特斯拉3月15日开始交付Model Y。这款小型电动SUV，基于Model 3 轿车平台，性能变化不大。不过，特斯拉Model Y拥有一个此前所有特斯拉车型都没有的配置：热泵空调，采用热泵以实现效率最优化。因此，即便在外界气温寒冷，汽车在制热或超充时，空调压缩机和外风扇都可能会启动并发出噪音。

热泵原理 1：冷凝器（放热）, 2：节流阀（减压）, 3：低温处（吸热）, 4：压缩机（加压）

热泵的基本原理和家用空调一样。低沸点液体（比如空调里的氟利昂）经过节流阀减压之后蒸发，从较低温处（比如室外）吸热，然后经压缩机将蒸汽压缩，使温度升高，在经过冷凝器时放出吸收的热量而液化后，再回到节流阀处。如此循环工作能不断地把热量从温度较低的地方转移给温度较高（需要热量）的地方。

PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。简单说，就是通过给热敏电阻通电，使得电阻发热来提高温度。我们日常生活中用到的电烫斗、卷发烫发器等，都是这个原理。

PTC可以说是用电能转化为热能，是制造热量。在极致情况下，也只能实现100%的能量转换。耗费1焦耳的能量，最多只能提供1焦耳的热量。而热泵，是搬运热量，可以使用1焦耳的能量，从更冷地方移动大于1焦耳的能量，因此在耗电量上要大为节省。

新能源汽车的发展，近年来在全球范围内愈发地被重视。新能源汽车的发展，有望解决传统燃油车带来的环境污染问题。和传统燃油车最大的不同在于动力系统，进而导致热管理及空调系统发生巨大变化。传统国外热管理龙头电装、法雷奥、翰昂、马勒四家龙头企业占据全球市场一半以上的份额，具备较强的技术优势。而在当前这轮汽车电动化浪潮中，既有的汽车热管理空调竞争格局已有松动迹象，国内企业存在弯道超车的可能性。

热泵空调在新能源车领域已成为未来发展趋势，但是值得注意的是，二氧化碳作为制冷剂，具备高环保、低价、高制热能效的特点，未来有望在新能源汽车上取得全面普及。据悉，三花智控全方位布局新能源热管理领域，目前已经形成二氧化碳产品解决方案。

新能源车空调系统单车价值量对比传统燃油车大幅提升，单车价值量约为 7000~8000 元（若使用热泵空调则为 10000 元左右），较传统燃油车提升约 1 倍。其中，新能源车的空调系统（传统冷媒）单车价值量约为 3950 元，较传统燃油车的单车价值量 1610 元，也得到大幅提升。

2025 年我国新能源汽车渗透率目标为 25%。以此测算，2025 年国内新能源车销量有望达到 710 万的规模，对应热管理系统的空间约为 500 亿元，其中空调系统的空间约为 280 亿元。未来伴随着二氧化碳热泵技术普及，空调系统空间有望实现进一步提升。

新能源车汽车，其热管理系统包括空调系统，除此还包括电池热管理、电机电控热管理及其他设备的冷却。新能源车和传统燃油车最大的不同在于动力系统，是化学能转化为内能再转化为机械能。



新能源车空调电能驱动，制热方案为PTC、热泵模式

新能源车空调系统由电能驱动。对于新能源汽车（特别是纯电动汽车）， 既没有发动机作为空调压缩机的动力源，也没有发动机余热可以利用达到取暖、除霜的效果。通常来讲，新能源车空调系统的冷源、热源和其他能源都来自电池。

目前空调系统制热方案包括 PTC 和热泵模式等。目前市场上主流的新能源车空调系统中。（1）制冷方案：基本都采用电动压缩制冷方式，如福克斯新能源车空调系统的制冷采用的是“压缩机-冷凝器-膨胀阀-蒸发器”的制冷循环；（2）制热方案：主要包括PTC（液体/空气）和热泵系统等，如福克斯新能源车在温度较低或车辆起动时采用 PTC 加热方案，电机温度达到一定数值后采用电机余热方案，特斯拉 Model-X 制热模式采用空气 PTC 方案，比液体PTC 方案的效率更高。

