從8向換向閥到12種工作模式的自動(dòng)控制,，Model Y實(shí)現(xiàn)硬件結(jié)構(gòu)集成創(chuàng)新并配以硬件軟化,，以及產(chǎn)生的引領(lǐng)效應(yīng)，可能加速熱泵空調(diào)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用,。
本文是對(duì)Model Y熱泵空調(diào)系統(tǒng)專利的解讀,。
1、Model Y整車(chē)熱管理系統(tǒng)架構(gòu)
2,、Model Y整車(chē)熱泵空調(diào)系統(tǒng)原理框圖
Model Y整車(chē)熱泵空調(diào)原理框圖,。
從視頻中也可以看到Model Y機(jī)艙有電動(dòng)壓縮機(jī)，液冷冷凝器,，AC-Chiller,，膨脹水壺，HVAC總成進(jìn)風(fēng)口,，冷卻模塊等,。
3、Model Y整車(chē)熱泵空調(diào)系統(tǒng)控制框圖
Model Y熱泵空調(diào)系統(tǒng)控制框圖分為行駛狀態(tài)及遠(yuǎn)程控制狀態(tài),，下面分別進(jìn)行說(shuō)明,。
3.1 行駛狀態(tài)的控制框圖
3.2 遠(yuǎn)程控制狀態(tài)的控制框圖
4、Model Y整車(chē)熱泵空調(diào)系統(tǒng)不同模式的介紹
4.1 Model Y熱泵空調(diào)系統(tǒng)模式選擇
相比于現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用熱泵系統(tǒng)的車(chē)型,，特斯拉在熱泵與整車(chē)的集成上做得更進(jìn)一步,。特斯拉熱泵集成應(yīng)用的策略可以通過(guò)下面這張圖來(lái)說(shuō)明， 在滿足乘員艙乘客舒適性需求的前提下,，來(lái)采用COP較高的模式運(yùn)行,，減少能源消耗，提高續(xù)航里程,。即根據(jù)環(huán)境溫度與電池溫度的關(guān)系,，從COP的劃分,，來(lái)規(guī)劃熱泵系統(tǒng)參與加熱的程度，以及啟動(dòng)不同級(jí)別的加熱模式,。
4.2 各模式運(yùn)行框圖及應(yīng)用場(chǎng)景介紹
（1） 乘員艙制熱
場(chǎng)景一
熱泵系統(tǒng)202通過(guò)AC-Chiller從電池系統(tǒng)204吸取熱量,。給乘員艙進(jìn)行加熱，此時(shí)COP>>1,；
當(dāng)電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中部件溫度（ DCDC,，電機(jī)控制器，電機(jī)等）高于電池系統(tǒng)106的溫度時(shí),，此時(shí)電池循環(huán)系統(tǒng)204和電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)206通過(guò)閥系統(tǒng)208來(lái)實(shí)現(xiàn)串聯(lián),，這對(duì)于提高效率有所幫助。
場(chǎng)景二
熱泵系統(tǒng)202通過(guò)吸收環(huán)境空氣中的熱量,，同時(shí)不對(duì)電池循環(huán)系統(tǒng)204造成不利的影響,。給乘員艙進(jìn)行加熱，此時(shí)COP>>1,；
a,，熱泵系統(tǒng)202通過(guò)AC-Chiller吸收循環(huán)中冷卻液的熱量，從而循環(huán)中冷卻液溫度不斷降低,，冷卻液流過(guò)散熱器236時(shí)吸收環(huán)境空氣的熱量,。
b，通過(guò)控制閥系統(tǒng)208實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的循環(huán)：一個(gè)循環(huán)是：AC-Chiller與散熱器串聯(lián),；另一個(gè)循環(huán)是：電池循環(huán)系統(tǒng)202與電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)206串聯(lián),，當(dāng)電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中部件溫度（ DCDC，電機(jī)控制器,，電機(jī)等）高于電池系統(tǒng)106的溫度時(shí),，這時(shí)電池系統(tǒng)可以自然利用電機(jī)等部件產(chǎn)生的熱量來(lái)進(jìn)行預(yù)熱，這有利于提高效率,；
場(chǎng)景三
通過(guò)熱泵和APTC同時(shí)給乘員艙進(jìn)行加熱,。熱泵加熱時(shí)COP>1，APTC加熱COP=1,，此時(shí)為混合加熱模式,， COP＞1；
a,，乘員艙的熱源來(lái)自熱泵系統(tǒng)和APTC,，這種MODE2較MODE1可以為乘員艙提供更多熱量，適用于：場(chǎng)景①電池系統(tǒng)循環(huán)回路204溫度太低,，無(wú)法滿足乘員艙舒適加熱需求,；場(chǎng)景②電池系統(tǒng)106通過(guò)電池循環(huán)系統(tǒng)204吸取更少的熱量而更快地加熱乘員艙；場(chǎng)景③：當(dāng)乘員艙有分區(qū)需求時(shí),，這種模式就有必要的,，通過(guò)12VAPTC232可以提供左右分區(qū)需要的熱量,。
b，當(dāng)電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中部件溫度（ DCDC,，電機(jī)控制器，電機(jī)等）高于電池系統(tǒng)106的溫度時(shí),，此時(shí)電池循環(huán)系統(tǒng)204和電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)206通過(guò)閥系統(tǒng)208來(lái)實(shí)現(xiàn)串聯(lián),，這對(duì)于提高效率有所幫助。
