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专利揭秘特斯拉热管理系统演进

2024-09-30 12:19
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和大家一起聊一聊特斯拉热管理系统从SUPERBOTTLE到OCTOVALVE的演进和针对现实应用尚待解决的问题。

↑特斯拉热管理系统核心部件八通阀

热泵热管理系统可以把热量从温度低的地方搬用到温度高的地方。例如在夏季,热泵系统并不是把车外的低温送进来,相反的是把车内的热量搬向车外。从而达到制冷效果。相应的,在冬季制热时,热泵系统把车外的热量送到车内。一般在热泵系统中,1kW的电力可以产生2~3kW的制热效果。从而在冬季行驶大幅减少能源消耗,在给用户提供舒适的暖风的同时,帮助电池快速达到工作温度。

特斯拉Model3热管理系统标记SUPERBOTTLE的冷却液储罐上这个卡通的瓶子侠形象背后却是将传统冷却液储罐向智能热管理系统的革新技术,也就是热泵系统的核心部件四通阀。而特斯拉ModelY热管理系统核心部件则配以章鱼怪的形象加上一语双关的名字OCTOVALVE,进一步将这一系统演进至模式多样电控双四通阀组成的八通阀。

↑特斯拉ModelY热管理系统

根据特斯拉的专利图和实车照片可以看到其热管理系统的相关部件包括:

• Radiator散热器 – 与环境空气交换热量

• Liquid-Cooled Condenser液冷冷凝器 – 在冷却液和制冷剂间交换热量(加热冷却液)

• Chiller 热交换器– 在

冷却液和制冷剂间交换热量(制冷冷却液)

• Compressor压缩机 – 电驱动压缩机用于压缩制冷剂

• Expansion Valve膨胀阀 – 膨胀和控制制冷剂

• Evaporator 蒸发器– 为座舱制冷

• Cabin Condenser 座舱冷凝器– 为座舱加热

• Oil Heat Exchanger 机油热交换器– 用于电机润滑机油和冷却液间交换热量

• AC Accumulator制冷剂储罐

• Liquid Coolant Bottle冷却液储罐

↑特斯拉ModelY热管理系统专利图

冷却液环路具体包括:Chiller热交换器、Battery System电池系统、Power Converter电源转换器PCS、Inverter驱动单元、Oil Heat Exchanger机油热交换器、Liquid-Cooled Condenser液冷冷凝器、Radiator散热器和Liquid Coolant Bottle冷却液储罐。制冷剂环路包括:Compressor压缩机、Cabin Condenser座舱冷凝器、Expansion Valve膨胀阀、Evaporator蒸发器、Chiller热交换器、Liquid-Cooled Condenser液冷冷凝器和AC Accumulator制冷剂储罐。

↑特斯拉热管理系统八通阀工作模式

特斯拉热管理系统八通阀通过4种工作模式将不同热源包括Battery System电池系统、Power Converter电源转换器PCS、Inverter驱动单元、Oil Heat Exchanger 机油热交换器(动力电机和变速器)、Radiator 散热器(环境空气)、Low Voltage Heaters低压加热器的不同热量进行有机管理并充分进行利用和交互。在模式1热交换器和电池系统构成一个回路,而液冷冷凝器、散热器、驱动单元和电源转换器构成另一个回路。在模式2中热交换器、电池系统、液冷冷凝器、散热器、驱动单元和电源转换器构成同一个大回路。在模式3和4 中热交换器、液冷冷凝器和散热器构成一个回路(区别是散热器是否被旁路),而电池系统、驱动单元和电源转换器构成另一个回路。

↑特斯拉热管理系统工作模式专利图

热管理系统中的空调功能需要兼顾座舱制热和制冷两种工况。根据特斯拉热管理系统工作模式专利图中描述了几种基本的工作模式。

在基础制冷模式下制冷剂在传统工况下由蒸发器、压缩机和液冷冷凝器将座舱内的热量带到环境空气当中释放为座舱降温。

基于环境空气热源的制热模式下冷却液通过散热器、液冷冷凝器和热交换器将环境空气热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机和热交换器将环境空气热量带进座舱。

基于回收废热热量的制热模式下冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器、液冷冷凝器和热交换器将回收废热热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机和热交换器将回收废热热量带进座舱。

