是給座艙加熱，而是 給室外蒸發(fā)器除霜用。當(dāng)座艙需要冷卻時(shí)，三通閥會(huì)打開右側(cè)通路，關(guān)閉左側(cè)通路；壓縮機(jī)會(huì)將高壓氣態(tài) 工質(zhì)輸送到水冷冷凝器里變成高壓液態(tài)工質(zhì)，之后再經(jīng)由第一電子膨脹閥（第二電子膨脹閥關(guān)閉）節(jié)流至 蒸發(fā)器并吸收外部熱量；此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)將風(fēng)打至蒸發(fā)器上，吹出冷風(fēng)，實(shí)現(xiàn)制冷；之后冷媒由蒸發(fā)器流出， 經(jīng)氣液分離器返回到壓縮機(jī)，完成循環(huán)。3.2.2 價(jià)值鏈分布從熱管理零部件拆分來看，Mode

37、l Y 的整車價(jià)值量約 7620 元左右（不包括管路及傳感器，空調(diào)箱等）。 其中，空調(diào)回路價(jià)值量為 3900 元，成本占比約 51%，電池回路為 1025 元，成本占比為 20%，電機(jī)回路為 1195 元，成本占比約 16%，交叉連接回路價(jià)值量為 1025 元，成本占比約 13%。 通過拆分 Model Y 價(jià)值量，我們可以發(fā)現(xiàn)：在電池回路和電機(jī)回路中，價(jià)值量分別增加 150 元和 650 元，主要來源為增加了截止閥、膨脹水壺和電子風(fēng)扇等部件；在空調(diào)回路中，因?yàn)?Model Y 作為一款緊湊 型 SUV，搭載了八通閥和熱泵系統(tǒng)，新增了 12 種制熱模式和 3 種制冷模式，相比 Model 3

38、熱管理空調(diào)回 路，Model Y 中減少了 1 個(gè) A-PTC 和 1 個(gè)電子風(fēng)扇，新增了 1 個(gè)氣液分離器、1 個(gè)三通閥以及 2 個(gè)低電壓 加熱器，總體來說價(jià)值量下降了 250 元，但整個(gè)空調(diào)回路價(jià)值量依舊高達(dá) 3900 元；由于八通閥集成度更 高，系統(tǒng)更加復(fù)雜，制造難度大，因此閥體集成溢價(jià)較高，單車價(jià)值量約 2500 元。Model Y 較 Model S 集成度更高，且整車可以分成 4 大模塊：冷媒模塊、冷卻液模塊、空調(diào)模塊和前 端模塊。其中，冷媒模塊包括壓縮機(jī)、水冷冷凝器、chiller、氣液分離器、閥件、溫度壓力傳感器等；冷 卻液模塊包括 2 個(gè)水泵、八通閥、膨脹水壺、傳感器等；空調(diào)

39、箱模塊包括各種蒸發(fā)器、冷凝器、鼓風(fēng)機(jī)等； 前端模塊包括散熱器和風(fēng)扇。特斯拉通過將熱管理回路模塊化打包，可以減少閥體數(shù)量和管路連接件數(shù)量， 降低零件成本和裝配成本。 通過梳理 1.0-2.0 新能源車熱管理技術(shù)架構(gòu)（基本回路以及特斯拉第一代至第三代回路）、5 款不同車 型的價(jià)值量變化，我們可以發(fā)現(xiàn)：（1）集成度越高的回路結(jié)構(gòu)越簡潔，能夠通過“一閥多用”、“一泵多用” 的方式節(jié)省不必要的零部件，從而降低整車熱管理成本；（2）SUV 熱管理回路價(jià)值量更高，往往需要功率 更大、數(shù)量更多的制熱零部件實(shí)現(xiàn)冬天座艙供暖；（3）閥體集成度越高，閥體價(jià)值量越高，因?yàn)樵?Super bottle 和八通閥都是通過