PTC：Positive Temperature Coefficient，泛指正温度系数很大的半导体材料。

热泵：是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置。

热泵技术在新能源车领域已成为未来发展趋势

热泵空调技术是将低位热源的热能转移到高位。水泵是将低处的水泵到高处，热泵则类似，是一种可以将低位热源的热能强制转移到高位热源的空调装置。热泵系统中使用四通换向阀可以使热泵空调的蒸发器和冷凝器功能互相对换，改变热量转移方向，从而达到夏天制冷冬天制热的效果。当前热泵系统的类型主要有直接式热泵空调系统、间接式热泵空调系统和补气增焓直接式热泵空调系统等。

热泵空调相对于 PTC 加热的优势就在于更加节能。热泵空调方案的耗能大约为 PTC 加热模式的 50%。因此，从应用层面来看，热泵空调方案更具优势，但其技术要求也相对较高，特别需要解决低温情形下室外换热器结霜的问题。

热泵空调在新能源车领域实现快速推广。当前热泵空调技术在新能源车领域已经得到了市场验证，国际主要车型包括大众、奥迪、雷诺、宝马、日产等品牌均已量产装车。近年来国产电动汽车热泵空调也开始装车，典型车型如荣威Ei5、荣威 MARVEL X、长安 CS75 PHEV 等车型覆盖纯电和混动。

二氧化碳制冷剂助力热泵空调系统性能升级

R134a 型热泵空调系统为当前市场主流。按照新能源车热泵空调的制冷剂划分，热泵空调可以分为 R134a 型、CO2 型、R1234yf 型等。R134a（1， 1，1，2-四氟乙烷）是一种使用最广泛的中低温环保制冷剂，它具有良好的综合性能，使其成为一种非常有效和安全的R12（二氯二氟甲烷）替代品。目前各种电动汽车的空调系统主要使用制冷剂 R134a，零部件设计、生产及售后服务及维护，均依据R134a 制冷剂物理性能设计。

高效及环境安全性突出，二氧化碳热泵空调有望成为未来趋势。由于R134a 具有温室效应（在《京都议定书》中被列为限制使用的工质），所以仍面临巨大的替代压力。二氧化碳作为制冷剂，可充分发挥其高环保、低价、高制热能效的特点，因此二氧化碳热泵空调在新能源车领域具备很广阔的应用前景。二氧化碳热泵就是采用二氧化碳作为制冷剂的热泵或空调，二氧化碳冷媒代号为 R744，所以二氧化碳热泵也称 R744 热泵。二氧化碳热泵与普通的热泵工作原理基本是一样的，都属于蒸汽压缩式。不同的地方在于， 二氧化碳热泵属于超临界循环，即在冷凝器端，二氧化碳是不会被冷凝成液体的，而传统冷媒在冷凝器端是被冷凝成液体再节流的。

R1234yf 存在安全性问题，二氧化碳空调系统仍占据全面优势。欧盟要求 2017 年起 GWP>150 的制冷剂禁止在所有车型的空调上使用，对此杜邦与霍尼韦尔开发了R1234yf（HFO-1234yf、四氟丙烯）作为新一代制冷剂。但是，R1234yf 的生产过程中会产生 HF（氢氟酸）等多种臭氧层破坏物质， 并存在一定的安全问题，因此德系车企将二氧化碳作为发展方向。R1234yf、二氧化碳两者进行对比，二氧化碳在环保性能、安全性能、制造成本和可持续发展上均占据优势，未来发展前景广阔。

18 世纪末期，随着蒸汽机技术的逐步成熟，真正意义上的汽车开始出现，汽车行业的机械化大幕正式拉开；进入 19 世纪之后，电动汽车和内燃机汽车相继被发明；20 世纪以来，内燃机汽车快速发展，成为汽车市场最为重要的组成部分。回顾过去 200 多年的发展历史，动力源的更替是汽车发展史上最为重要的变革。对于新能源汽车，空调系统的动力来源由原来的发动机变为动力电池，因此其技术方案需要重新设计。因此，总体来讲，在汽车电动化浪潮中，既有的汽车热管理空调竞争格局已有松动迹象，国内企业存在弯道超车的可能性。

来源：空调热泵