特斯拉 Model Y 交付后，隱藏在車(chē)內的熱泵成了最大“彩蛋”。

　　熱泵是將熱能從熱源轉移的裝置，功能類(lèi)似于反向空調。相較于傳統的電阻加熱器，熱泵最大的優(yōu)點(diǎn)就是高效，其效能系數是傳統電阻加熱器的2-3 倍。Model Y 是特斯拉首款搭載熱泵系統的車(chē)型，熱泵能減少其電池損耗，在冬季可以增加續航里程。

　　“Model Y 的熱泵是我這段時(shí)間見(jiàn)過(guò)的最好的工程設計之一。”特斯拉 CEO 埃隆·馬斯克(Elon Musk)在推特上表示，團隊已經(jīng)完成了下一個(gè)階段的工作。

　　事實(shí)上，熱泵并非新技術(shù)。“早在兩三年之前國內就已經(jīng)有車(chē)型搭載熱泵空調了。”某新能源汽車(chē)品牌工程師王亮告訴未來(lái)汽車(chē)日報(ID：auto-time)，更早之前，日產(chǎn)、豐田車(chē)型上也搭載過(guò)熱泵空調。

　　但由于成本、技術(shù)等原因限制，熱泵目前并沒(méi)有在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域大規模普及。“熱泵空調效率高，未來(lái)肯定會(huì )越來(lái)越多。”王亮預計，到 2022 年冬奧會(huì )時(shí)期，國內電動(dòng)車(chē)將大范圍采用熱泵空調，只不過(guò)在此之前還需要克服不少技術(shù)瓶頸。

　　2025 年市場(chǎng)滲透率或達 30%

　　目前，純電動(dòng)汽車(chē)空調主要有兩種制熱方式，熱泵和 PTC(Positive Temperature Coefficient)熱敏電阻，兩者制熱方式不同。

　　熱泵不產(chǎn)生熱量，是將車(chē)外的熱量補充到車(chē)內取暖，其工作原理和冷暖一體式空調一樣，冬天這種空調的室外壓縮機會(huì )工作，同時(shí)向室外吹出涼風(fēng)。王亮表示，熱泵系統其實(shí)就是換熱器吸熱放熱的過(guò)程，類(lèi)似水往低處流。

　　PTC 則是直接將電能轉化為熱能，即使在極致情況下也只能實(shí)現 100% 的能量轉換，如耗費 2 焦耳能量，最多只能提供 2 焦耳熱量。消耗電能制熱，意味著(zhù)犧牲電動(dòng)車(chē)的續航里程。

　　“熱泵技術(shù)是依靠制冷介質(zhì)把車(chē)外空氣中的能量吸收，并補充給車(chē)內取暖，這種搬運能量的效率要比 PTC 電能轉化成熱能的效率高出不少。”王亮告訴未來(lái)汽車(chē)日報(ID：auto-time)，在 0 攝氏度左右，熱泵效率是 PTC 電加熱的 2.2-2.5 倍;在零下 7 度附近，熱泵效率是 PTC 的 1.5-1.8 倍。

　　“以現有的常溫續航 450 公里的車(chē)型估算，零下 7 攝氏度時(shí)普通車(chē)型續航大約在 250 公里，熱泵版預計可以達到 280-290 公里。”王亮表示，熱泵版純電動(dòng)車(chē)在冬季比 PTC 電加熱車(chē)型，要高出 30-40 公里的續航里程。

　　續航里程是電動(dòng)車(chē)現階段最大的痛點(diǎn)之一。美國消費者報告 2019 年 2 月的測試數據顯示，在室外零下 20 攝氏度左右天氣中，Model 3 的續航折損 121 英里(約 195 公里)，相當于折損近一半。對于特斯拉來(lái)說(shuō)，也不得不采用熱泵系統提升其續航。

　　此外，使用熱泵空調空調也有助于提升電池的溫控系統。奧迪發(fā)布E-tron 表示，這款車(chē)采用了帶有熱泵的熱管理系統，可以幫助E-tron 始終保持在 25-35 攝氏度的良好工作區間，支持反復加速踏板踩到底加速。奧迪也因此有底氣宣稱(chēng)，E-tron 比沒(méi)有搭載熱泵的特斯拉 Model S P 100D 更快。

　　使用熱泵空調，已被公認為應對電動(dòng)車(chē)冬季續航衰減、提升綜合性能的最佳方案之一。除了特斯拉、奧迪，日產(chǎn)聆風(fēng)、雷諾 ZOE、寶馬 i3、豐田普銳斯、捷豹I-PACE 等車(chē)型均已搭載熱泵空調。國產(chǎn)電動(dòng)車(chē)也完成了從 0 到 1 的突破，榮威 Ei5、榮威 MARVEL X、蔚來(lái) ES6 等均采用了熱泵。

