特斯拉為取消PTC在Model Y中引入熱氣旁通功能，對(duì)于壓縮機(jī)而言是一個(gè)全新應(yīng)用場(chǎng)景，在這個(gè)全新應(yīng)用場(chǎng)景下，壓縮機(jī)需要面對(duì)哪些具體方面工程挑戰(zhàn)，本文進(jìn)行進(jìn)一步量化分析。

系統(tǒng)狀態(tài)計(jì)算

為了量化對(duì)壓縮機(jī)影響，先來看兩組計(jì)算數(shù)據(jù)如下:

系統(tǒng)架構(gòu)簡圖:

壓焓圖如下：

其中2-3的壓降由冷凝器前冷媒閥進(jìn)行控制。

壓縮機(jī)工作狀態(tài)分析

排量需求增加或者轉(zhuǎn)速提升

熱氣旁通模式，為了保證制熱量，熱端質(zhì)量流量需求與旁通流量配比，總質(zhì)量流量需求增加，上述計(jì)算采用45cc排量壓縮機(jī)并且假設(shè)容積效率0.9，要做到7kw客艙制熱，依然要跑到九千多一萬多轉(zhuǎn)，若采用34cc壓縮機(jī)基本無法達(dá)成制熱量需求。

當(dāng)然，降低等熵效率可以降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速需求，但壓縮機(jī)設(shè)計(jì)一般都以提高等熵效率作為隱含設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，主動(dòng)降低等熵效率有悖常理而且會(huì)引起常用制冷、熱泵工況功耗增加COP下降，并不可取。

另外一方面，為了提高質(zhì)量流量降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，壓縮機(jī)入口壓力提升，意味著經(jīng)過Chiller飽和溫度提升，可能會(huì)對(duì)水路放熱，進(jìn)一步增加制冷劑系統(tǒng)的負(fù)荷，抬升總壓縮機(jī)制熱量需求，進(jìn)而進(jìn)一步提升排量需求。

吸氣帶液

熱氣旁通模式，需要通過旁通閥與冷凝器前閥的控制調(diào)節(jié)流量配比，極難控制到合理的吸氣過熱度，壓縮機(jī)實(shí)際可能會(huì)長期工作在吸氣帶液狀態(tài)，對(duì)壓縮機(jī)耐久可靠性提出更高要求

高轉(zhuǎn)速高扭矩需求

為了讓壓縮機(jī)在許用轉(zhuǎn)速內(nèi)運(yùn)行，壓縮機(jī)入口壓力抬升，壓縮機(jī)出口壓力需要通過冷凝器前閥提升，造成壓縮機(jī)扭矩需求增加，疊加高轉(zhuǎn)速，意味著壓縮機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力可能需要提升，尤其當(dāng)制熱需求增加到比7kw更高的時(shí)候，以上計(jì)算結(jié)果的壓縮機(jī)入口溫度可能必須進(jìn)一步抬高才有可能在壓縮機(jī)最大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提供足夠的制熱量。

一般電機(jī)扭矩與功率特性如圖，轉(zhuǎn)速到達(dá)一定范圍的時(shí)候，電機(jī)進(jìn)入弱磁區(qū)，受限于反向電動(dòng)勢(shì)的影響無法再提供足夠扭矩，通常為了控制壓縮機(jī)總體成本，壓縮機(jī)電機(jī)、電控單元會(huì)用到弱磁控制，故以上熱力計(jì)算得出工況下需求的扭矩現(xiàn)有壓縮機(jī)不一定能夠提供。

如果強(qiáng)行提升電機(jī)功率，意味著匹配電機(jī)控制器的輸出能力同樣需要提升，IGBT通流能力可能會(huì)成為瓶頸。

油的影響

回到特斯拉在專利文件中提到的系統(tǒng)COP，可知低溫環(huán)境下壓縮機(jī)會(huì)在熱泵和熱氣旁通循環(huán)之間切換，壓縮機(jī)入口狀態(tài)會(huì)在低溫低壓和相對(duì)中溫中壓之間來回切切換。

以下是從瑞弗化工報(bào)告摘取的一個(gè)關(guān)于油與制冷劑互融性特性曲線，當(dāng)溫度極低時(shí)壓縮機(jī)油會(huì)析出。因此熱泵模式下蒸發(fā)器內(nèi)油析出，粘度大無法順利回到壓縮機(jī)，而切換到熱氣旁通需要壓縮機(jī)高速運(yùn)行，壓縮機(jī)回油可能產(chǎn)生問題，壓縮機(jī)油品可能需要重新優(yōu)化改性以滿足低溫特性。

當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況以及結(jié)合特斯拉專利里如下原文來看，特斯拉在整車控制策略上可能已經(jīng)做了規(guī)避，先讓壓縮機(jī)油盡可能循環(huán)起來才真正開始采用熱氣旁通模式給乘客艙加熱。

據(jù)市場(chǎng)上的情況觀察，在目前僅有特斯拉公司在使用熱氣旁通功能提供制熱，并且該功能所使用的壓縮機(jī)供應(yīng)商有限，僅有電裝和三電兩家公司。特斯拉在第一代產(chǎn)品中所使用的翰昂壓縮機(jī)并未被繼續(xù)采用，這背后可能有多種原因，也可能是由于有更多工程技術(shù)挑戰(zhàn)翰昂未能解決。本文作者分析僅基于自己推測(cè)，沒有實(shí)際項(xiàng)目操刀試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，歡迎同行進(jìn)行補(bǔ)充提供更多證據(jù)。

文章來源：汽車熱管理研發(fā)