Model Y 的热管理系统VS大众MEB 架构热管理系统

       随着汽车的电动化（单车载电量及电池能量密度的提升）和智能化（电子电器功率件增多）的发展，为保证功能单元维持最佳工况温度区间以及提升整车能量利用效率，新能源汽车热管理系统变得愈发重要。驾驶舱即时温控的舒适度、电池及电驱动等相关热管理保障的整车性能及安全、合适的热管理方案对续航焦虑的缓释，均从电动车消费层面肯定热管理的重要性。对于电动车，由风冷向更复杂的液冷更迭的电池热管理、PTC 加热向热泵空调的驾驶舱供热体系发展以及整车子系统联结方式等方案技术的持续进步，均带来新增量

Model Y 的热泵系统集成了所有的冷却和制热回路

      Model Y 的整车热管理系统主要包含了：整车热泵系统，电池冷却液循环系统，冷却液阀系统，电机冷却液循环系统，空气系统及电控系统等。在制冷环节，电池冷却系统采用冷却剂回路方案进行液冷，冷却控制系统管理冷却液在各个子系统之间的流动，驾驶舱冷却系统通过蒸发器为车厢提供冷却空气。各个子系统可在散热量不大时独立冷却。

     在制热环节，Model Y 创新性地采用了三换热器方案的热泵空调系统，降低低温下整车的能耗，有效缓解电动车冬季采暖导致续航里程衰减的痛点。相比Model 3，特斯拉在2020 年新上市的Model Y 车型因为采用了更加利于能耗的热泵空调系统用于乘员舱及电池系统进行加热而使其与之前的车型相比与众不同，从而能够满足来自全球市场特别是北欧等寒冷地区的消费者需求。在超低温工况中，Model Y 通过电动压缩机、鼓风机和小功率低压PTC 辅助加热。

     热泵是一种可以将低位热源的热能强制转移到高位热源的空调装置，类似可以将低处的水泵到高处的“水泵”。热泵空调的工作原理基于逆卡诺循环，在于其功能实现为“转移热量”（由低位热源热能→高位热源）而非PTC 加热器的“转换热量”，从而使用1 千瓦的电力能产生2 千瓦的制热效率或3 千瓦的制冷效率。热泵系统构架与普通空调系统相似，区别在增加了可改变制冷剂流向的四通换向阀及双向流通的膨胀阀，使用四通换向阀可以使热泵空调的蒸发器和冷凝器功能互相对换，改变热量转移方向，从而达到夏天制冷冬天制热的效果。

Model Y 热泵系统

Model Y 另外一个重要创新是应用了集成式的八通阀（Octovalve）系统。在ModelY 之前，日产Leaf、雷诺ZOE、大众e-golf、宝马i3、捷豹I-PACE、奥迪e-tron、丰田普锐斯、荣威Ei5、荣威Marvel X、蔚来ES6 等典型车型都有采用热泵技术。相比于这些车型，Model Y 的创新点在于在热泵与整车的集成上做得更进一步，相比Model 3 只集成了所有冷却回路，Model Y 则进一步集成了所有冷却和制热回路。通过将八通阀系统作为连接冷却环节和热泵系统的桥梁，Model Y 实现了几个系统间的串并联，进一步简化热管理系统阀件及管路的复杂性，并能够实现12 种不同加热模式的切换。

      特斯拉热泵集成应用的策略可以通过下表 来说明，在满足乘员舱乘客舒适性需求的前提下，来采用COP 较高的模式运行，减少能源消耗，提高续航里程。即根据环境温度与电池温度的关系，从COP 的划分，来规划热泵系统参与加热的程度，以及启动不同级别的加热模式。

总之，在热管理方案中的主要应用零部件可分为阀类、换热器类、泵类、压缩机类、传感器类、管路以及其他运用较多的部件（如汽液分离器）几个大类。我们将Model Y 热管理系统的零部件按照冷媒模块、冷却液模块、空调箱模块和前端模块四个部分进行了梳理，如下表所示。

大众MEB 架构热管理系统冷媒的变化

       MEB 作为电动车模块化平台，是大众集团重要的3 大新能源汽车制造平台之一，在全球拥有8 大生产工厂基地，未来将生产大众旗下的大部分新能源汽车。与特斯拉路线不同，模块化设计平台策略共摊成本是大众这种传统车企拥抱电动化的方式。根据大众汽车集团的规划，从2020 年起，MEB 平台将成为大众生产电动汽车的主要平台。生产车型延展性极强，涵盖轿车、SUV、MPV 等车型，价位覆盖入门、中端、高端等，细分市场广阔。

由于MEB 平台围绕电池模组设计，电池热管理系统变得更加重要。MEB 的电池均采用液冷和液热，热管理系统采用的是类似捷豹I-Pace 的三明治结构，电池的冷却液不是在电池模组中间，而是在电池底部，底部有一层保护板，保护整车在磕碰底盘的时候不会使电池包的冷却液泄露，防止液体进入到电池模组内部。但是底部的水冷板流道，水冷板直接集成在底板上，这一点和i-pace 不同，具有更高的冷却效率。冷板与模组之间通过导热胶填充空气间隙。总之，冷板被划分为两部分，一部分用来冷却电池模组，另一部分用来冷却高低压电器。

冷板具有双重冷却功能

       MEB 另外一个重要变化是采用二氧化碳方案的热泵系统。目前按照新能源车热泵空调的制冷剂划分，热泵空调可以分为R134a 型、CO2 型、R1234yf 型等。R134a 型热泵空调系统为当前市场主流。但受限于电池技术的发展和续航里程的短板，节能高效成为新能源汽车空调系统的成为首要考虑因素。由于当前主流汽车空调系统使用的制冷剂R134a（在《京都议定书》中被列为限制使用的工质）具有温室效应，全球主要发达国家均在研发温室效应低的制冷剂。二氧化碳作为制冷剂，可充分发挥其高环保、低价、高制热能效的特点，二氧化碳热泵空调在新能源车领域具备很广阔的应用前景。大众MEB 热管理系统涉及零部件情况。从前文可知，MEB 热管理系统涉及零部件包括水冷板、电池冷却器、热泵、电子膨胀阀、膨胀阀（R134a）及截止阀（R744）、电池冷却器（Chiller）、电动水泵、空调、空调电动压缩机（R1234yf）、冷疑器、压缩机、冷却器Chiller 膨胀阀Value 集成、气体冷却器、高压加热器热泵、空调压缩机（R744）、空调冷凝器（R1234yf）、气体冷却器R744 冷媒用、高压加热器PTC、冷媒导管等。