熱泵上車 一級供應商心涼

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剛過去的冬天，社交媒體討論“電動車續(xù)航”話題的熱度達到空前的程度。電動車滲透率提高到5%、掌握社交媒體話語權的年輕人購買電動車更多、磷酸鐵鋰（LFP）第一次大規(guī)模搭載乘用車，都在不同程度上為熱度提升做了貢獻。

截至2020年底，全國新能源乘用車在用492萬輛，其中純電動車400萬輛。這個問題已經大到無法忽視的地步。

“北方冬季續(xù)航體驗”，簡單一句話、四個詞，讓電動車企心累堵肺肝顫胃痛，五臟四不順?，F(xiàn)在矛盾集中到如此程度，若在這個環(huán)節(jié)不能壓倒對手，伺候好消費者，就別想經營“高端電動車”的品牌設定。但凡有志于此的新勢力和傳統(tǒng)車企們，無不為此殫精竭慮。

輿論的呼聲，監(jiān)管部門自然知曉。年初的時候，工信部副部長辛國斌就協(xié)同裝備司專門召開了“電動汽車低溫使用問題研討會”。作為主管部門來真的，表明這個問題消費者都在關注。

會上，工信部稱要“明確低溫環(huán)境產品性能和技術要求，加強產品準入和生產一致性檢查”。監(jiān)管介入，就不再是單純企業(yè)掌控的技術問題，有變成產品標準的癥候。

現(xiàn)階段，純電動車制熱辦法無非三條路：PTC、熱泵、燃油加熱。

PTC導致掉續(xù)航

在傳統(tǒng)燃油車上，制熱不是問題，發(fā)動機熱效率通常不超過40%，其余都以熱量方式散發(fā)，只要收集起來導入座艙即可，不額外消耗燃料（除了風機用電）。到了純電動車身上，就要了親命了。

電動車的電機熱效率高達90%，多余熱量很少（高功率階段一般只能持續(xù)幾十秒），車上沒有其他熱源，這是EV痛點?？蛻粢葱奶劾m(xù)航、“重裝”駕乘；要么大膽制熱，里程刷刷掉，兩者體驗都比較差。

導致掉里程的主要是PTC，學名叫“正溫度系數(shù)熱敏電阻”，不了解這個詞也不要緊，反正知道這玩意是一個大號電加熱器就行了。那么問題來了，PTC工作需要消耗寶貴的電池蓄能，其效率不會超過100%。如果一輛車百公里耗電15KWh，那么一個2KW的PTC，全功率工作1小時，就會掉13公里續(xù)航。再加上冬天導致電池性能縮水（鋰離子固有特性），對續(xù)航的折損雪上加霜。

磷酸鐵鋰電池（LFP）本身的充放電曲線很平，這讓工程師很頭疼，只能讓電池管理系統(tǒng)（BMS）保留更多的可用能量，用來應對極端工況（譬如深踩油門）。這樣一來，在客戶看來，磷酸鐵鋰電池冬天表現(xiàn)更差。

當然工藝上可以優(yōu)化一下，譬如極片薄一點、導電劑性能好點、電解液更耐低溫一點，但功率和能量是蹺蹺板。BMS工程師也很無奈呀，不可能兩者同時做上去。

熱泵真的香嗎？

用了磷酸鐵鋰方案，就更呼喚高效加熱方案。電池熱管理本文不談，重點是伺候好客戶。2018年的時候，熱泵上車還算“黑科技”（東北的冬季熱水供應早就用了），但幾個大廠用了之后都說很香，也就流行起來了。這幾年，日產Leaf、豐田普銳斯、寶馬i系列車型都上了熱泵，可見熱泵也可以用于混動。國內上汽、長安也都有使用。

熱泵原理不復雜，沒聽說過“逆卡諾效應”也沒關系，熱泵不產生熱，只是熱量的“搬運工”。它利用工質揮發(fā)，能將外部熱量導入車內（哪怕外面溫度更低），相當于反向空調。

熱泵表現(xiàn)好的時候，效率可以高達300%，也就是提供3焦耳能量，本身只消耗1焦耳。當然，它有最佳工作溫度區(qū)間。0度以上，熱泵表現(xiàn)很出色；到了-10℃-0℃，效率在1-2之間，差強人意；到了-10℃以下，熱泵失能，不干活了。

北京冬季最冷的時候，或者在東北西北高緯地區(qū)，熱泵方案就不香了。事實上，在這些地區(qū)，電動車本身也不討喜。

沒有最完美方案

1月份交付首批的特斯拉國產Model Y，拋棄了Model 3的高壓PTC（等等黨又勝利了），改為熱泵+低壓PTC，而且把電池、功率電子、驅動系統(tǒng)和整車系統(tǒng)回路做成一體。作為熱策略集成度最高的車型，Model Y能解決低溫掉續(xù)航的大問題嗎？

國產Model Y讓熱泵唱主角，節(jié)約電力；環(huán)境溫度低于-10℃的時候，讓PTC頂上?？此坪芡昝缹Σ粚Γ繉嶋H策略還是有點復雜。

比如車主已經預定半小時后出發(fā)，電池和座艙都需要加熱。熱泵優(yōu)先為電池PACK加熱，當PACK溫度上來了（這么說很粗糙），然后切換重點，熱泵從PACK中取熱，給座艙加熱。

如果溫度很低（比如-30℃）怎么辦？特斯拉將空調壓縮機當加熱器來用，必須提前1小時啟動預熱，還是讓電池溫度PACK先上來。這時候盡管環(huán)境溫度還很冷，但是PACK又可以取熱了，熱泵處于高效區(qū)，于是工作過程重復上一條。

如果車主臨時決定出門，整車在外面又凍透了，該咋辦？低壓PTC只能勉為其難地頂上，這時候續(xù)航和體驗就不用看了。

國外的Model Y據(jù)說居然砍掉了PTC，在-10℃以下的時候，熱泵不工作，熱交換器（相當于空調外機）都結霜了，座艙根本不加溫，引發(fā)客戶抱怨。國產Model Y顯然吸取了這個教訓。

不過，壓縮機的效率比PTC還要差，續(xù)航還是不可避免地多掉一些。Model Y的實踐表明，EV面對低溫環(huán)境仍然沒有太好的辦法，里程折損和體驗，只能顧一頭。如果溫度太低（-30℃），兩個都保不住，車子只能達到勉強能開的程度。

創(chuàng)新逼死Tier1

Model Y的創(chuàng)新不是使用熱泵，而是精細管理（12種工作模式），榨取熱泵的所有能力。這不僅體現(xiàn)在八向換向閥這樣的硬件上，更重要的是，特斯拉將Tier1供應商逼到角落里去了。

傳統(tǒng)上，Tier1供應商提供整個空調、制熱方案，主機廠提出技術指標（任務書），驗收采購了事?，F(xiàn)在，特斯拉穿透了整個空調系統(tǒng)，將硬件制造壓制在零件級，空調、熱泵和整車系統(tǒng)（包含BMS、動能回收、PACK熱能收集）整合在一起，然后用數(shù)字化管理硬件，從算力平臺上分發(fā)策略給系統(tǒng)，打破了Tier1供應商提供軟硬一體解決方案的行業(yè)慣例。

如果整車廠都像特斯拉這么干下去，就沒有什么Tier1供應商了，只剩下Tier2硬件供應商，剩下的由主機廠一把抓。所謂智能化汽車，發(fā)展起來先革了Tier1的命。

在熱泵上車的過程中，我們窺見了這一趨勢，Tier1必須開始為前途擔憂了，不局限于空調和熱管理供應商。