基于压缩机制热模式则工作在极低温工况下,此时无法从环境空气和回收废热中有效获取热量,制冷剂由座舱冷凝器、蒸发器、压缩机和低压加热器将通过电能为座舱加热。

↑特斯拉热管理系统制热模式1-4

实际应用中特斯拉热管理系统远远超过了上述空调功能基本工作模式,提供多达12种热管理制热模式和3种热管理制冷模式。下面我们就一起详细看一下它们的技术细节。

热管理制热模式1:环境温度大于零下10度,座舱需要加热。冷却液通过散热器和热交换器将环境空气热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机和热交换器将环境空气热量带进座舱。电池系统、驱动单元和电源转换器构成另一个回路。

热管理制热模式2:环境温度大于零下10度,座舱需要加热,基于回收废热热量制热。冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器和热交换器将回收废热热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机、蒸发器和热交换器将回收废热热量带进座舱。

热管理制热模式3:环境温度小于零下10度,座舱需要加热,基于回收废热热量制热。同模式2,与此同时打开低压加热器对座舱辅助加热。

热管理制热模式4:环境温度小于零下10度,座舱需要加热,只有压缩机能够提供热源。制冷剂由座舱冷凝器、蒸发器和压缩机将通过电能为座舱加热。

↑特斯拉热管理系统制热模式5-8

热管理制热模式5:环境温度小于零下10度,电池和座舱需要加热,压缩机和驱动单元能够提供热源。制冷剂由座舱冷凝器、蒸发器、压缩机和液冷冷凝器将通过电能为座舱和冷却液加热。冷却液通过驱动单元、电源转换器和液冷冷凝器将热量传递给电池系统。

热管理制热模式6:环境温度小于零下10度,电池需要加热,只有压缩机能够提供热源。制冷剂由热交换器、压缩机和液冷冷凝器将通过电能为冷却液加热。冷却液通过驱动单元、电源转换器、热交换器和液冷冷凝器将热量传递给电池系统。

热管理制热模式7:需将座舱的多余热量储存在电池系统中。制冷剂由蒸发器、压缩机和液冷冷凝器将座舱热量为冷却液加热。冷却液通过驱动单元、电源转换器和液冷冷凝器将热量传递给电池系统。

热管理制热模式8:需将驱动单元和座舱的多余热量储存在电池系统中。制冷剂由蒸发器、压缩机和液冷冷凝器将座舱热量为冷却液加热。冷却液通过驱动单元、电源转换器和液冷冷凝器将热量传递给电池系统。

↑特斯拉热管理系统制热模式9-12

热管理制热模式9:环境温度大于零下10度,座舱需要加热,基于环境空气和回收废热热量制热。冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器、散热器和热交换器将环境空气和回收废热热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机和热交换器将环境空气和回收废热热量带进座舱。

热管理制热模式10:需要座舱除雾。冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器和热交换器将回收废热热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机、蒸发器和热交换器将回收废热热量带进座舱进行除雾。

热管理制热模式11:将储存在电池系统中的热量为座舱快速除霜。冷却液通过驱动单元、电源转换器和热交换器将电池系统热量传递给制冷剂。制冷剂由座舱冷凝器、压缩机和热交换器将电池热量为座舱快速除霜。

热管理制热模式12:为座舱蒸发器除湿并将压缩机和驱动单元大量热量释放到环境空气。制冷剂由座舱冷凝器、压缩机、蒸发器和液冷冷凝器通过电能将压缩机热量传给冷却液。冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器、散热器和液冷冷凝器将压缩机和驱动单元大量热量释放到环境空气。

↑特斯拉热管理系统制冷模式1-3

热管理制冷模式1:电池需要制冷而座舱需要加热。冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器、散热器、液冷冷凝器和热交换器将电池系统回收废热热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机、液冷冷凝器和热交换器将回收废热热量带进座舱加热。

热管理制冷模式2:电池和驱动单元需要制冷而座舱需要加热。冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器、散热器、液冷冷凝器和热交换器将电池系统和驱动单元回收废热热量传递给制冷剂,制冷剂由座舱冷凝器、压缩机、液冷冷凝器和热交换器将回收废热热量带进座舱加热。

热管理制冷模式3:电池、驱动单元和座舱都需要制冷。制冷剂由蒸发器、压缩机、热交换器和液冷冷凝器将座舱内的热量带到冷却液中。冷却液通过电池系统、驱动单元、电源转换器、散热器、液冷冷凝器和热交换器将热量释放环境空气中为电池、驱动单元和座舱降温。

特斯拉热泵技术,为何被誉为迄今最出色的工程?