c,，MODE11-FIG26A描述的原理框圖與F13一樣,，此模式可以支持除霜操作，以消除乘員艙蒸發(fā)器218上的結(jié)霜,。蒸發(fā)器表面可以允許部分結(jié)霜,，但不能明顯影響空氣流通。壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)處于低效率狀態(tài),，以便產(chǎn)生盡可能多的熱量并減少化霜的時(shí)間,。
場(chǎng)景四
通過(guò)熱泵202從電池循環(huán)系統(tǒng)204吸熱和同時(shí)通過(guò)乘員艙蒸發(fā)器吸收環(huán)境空氣的熱量給乘員艙進(jìn)行加熱。為混合加熱模式,，COP>1,；
場(chǎng)景五
通過(guò)熱泵202從電池循環(huán)系統(tǒng)204吸熱，通過(guò)12VAPTC加熱乘員艙,，通過(guò)乘員艙蒸發(fā)器吸收環(huán)境空氣的熱量給乘員艙進(jìn)行加熱,。為混合加熱模式，COP>1,；
場(chǎng)景六
目的是在極端條件下為乘員艙進(jìn)行加熱,，在不與電池循環(huán)系統(tǒng)204換熱的情況下提供COP=1的功率。
a,， 電池系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)的冷卻液溫度較低,，通過(guò)AC-Chiller吸熱是不可行的，只是通過(guò)壓縮機(jī)做功來(lái)快速給乘員艙加熱,，此時(shí)COP=1;
b,，保持最佳的內(nèi)外循環(huán)比例和最低的舒適性需求；如果全部?jī)?nèi)循環(huán),，容易乘客憋悶及起霧的風(fēng)險(xiǎn),。
場(chǎng)景七
這種模式能夠有效通過(guò)散熱器吸收空氣中熱量來(lái)加熱乘員艙。
（2） 乘員艙和電池同時(shí)有制熱
目的是在極端條件下為乘員艙進(jìn)行加熱,，在不與電池循環(huán)系統(tǒng)204換熱的情況下提供COP=1的功率,。
a，有多余的加熱功率可用（循環(huán)狀態(tài)滿足防止起霧及換氣功能,，乘員艙舒適性可以滿足的前提）,，這種場(chǎng)景可以通過(guò)液冷冷凝器來(lái)給電池系統(tǒng)106進(jìn)行加熱,，主要是為了充電效率或提高電池放電電流等。
b,，三通閥230來(lái)控制冷媒分配流量,，優(yōu)先保證乘員艙舒適性，多余的熱量提供給液冷冷凝器來(lái)加熱電池,。冷暖循環(huán)風(fēng)門(mén)位置及壓縮機(jī)決定了總的消耗功率,；
（3） 僅電池有制熱
場(chǎng)景一
目的是壓縮機(jī)機(jī)作為加熱器快速加熱電池。應(yīng)用場(chǎng)景：當(dāng)車(chē)速優(yōu)先或者在較冷的環(huán)境中充電時(shí),，這個(gè)模式會(huì)比較有用,。
場(chǎng)景二
這種模式應(yīng)用在遠(yuǎn)程狀態(tài)，一般應(yīng)用在行駛前或行駛后的場(chǎng)景,。此模式的目的是,，通過(guò)乘員艙蒸發(fā)器吸收環(huán)境空氣的熱量來(lái)加熱電池系統(tǒng)106。
（4） 電池制冷模式
應(yīng)用場(chǎng)景：如環(huán)境溫度43℃左右,，電池有強(qiáng)制冷需求,；
（5） 乘員艙制冷模式；
（6）乘員艙及電池系統(tǒng)同時(shí)制冷模式,；
4.3 八通閥系統(tǒng)
Model Y應(yīng)用了集成式的八通閥,，上面的不同使用場(chǎng)景通過(guò)控制閥系統(tǒng)208來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的冷卻液循環(huán)回路，便于能量回收利用,，提高效率,；
場(chǎng)景一：當(dāng)通過(guò)預(yù)處理或其他工況電池系統(tǒng)106的溫度高于循環(huán)中其他部件（DCDC，電機(jī)控制器,，電機(jī)等）溫度時(shí),，此時(shí)電池循環(huán)系統(tǒng)204和電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)206并聯(lián)，這對(duì)于提高效率有所幫助,。如下圖①和②,。
場(chǎng)景二：當(dāng)電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中部件溫度（ DCDC，電機(jī)控制器,，電機(jī)等）高于電池系統(tǒng)106的溫度時(shí),，此時(shí)電池循環(huán)系統(tǒng)204和電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)串聯(lián)，這對(duì)于提高效率有所幫助,。如下圖⑤和⑥,。
場(chǎng)景三：乘員艙與電池同時(shí)有制熱請(qǐng)求時(shí)，并且電池急需加熱以滿足快速充電或動(dòng)力需求時(shí),，可以通過(guò)控制閥系統(tǒng)208,，使電池循環(huán)系統(tǒng)204與電機(jī)循環(huán)系統(tǒng)206串聯(lián)，通過(guò)電機(jī)堵轉(zhuǎn)加熱的方式給電池快速加熱；而熱泵系統(tǒng)202通過(guò)AC-Chiller吸收水箱散熱器中的熱量（水箱散熱器從環(huán)境空氣中吸收熱量）,，如下圖③和④,。
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