特斯拉Y型热泵

特斯拉的新系统“提升”了热泵的效率，使其比常规热泵系统更好，并采用了一些独特的方法来加热低于-10摄氏度的温度。

关于Y型气候控制系统的文章很多。最重要的话题是新的热泵和八阀，但该系统还有更多的选择。在本文中，我们将讨论系统的一些优点。

如果您对热力学有所了解，那么您会喜欢特斯拉新系统的以下描述：

“该系统从有限源热力学源进行热力学套利，并具有增加这些有限源的能力”

大多数有趣的问题都与加热模式有关，但是在进入这一模式之前，让我们先快速讨论一下冷却模式。

散热方式

在大多数情况下，冷却模式与Model S和Model 3相当相似，唯一的例外是。特斯拉现在在系统中增加了“液冷冷凝器”。冷凝器是热的液态制冷剂排出热量的地方。在Model S和Model 3中，空调冷凝器位于汽车的前部。制冷剂管线（不是乙二醇管线）一直延伸到汽车的前部和后部。

前面的空间与乙二醇热交换器共享，因此在Model 3中前面有2个热交换器。它们彼此堆叠在一起。在Model Y中，空调冷凝器位于汽车的防火墙上，冷却液回路将乙二醇带到汽车的前部以散发热量。这种方法的优点在于，现在只有一个热交换器在前面，而不是2个（在Model S的情况下是3个）。

Y型使用液冷冷凝器

Y型汽车前部只有1个热交换器

加热方式

传热的多种方法

很少讨论的有趣细节集中在该系统可以在乘客舱，电池，驱动单元和外部环境之间传递热量的其他方式上，以提高系统效率，而不仅仅是普通热泵。许多热源都是低级能源，需要在低于-10C（14F）的温度下进行加热。该专利描述了特斯拉无需使用高压加热器即可完成此操作的多种方法。

该系统在Model S，Model 3和Model Y之间进行了不断改进。ModelS能够利用驱动电机和逆变器产生的废热来加热电池，但这仅是其灵活性的程度。该系统的其余部分使用大锤方式通过“机舱内”高压加热器（无乙二醇回路）和常规空调将制冷剂（非乙二醇）全部泵入汽车前部进行冷却。 。Model S和Model 3具有四通阀，该阀为系统提供了一些灵活性，但在Model S中，所有组件都缠绕在海绵状松紧带下。

该图显示了S TMS模型的笨拙布局

S型只有一种转移废热的方法

Model 3的运作方式与Model S几乎相同，但Tesla推出了“ Mr. 超级杯”。超级瓶的最大优点是，它将所有组件都放置在一个位置（瓶子），而不是将它们散布在周围并用管子和电线将它们连接起来。

在模型3中，特斯拉将所有TMS组件合并为“ Mr. 超级杯”

Y型是量子跃迁

增加了热泵，液冷冷凝器环路和八通八通阀，从而开辟了许多传热途径。该专利实际上讨论了总共12种加热模式和3种冷却模式。该系统甚至利用电池的热量来存储热量。然后，当我们提取存储在电池组中的热能时，电池可以用作热源。

我们将向您展示可以配置此系统的两种最有趣的模式。如果您需要所有模式的详细说明，请参阅本文的最后部分以及特斯拉专利：US 2019 / 0070924A1，具有极限温度加热能力预处理的最优源电动汽车热泵，2019年3月7日。

下图显示了供暖系统的最佳模式。

Y型可以通过3种热源加热机舱9

在模式9下，系统使用3种热量来加热机舱：从前部散热器（与传统的热泵相同），电池以及驱动电机和逆变器吸收的环境热量。使用高温电池和驱动电机热源可提高系统效率，因为热泵在较热的环境下工作效果最佳。这与住宅地热热泵的工作原理非常相似，在冬季，热泵将热量从地下抽出。

下面的图7显示了另一种有趣的模式，在这种模式下，我们从乘客舱吸收热量来加热电池。当汽车停在阳光明媚的冬日时，可能会发生这种模式。机舱被太阳加热，但电池很冷。在这种情况下，我们使用太阳能来加热电池。热量存储在电池中，以供以后加热车厢。特斯拉利用电池的热量来存储热量。当他们将其拉出时，可使包装温度降至10C（50F）。电池组中可以存储的热量大约为2.5-3 kWh，因此电池可以容纳相当数量的热量。

在一个阳光明媚的冬日里，Y型车可以利用机舱中存储的太阳能来加热电池

上面的两个示例向您展示了该新系统在多个组件之间以及多个方向上传递热量的灵活性。

在低于-10C（14F）的环境温度下加热

特斯拉的新系统发光的另一种方式是，它可以在低于-10C的低温环境下加热。这些技术（12V辅助加热除外）也用于商业加热系统，但从未应用于电动汽车热管理系统（起亚/现代系统除外，它们几乎与Y型技巧相同）。

Y型在低于-10C（14F）的环境下加热的方法

特斯拉概述了在-10C以下加热的三种方法。最主要的是COP = 1压缩机加热。

在COP = 1压缩机加热中，我们同时运行机舱蒸发器和机舱冷凝器，并将机舱冷凝器的排气再循环回蒸发器入口。

在这种模式下，我们同时运行机舱蒸发器和机舱冷凝器，并将机舱冷凝器的排气再循环回到机舱蒸发器入口。这有点像在门打开的情况下运行冰箱（请参阅详细讨论部分的第1部分视频的开头）。

在这种情况下，蒸发器中吸收的热量被舱室冷凝器中排出的热量抵消，输入舱室的净热等于输入到压缩机的电热。对于我们的外行来说，这是一种公认​​的晦涩处理方式，但是它用于大型商用HVAC系统。到3-4吨压缩机（例如Y型）的压缩机电输入可以在5-6 kW附近，因此与现有的EV“机舱内”电阻加热器相当。这是相当多的热量。

在第二种方法中，我们在机舱中使用12V辅助加热器作为热量补充。

在第三种方法中，我们在逆变器中产生“异相”电流。然后，我们使用此“异相”电源来运行压缩机和鼓风机电机以产生更多的热量。

不幸的是，这三种方法仅提供COP = 1加热，因此（在大多数情况下）我们越接近-10C，COP就越接近1。