40、高強(qiáng)度塑料板或者鋁鑄板材進(jìn)行集成的，模塊越大、精度越大。3.2.3 技術(shù)創(chuàng)新之一：多功能熱泵空調(diào)特斯拉搭載于 Model Y 的直接式熱泵系統(tǒng)從技術(shù)上領(lǐng)先于其他主機(jī)廠商，能夠?qū)崿F(xiàn) 12 種制熱、除霧、 除霜和去濕模式，并能實(shí)現(xiàn) 3 種制冷模式，并且通過配合使用電機(jī)電控余熱來解決傳統(tǒng)熱泵固有的制熱效 率低、蒸發(fā)器易結(jié)霜的問題。一般來說，基于 R1234yf 冷媒的熱泵系統(tǒng)在極低溫下會(huì)出現(xiàn)制熱效率和制熱量不足的問題。對此國內(nèi) 和歐洲大部分廠家傾向于采用 CO2 為冷媒介質(zhì)來繞開這一技術(shù)難題。但是，Model Y 基于 R1234yf 的熱泵 通過回收熱管理回路中的余熱，創(chuàng)新性地解決 Nissan

41、Leaf、BMW i3 等使用 R1234yf/R134a 冷媒車型遇到 的問題：低溫下（-7以下）熱泵 COP 較低； 極低溫下（-20以下）熱泵系統(tǒng)制熱量不足、失效； 低溫環(huán)境下（-5-5）熱泵系統(tǒng)中的室外蒸發(fā)器容易結(jié)霜。 特斯拉通過回收利用電機(jī)電控、電池包、壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的余熱，同時(shí)輔以低電壓加熱器并采用冷媒 再循環(huán)技術(shù)，加強(qiáng)了低溫環(huán)境下熱管理回路的制熱量和制熱效率（COP 系數(shù)最高可達(dá) 5），使得在-20以 下的工況下仍然能正常制熱（COP1）。3.2.4 技術(shù)創(chuàng)新之二：大型集成式八通閥Model Y 中最亮眼的技術(shù)是一個(gè)直徑約 50cm 的集成式八通閥（Octovalve）。這個(gè)集成

42、式閥體是電機(jī)、 電池、汽車空調(diào)熱管理回路交互的核心零部件，整車絕大部分所有高壓、低壓的冷媒（R1234yf）和冷卻 液水路都會(huì)從八通閥經(jīng)過。八通閥從原理上來看能夠很明顯地發(fā)現(xiàn) Super bottle 的影子，可以被認(rèn)為是一種 集成度更高的 Super bottle。從模塊整體構(gòu)造來看，八通閥由 2 個(gè)四通閥組成，并且在模塊側(cè)身處接入一個(gè)旁路，所以八通閥總共 有 9 個(gè)管道入口；此外，多通閥體和冷媒通道支撐架緊密地卡在一起，能夠在穩(wěn)定閥體的同時(shí)防止冷媒異 常泄露。從零部件來看，閥體的其他通路分別和 2 個(gè)熱交換器、1 個(gè)控制器、2 個(gè)電動(dòng)水泵連接起來，合 計(jì)單車價(jià)值量約 2500 元左右。通過

43、控制閥體回路通斷情況，Model Y 可以實(shí)現(xiàn)三大回路的串聯(lián)和并聯(lián)，將 熱泵空調(diào)系統(tǒng)和電機(jī)、電池?zé)峁芾砘芈穭?dòng)態(tài)地結(jié)合在一起。目前，除特斯拉以外地其他廠商多停留在對 Super bottle 這一類產(chǎn)品地研發(fā)制造中，像八通閥這種高度集成化模塊產(chǎn)品尚未大規(guī)模開展設(shè)計(jì)。八通閥體的制造工藝較為復(fù)雜，不僅用到了電火花切割、熔融堆積技術(shù)（3D 打印），還用到了攪拌摩 擦焊接技術(shù)。這是一種常用在航天飛機(jī)制造上的精確鋁焊接方法，通過劇烈摩擦產(chǎn)生的熱與壓力共同作用， 對鋁材表面的分子進(jìn)行混合，以實(shí)現(xiàn)無縫、精密且強(qiáng)度超高的接合。特斯拉通過把這種用于 SpaceX 的技 術(shù)運(yùn)用到 Model Y 上，能夠極大地加強(qiáng)