在寒冷的冬季,你是否曾因为汽车内部寒冷而瑟瑟发抖,又或者在炎热的夏季里,车内犹如热浪翻滚,让人无法忍受?这些看似小的不便,其实在我们的驾驶生活中占据着重要的一环。而今天,我要为大家揭秘的,就是 特斯拉汽车如何通过一项被誉为“迄今最出色的工程”——热泵技术,来解决这个看似小却又关乎舒适度的大问题。

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特斯拉的热泵技术,它是如何让你的车冷热自如?

独特工作原理热泵技术的秘密

特斯拉汽车采用热泵技术,能够让车辆在寒冷的冬季和炎热的夏季内保持恒温,让驾乘者享受更加舒适的驾驶体验。那么什么是热泵技术呢?热泵技术是一种利用热力学原理,通过制冷剂在不同的压力下进行蒸发和冷凝,实现热量传递的技术。

传统汽车的发动机加热车内空气。在特斯拉汽车中,热泵技术的工作原理是将空气中的热量通过制冷剂进行吸收,制冷剂在高压下变成高温高压气体,然后通过压缩机进行压缩,产生高温高压的制冷剂气体,释放出热量。这部分热量通过热交换器传递给车内,提供暖气功能。在夏季,热泵技术则反过来工作,通过制冷剂的蒸发和冷凝,将车内的热量排出,实现空调降温的功能。热泵技术的优势在于能够高效地利用空气中的热量,不需要使用传统的电加热器或者空调制冷器,从而减少能源的浪费,提高能源利用效率,还能够节省大量的电能,从而延长电池的续航里程。

特斯拉的热泵技术背后有一个非常专业的废热管理系统。这个系统与传统的热泵有所不同,它采用了“八通阀+智能算法”的设计。这意味着,它不仅可以回收空气中的热量,同时也可以回收电机和电池工作过程中产生的废热。这样的设计有效地提高了废热的利用率,使得废热可以高效地被用于空调和电池的加热,从而保证了冬季驾驶的舒适体验,同时还降低了能耗。

科技魔法:特斯拉如何巧妙运用

特斯拉的巧妙之处在于,他们不仅仅是将热泵技术用于汽车,而是通过专利性的废热管理,使得热泵技术的效率大大提升。通过“八通阀+智能算法”的设计,特斯拉的热泵系统可以智能地调配和利用废热,从而在保证舒适度的同时,也大大提高了能源的利用率。这是特斯拉技术魔法的源泉,也是他们引领汽车工业的关键。

热泵技术的巧妙运用,让特斯拉车辆在寒冷的冬季中也能够保持暖和,在炎热的夏季中也能够保持凉爽。热泵技术的使用不仅能够提高车辆内部的舒适性,而且还能够大大提高车辆的能效,从而延长车辆的续航里程。

此外,特斯拉公司还在不断升级和优化热泵技术,以应对不同气候环境下的需求。例如在寒冷的地区,特斯拉车辆会自动开启热泵技术,将外部温度低的热量转移到车内,从而提高车内的温度。而在炎热的地区,特斯拉车辆则会自动开启制冷系统,将车内的热量排出车外,从而保持车内的凉爽。

总之,热泵技术的应用让特斯拉车辆在各种气候条件下都能够保持舒适的驾乘体验,同时也提高了车辆的能效,为环保事业做出了积极的贡献。

冷暖自如:特斯拉热泵技术的实际效果

特斯拉的热泵技术在实际使用中的效果非常显著。在寒冷的冬季,车内温度可以在很短的时间内达到舒适的水平,而且很容易地保持在一个恒定的温度范围内。此外,热泵技术还可以防止车窗和后视镜的结冰,使得驾驶者视线更加清晰,行车更加安全。

特斯拉的热泵技术不仅在冬季有着显著的效果,在夏季的空调方面也同样表现出色。它可以更加有效地冷却车内空气,从而减少了对电池的消耗,延长了续航里程。总的来说,特斯拉的热泵技术为车辆的冷暖自如提供了更加高效、可靠的解决方案,让驾驶者在不同的季节和环境下都能够享受到舒适的驾驶体验。

特斯拉热泵黑科技,你知道吗?

电池性能提升,热泵技术的魔力在哪里?

