特斯拉Model Y热泵空调技术专利解读

特斯拉Model Y 热泵空调技术专利解读

从8向换向阀到12种⼯作模式的⾃动控制，Model Y 实现硬件结构集成创新并配以硬件软化，以及产⽣的引领效应，可能加速热泵空调在电动汽⻋上的应⽤。本⽂是对Model Y 热泵空调系统专利的解读。

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07:15

1、Model Y 整⻋热管理系统架构

2、Model Y 整⻋热泵空调系统原理框图Model Y 整⻋热泵空调原理框图。

今天

汽⻋热管理之家

从视频中也可以看到Model Y机舱有电动压缩机，液冷冷凝器，AC-Chiller，膨胀⽔壶，HVAC总成进⻛⼝，冷却模块等。

3、Model Y整⻋热泵空调系统控制框图

Model Y热泵空调系统控制框图分为⾏驶状态及远程控制状态，下⾯分别进⾏说明。

3.1 ⾏驶状态的控制框图

3.2 远程控制状态的控制框图

4、Model Y整⻋热泵空调系统不同模式的介绍

4.1 Model Y热泵空调系统模式选择

相⽐于现在已经应⽤热泵系统的⻋型，特斯拉在热泵与整⻋的集成上做得更进⼀步。特斯拉热泵集成应⽤的策略可以通过下⾯这张图来说明，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。

4.2 各模式运⾏框图及应⽤场景介绍

（1）乘员舱制热

场景⼀

热泵系统202通过AC-Chiller从电池系统204吸取热量。给乘员舱进⾏加热，此时COP>>1；

当电机循环系统中部件温度（ DCDC，电机控制器，电机等）⾼于电池系统106的温度时，此时电池循环系统204和电机循环系统206通过阀系统208来实现串联，这对于提⾼效率有所帮助。

场景⼆

热泵系统202通过吸收环境空⽓中的热量，同时不对电池循环系统204造成不利的影响。给乘员舱进⾏加热，此时COP>>1；

a，热泵系统202通过AC-Chiller吸收循环中冷却液的热量，从⽽循环中冷却液温度不断降低，冷却液流过散热器236时吸收环境空⽓的热量。

b，通过控制阀系统208实现两个独⽴的循环：⼀个循环是：AC-Chiller与散热器串联；另⼀个循环是：电池循环系统202与电机循环系统206串联，当电机循环系统中部件温度（ DCDC，电机控制器，电机等）⾼于电池系统106的温度时，这时电池系统可以⾃然利⽤电机等部件产⽣的热量来进⾏预热，这有利于提⾼效率；

场景三

通过热泵和APTC同时给乘员舱进⾏加热。热泵加热时COP>1，APTC加热COP=1，此时为混合加热模式，COP＞1；

a，乘员舱的热源来⾃热泵系统和APTC，这种MODE2较MODE1可以为乘员舱提供更多热量，适⽤于：场景①电池系统循环回路204温度太低，⽆法满⾜乘员舱舒适加热需求；场景②电池系统106通过电池循环系统204吸取更少的热量⽽更快地加热乘员舱；场景③：当乘员舱有分区需求时，这种模式就有必要的，通过12VAPTC232可以提供左右分区需要的热量。

b，当电机循环系统中部件温度（ DCDC，电机控制器，电机等）⾼于电池系统106的温度时，此时电池循环系统204和电机循环系统206通过阀系统208来实现串联，这对于提⾼效率有所帮助。

c，MODE11-FIG26A描述的原理框图与F13⼀样，此模式可以⽀持除霜操作，以消除乘员舱蒸发器218上的结霜。蒸发器表⾯可以允许部分结霜，但不能明显影响空⽓流通。压缩机和⿎⻛机处于低效率状态，以便产⽣尽可能多的热量并减少化霜的时间。

场景四

通过热泵202从电池循环系统204吸热和同时通过乘员舱蒸发器吸收环境空⽓的热量给乘员舱进⾏加热。为混合加热模式，COP>1；

场景五

通过热泵202从电池循环系统204吸热，通过12VAPTC加热乘员舱，通过乘员舱蒸发器吸收环境空⽓的热量给乘员舱进⾏加热。为混合加热模式，COP>1；

场景六

⽬的是在极端条件下为乘员舱进⾏加热，在不与电池循环系统204换热的情况下提供COP=1的功率。

a，电池系统循环系统的冷却液温度较低，通过AC-Chiller吸热是不可⾏的，只是通过压缩机做功来快速给乘员舱加热，此时COP=1;

b，保持最佳的内外循环⽐例和最低的舒适性需求；如果全部内循环，容易乘客憋闷及起雾的⻛险。

场景七

这种模式能够有效通过散热器吸收空⽓中热量来加热乘员舱。

（2） 乘员舱和电池同时有制热

⽬的是在极端条件下为乘员舱进⾏加热，在不与电池循环系统204换热的情况下提供COP=1的功率。

a，有多余的加热功率可⽤（循环状态满⾜防⽌起雾及换⽓功能，乘员舱舒适性可以满⾜的前提），这种场景可以通过液冷冷凝器来给电池系统106进⾏加热，主要是为了充电效率或提⾼电池放电电流等。

b，三通阀230来控制冷媒分配流量，优先保证乘员舱舒适性，多余的热量提供给液冷冷凝器来加热电池。冷暖循环⻛⻔位置及压缩机决定了总的消耗功率；

（3） 仅电池有制热

场景⼀

⽬的是压缩机机作为加热器快速加热电池。应⽤场景：当⻋速优先或者在较冷的环境中充电时，这个模式会

⽐较有⽤。

场景⼆

这种模式应⽤在远程状态，⼀般应⽤在⾏驶前或⾏驶后的场景。此模式的⽬的是，通过乘员舱蒸发器吸收环境空⽓的热量来加热电池系统106。

（4） 电池制冷模式

应⽤场景：如环境温度43℃左右，电池有强制冷需求；

（5） 乘员舱制冷模式；