44、八通閥體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)降低閥體和管路連接處的泄露概率。通 過各種制造工藝的相互糅合，特斯拉能把多種不同閥、泵、熱交換器等部件集成在 16 孔鋁鑄支架上，最終實(shí)現(xiàn)八通閥體的模塊化生產(chǎn)制造。3.2.5 技術(shù)創(chuàng)新之三：電機(jī)堵轉(zhuǎn)技術(shù)此外，Model Y 的另一技術(shù)難點(diǎn)是電機(jī)堵轉(zhuǎn)，通過降低電機(jī)（驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電子水泵、電動(dòng)壓縮機(jī)）的 工作效率，將原本制動(dòng)的電能轉(zhuǎn)換為熱能，再把熱能經(jīng)過四通閥從電機(jī)回路導(dǎo)到電池回路中。在這一技術(shù) 方案中，特斯拉的電機(jī)工程師加大電機(jī)線圈繞組中的電流強(qiáng)度，使得繞組絲起到熱敏電阻絲的作用。電機(jī)堵轉(zhuǎn)并不指的是電機(jī)轉(zhuǎn)子被用物理的方式堵住、停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而是在某一額定電流情況下轉(zhuǎn)子不能 達(dá)到

45、額定轉(zhuǎn)速。特斯拉的堵轉(zhuǎn)技術(shù)是加大電流的同時(shí)保持電機(jī)速率不變。 一般來說正常情況下當(dāng)電流加大時(shí)電機(jī)功率也會(huì)更大，導(dǎo)致電機(jī)效率更高，但特斯拉的電機(jī)工程師們 能夠通過控制電流 d、q 矢量強(qiáng)度強(qiáng)行降低電機(jī)效率。從公式上來看，電機(jī)效率=扭矩轉(zhuǎn)速，而扭矩=k（常 數(shù)）電流，而其中電流 I 又可以根據(jù) Park 變換分成 id 和 iq 兩個(gè)矢量方向的分電流。特斯拉的工程師通過 分配 id和 iq 的大小，在降低等效電流值（id 2+dq 2，也就是扭矩中的電流數(shù)值）的同時(shí)保持或者加大電機(jī)中 的電流強(qiáng)度（I），使得電機(jī)效率相對降低但是提升發(fā)熱量（Q=I 2Rt）。除特斯拉外，目前國內(nèi)外各大主機(jī)廠和熱管理廠

46、中沒有任何一家掌握甚至觸及這種通過降低電機(jī)效率、用 電機(jī)中電機(jī)線圈繞組充當(dāng)熱敏電阻絲發(fā)熱的技術(shù)。電機(jī)堵轉(zhuǎn)技術(shù)的難度不在于熱管理零部件制造工藝和回路架 構(gòu)設(shè)計(jì)，其核心反而在于對電機(jī)中電流分矢量強(qiáng)度的把控，需要極強(qiáng)的理論基礎(chǔ)和電機(jī)標(biāo)定技術(shù)。特斯拉在 Model Y 中通過加入電機(jī)堵轉(zhuǎn)技術(shù)，能夠取消電池包中的 PTC，進(jìn)一步降低電池包回路中的價(jià)值量，并且提升 整車能耗水平，增加續(xù)航里程。3.2.6 技術(shù)創(chuàng)新之四：智能熱管理算法和標(biāo)定上述都是特斯拉在硬件方面的創(chuàng)新，然而在軟件方面特斯拉也憑借對整車精確的熱管理標(biāo)定和控制， 通過檢測外部環(huán)境溫度、電機(jī)系統(tǒng)溫度、電池組溫度和座艙溫度等參數(shù)，來綜合電機(jī)、電池

47、組、熱泵系統(tǒng) 和壓縮機(jī)等所有熱源供給的最佳效率，最終經(jīng)由智能熱管理算法輸出一個(gè)綜合結(jié)果來提升整車熱體驗(yàn)（包括整車?yán)m(xù)航和座艙舒適性）。 在 Model Y 的整車熱管理算法中，車載電腦可以根據(jù)如下幾個(gè)參數(shù)：（1）車主設(shè)定的座艙溫度；（2） 外部環(huán)境溫度；（3）熱管理回路各模塊溫度；（4）預(yù)計(jì)行駛里程；（5）電池剩余電量；（6）車輛行駛速度， 來智能選擇熱泵工作模式，并且調(diào)節(jié)各個(gè)熱管理零部件工作效率，以實(shí)現(xiàn)最佳的整車熱體驗(yàn)和更長的續(xù)航 里程。要實(shí)現(xiàn)高效、快速、富有創(chuàng)意的熱管理算法必須要求特斯拉對整車熱管理回路中各個(gè)零部件做到精準(zhǔn) 的標(biāo)定。新能源整車熱管理系統(tǒng)標(biāo)定是指在不同溫度下，對開發(fā)的熱管理系統(tǒng)