　　國金證劵表示，熱泵空調正成為車(chē)載空調新趨勢，并預計 2025 年車(chē)載熱泵空調將會(huì )達到 30% 的市場(chǎng)滲透率。

　　普及路上困難重重

　　熱泵空調被公認為未來(lái)發(fā)展趨勢，但目前主流新能源汽車(chē)仍以 PTC 電加熱為主。PTC 具有成本低、技術(shù)門(mén)檻低、加熱快等優(yōu)點(diǎn)，相比之下，熱泵空調價(jià)格高、技術(shù)難度大。

　　熱泵技術(shù)涉及比較專(zhuān)業(yè)的熱力學(xué)開(kāi)發(fā)和測試能力，在傳統的車(chē)用空調行業(yè)，先進(jìn)技術(shù)集中于幾大領(lǐng)先供應商，而名牌大廠(chǎng)的產(chǎn)品價(jià)格和開(kāi)發(fā)費用均遠高于普通企業(yè)。

　　國內最早采用熱泵的自主品牌上汽榮威工程師透露，榮威 Ei5 的熱泵空調成本此前達到一萬(wàn)多元。王亮則對未來(lái)汽車(chē)日報(ID：auto-time)表示，目前熱泵系統比普通空調系統多出的零部件價(jià)值平均在 1200-1500 元，雖然有所下降，但是這些硬性成本也會(huì )導致汽車(chē)廠(chǎng)商對成本、性能的平衡考量發(fā)生動(dòng)搖。

　　和 PTC 相比，熱泵空調還很大程度上受到溫度的限制。“熱泵空調在零下 10 度以下，從外界獲取熱量的效率明顯降低，幾乎是無(wú)效的。”王亮告訴未來(lái)汽車(chē)日報，在這種情況下，電動(dòng)汽車(chē)還需要靠 PTC 加熱。

　　此外，熱泵技術(shù)在其他領(lǐng)域已形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，但在車(chē)用領(lǐng)域，熱泵空調的重量、體積、抗震性能、可靠性、使用壽命、供應商資源等，都是需要考慮的因素。任何一項出現短板，都會(huì )制約這項技術(shù)的應用。

　　其中，熱泵難以普及的最大原因，還在于技術(shù)門(mén)檻。

　　“熱泵空調在商用和家用領(lǐng)域已比較成熟，但應用在車(chē)輛上還有不少技術(shù)瓶頸。”王亮告訴未來(lái)汽車(chē)日報(ID：auto-time)熱泵空調的工作原理雖然簡(jiǎn)單，但是把熱泵空調融入新能源汽車(chē)的電控系統非常復雜。

　　王亮表示，在冬季開(kāi)車(chē)或快速充電時(shí)，熱泵處于工作狀態(tài)，但當電池到達一定溫度后，電池就需要散熱，同時(shí)還需要保證車(chē)內溫度，這對電動(dòng)車(chē)的熱管理技術(shù)有相當高的要求。

　　在這種情況下，需要電腦準確判斷熱泵系統和 PTC 的分工，協(xié)調好電池以及駕艙的溫度。“如果熱管理技術(shù)不過(guò)關(guān) ，使用熱泵空調反而會(huì )增加電池能耗。”王亮告訴未來(lái)汽車(chē)日報，這本質(zhì)上還是考驗車(chē)企的電控技術(shù)。

　　隨著(zhù)特斯拉在 Model Y 車(chē)型上首次搭載熱泵空調，這些技術(shù)瓶頸或將被突破。

　　馬斯克在推特表示，Model Y 的熱泵系統有局部加熱回路，以擴大可用的溫度范圍。此外，熱泵還通過(guò)一個(gè) 8 向換向閥來(lái)控制各種模式下熱量的轉移路徑，從而創(chuàng )建了一個(gè)縝密的熱管理系統，將熱泵的功能實(shí)現了最大化。

　　國內一些車(chē)企也已在熱泵空調技術(shù)領(lǐng)域取得突破。

　　即將上市的吉利汽車(chē)幾何C將搭載熱泵空調，按照官方說(shuō)法，其電池智能溫控系統可將電池單體溫差控制在±2 攝氏度以?xún)?，可以提升?chē)輛在低溫狀態(tài)下 20% 的續航能力。

　　1 月中旬，北汽新能源的兩輛乘用車(chē)和北汽福田的 4 輛大巴車(chē)在零下 30 度的環(huán)境下放置超過(guò) 48 小時(shí)，然后進(jìn)行超低溫冷啟動(dòng)測試和熱泵空調測試。電池系統以每分鐘 7 攝氏度的速度持續升溫，直至電池正常的工作溫度 20 攝氏度。這意味著(zhù)在零下 30 度的低溫環(huán)境下，熱泵空調仍能正常運行。

　　“在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域，里程焦慮和冬季里程衰減是相當長(cháng)一段時(shí)間的現實(shí)，熱泵對節能的貢獻是最大的。”王亮告訴未來(lái)汽車(chē)日報，未來(lái)熱泵技術(shù)將在電動(dòng)車(chē)上逐步擴大應用，直至成為電動(dòng)汽車(chē)的標準解決方案。
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