电池性能是特斯拉汽车的一大亮点,而热泵技术则是为其电池性能提升提供了有力的支持。特斯拉的热泵系统,是一种高效的用热设备,它的魔力在于能够回收热量并用于空调制暖,同时将电池预热到性能最佳的温度。这一切的结果就是大幅降低冬季能耗,改善续航能力,减少超充时间。这对于电动车用户来说,无疑是一种极大的优势。因为冬季是电动车续航力受挑战的时期,而特斯拉的热泵技术,成功地解决了这个问题。

同时,热泵技术还可以通过预热电池的方式提高电池的性能和寿命。当温度低于一定程度时,电池的性能会受到影响,热泵技术可以在此时将车内空气加热,从而提高电池温度,让电池能够更好地发挥性能。这种预热电池的方式既能够提高车辆的行驶里程,又能够延长电池的使用寿命,让特斯拉车辆更加耐用可靠。

总之,热泵技术为特斯拉车辆提供了强大的支撑,它的魔力在于让车辆在各种环境下都能够保持冷热自如,不仅提高了车辆的使用体验,也提高了电池的性能和使用寿命,让特斯拉车辆的用户更加满意。

舒适度提升,特斯拉热泵技术带给你的惊喜

车内低温是用户冬季用车的一大痛点。常见新能源汽车暖气一般由PTC加热片参与提供,能效低还影响续航。“要省电”还是“要舒服”?似乎成为了用户冬季用车的难题之一。而特斯拉的热泵系统,却能够很好地平衡这两者间的关系。它不仅能提供温度适宜的车内体验,而且还能改善冬季续航与补能效率。不论是在车内还是车外,都能通过手机App提前设置温度,让温暖一路随行。这样的惊喜,我相信任何一个驾驶者都无法抗拒。

此外,特斯拉的热泵技术还可以通过车辆座椅的加热和通风功能,为乘客提供更加舒适的座驾体验。无论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季,乘客都可以享受到最佳的舒适度。

总之,特斯拉的热泵技术带给了车主们一个惊喜,让他们的驾驶体验更加舒适,无论是在极端天气条件下还是在常规驾驶中。这项技术不仅提高了能源效率,还为乘客带来了极致的舒适度。如果你是一个热爱驾驶的人,那么特斯拉的热泵技术一定会成为你的最爱。

特斯拉热泵技术的未来展望

新能源领域里的热泵黑科技,特斯拉将如何领先?

特斯拉的热泵技术采用的是双重压缩回路设计,其中一个回路用于制热,另一个回路用于制冷。通过压缩和膨胀来控制制热和制冷的过程,从而实现车内温度的控制。此外,特斯拉的热泵技术还具有智能化的功能,可以根据车主的设定来自动调节温度和湿度,让车内环境更加舒适。

总之,特斯拉的热泵技术是一项先进的能源转换技术,在保证车内舒适的同时,也为环境保护做出了贡献。随着人们对环保意识的提高,相信这种高效、环保的热泵技术将得到更广泛的应用。

特斯拉热泵技术,如何改变新能源汽车的未来?

特斯拉热泵技术的应用,标志着新能源汽车技术的重要进步。通过减少能源浪费和延长电池寿命,特斯拉热泵技术可以让更多的人选择新能源汽车,并且更加环保。此外,特斯拉热泵技术也可以为其他新能源汽车厂商提供借鉴和参考,推动整个新能源汽车行业的发展。

总之,特斯拉热泵技术的应用,改变了新能源汽车的未来。它不仅让驾驶者在不同的气候条件下都能享受到舒适的驾驶体验,还可以为整个新能源汽车行业的发展带来积极的推动作用。我们相信,在特斯拉的不断创新和技术更新下,新能源汽车行业的未来将会更加美好。

在这个科技飞速发展的时代,特斯拉不断地推动着新能源汽车技术的创新。热泵技术是其中的一项杰出成果,它充分展现了特斯拉对于科技与生活的深度理解和探索。这个工程的出色,不仅在于它的科技含量,更在于它为我们的生活带来的便利和舒适。有了特斯拉的热泵技术,无论是炎炎夏日还是寒冷冬季,我们都能在车内享受到宜人的温度。而且,这一切并不会对电池的耗电量造成太大的影响。这种在保证舒适度的同时又能有效节省能源的方式,无疑是对未来出行方式的一种美好设想。而这一切,都得益于特斯拉的科技创新。

声明: 本文由入驻搜狐公众平台的作者撰写,除搜狐官方账号外,观点仅代表作者本人,不代表搜狐立场。

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