48、性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證與適應(yīng)性 修改，得到最優(yōu)工況參數(shù)并保證整車在高溫（40以上）和極寒（-10）以下都能達(dá)到設(shè)計(jì)的熱管理性能， 兼顧整車低能耗與駕駛舒適性。 從標(biāo)定內(nèi)容來看，新能源汽車標(biāo)定需要對發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池加熱冷卻策略、乘員艙冷卻采暖策略、 除霜與除霧策略、電池與乘員艙協(xié)調(diào)加熱冷卻策略標(biāo)定等，工序和技術(shù)非常復(fù)雜。制熱環(huán)節(jié)：主要為駕駛艙制熱，熱泵及內(nèi)部換熱體系為主流。在 Model 3 設(shè)計(jì)方案上，特斯拉摒棄高 壓 PCT 加熱器方案，創(chuàng)造性運(yùn)用電機(jī)及相關(guān)控制器生熱提供熱源，正常行駛時(shí)回收電機(jī)熱量，靜止時(shí)電機(jī) 仍轉(zhuǎn)動(dòng)獨(dú)轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量。Model Y 設(shè)計(jì)上新增熱泵系統(tǒng)，同時(shí)選擇以壓縮機(jī)、低效模式的

49、鼓風(fēng)機(jī)以及小功率 PCT 作為補(bǔ)充熱源。此外，特斯拉在 Model Y 上創(chuàng)新性使用八通閥作為連接冷卻環(huán)節(jié)和熱泵系統(tǒng)的橋梁， 實(shí)現(xiàn)幾個(gè)系統(tǒng)間的串并聯(lián)，進(jìn)一步簡化熱管理系統(tǒng)閥件及管路的的復(fù)雜性。只有經(jīng)過熱管理標(biāo)定，得到各個(gè)零部件和整車在不同溫度下的參數(shù)后，才能應(yīng)用上述復(fù)雜的整車智能 熱管理算法。一般來說，每隔 2就要重新標(biāo)定一次，并且必須要協(xié)調(diào)好不同回路互相傳導(dǎo)的熱量。熱管 理標(biāo)定是如此的復(fù)雜，以至于需要 100-200 臺車才能標(biāo)定完成，并且標(biāo)定費(fèi)用平均高達(dá)數(shù)千萬。 特斯拉 Model Y 在實(shí)驗(yàn)室通過數(shù)百次的標(biāo)定后才得到了各個(gè)模塊在串聯(lián)和并聯(lián)下的熱參數(shù)，在精準(zhǔn)度 上媲美豐田等日系廠商，并遙遙

50、領(lǐng)先其他競爭對手。此外，隨著特斯拉熱管理技術(shù)的愈發(fā)成熟，Model Y之后還可以通過 OTA 系統(tǒng)升級熱管理算法，根據(jù)車主的駕駛習(xí)慣優(yōu)化對各個(gè)零部件的控制，實(shí)現(xiàn)更智能 的熱管理。四、熱管理技術(shù)路線研判4.1 熱泵空調(diào)普及大勢所趨新能源車輛續(xù)航里程一直是重點(diǎn)關(guān)心的問題，而目前電池能量密度提升遇到瓶頸，因此降低整車能耗 尤為關(guān)鍵。熱泵系統(tǒng)相對于 PTC 空調(diào)的優(yōu)勢非常明顯，在冬天能夠極大降低整車能耗水平，從而大幅提升 續(xù)航里程。而國內(nèi)大多數(shù)廠商遲遲不搭載的主要原因是：（1）技術(shù)不達(dá)標(biāo)，在冬天無法解決制熱效率和制 熱量低、蒸發(fā)器結(jié)霜的問題；（2）成本原因，熱泵平均會(huì)提升 1000-2000 元的單車價(jià)值量，A00 級 EV 搭 載意愿較低；（3）政策原因，國內(nèi)不少主機(jī)廠還在等待國家給出冷媒的技術(shù)路線指引，少部分開始主攻 CO2 介質(zhì)。 但是