數九寒冬，你的純電動車體驗如何？

續航打折可能還不是最糟心的事。近期就有十幾名加拿大的特斯拉車主反饋，冬季連空調都使用不了，不僅僅車凍得續航打折，人凍得也是一把鼻涕一把淚。

並且，這些冬季無法制熱的基本都是熱泵空調。

這就非常奇怪了，熱泵空調的高效省電優勢沒能發揮出來，反而無法制熱了，引來加拿大部分車主的質疑，也引起了特斯拉研發團隊的重視。馬斯克都說，這是特斯拉高度優先要解決的問題。

但更奇怪的是，馬斯克說熱泵空調的故障竟然是一個軟體問題，通過韌體更新就能完成。或許很多人從來還沒聽說過，空調還需要 OTA。不過，瞭解完特斯拉熱泵空調的結構和工作原理之後，就能發現這一套硬體竟然能實現 12 種不同的功能，並且所有功能的實現都依靠軟體控制。

所以說，特斯拉熱泵空調的問題可能真的就是個軟體問題。

那麼，特斯拉的熱泵空調究竟有多神奇？為什麼會出現極寒條件下無法制冷的情況，業內能不能解決這個問題呢？在看過特斯拉熱泵空調專利，並且和美的威靈工程師進行了一次對話後，車東西找到了問題的答案。

01.加拿大車主熱泵失靈 竟能通過韌體更新解決

本月，位於北半球的各國迎來了冬季以來最冷的時間，電動汽車也進入了一年裡最不好用的階段。

近期，就有加拿大特斯拉車主反映，他們在極寒環境下開車，熱泵空調竟然不能用了。

推特使用者 @TSelvig 說道，當天出行時，氣溫已經降至-40℃。在這種極寒天氣下，他駕駛特斯拉 Model Y 時，熱泵空調卻無法使用。在嘗試重啟車輛、給特斯拉客服打電話後，仍無法解決這個問題，並且車主距離最近的服務中心也有幾小時的車程，沒有空調根本無法開車。

▲ 使用者在-40℃環境下熱泵空調無法工作

最終，一家人改用燃油車出行。

另一位 Model Y 車主 @paateach 的經歷則更加豐富，他的 Model Y 已經連續兩個冬天沒有暖風了。

▲ 有使用者更換了空調零部件仍然失效

他在推文中說，自己住在加拿大南部的薩斯喀徹溫省，去年 2 月就遇到了熱泵空調無法使用的情況，整整一個月都沒有暖風。後來，特斯拉為他更換了一組超岐管，當時熱泵空調就能使用了。但是，到今年冬天，氣溫下降到-30℃時，他再次遇到了熱泵空調無法使用的情況。

當時，他拍下了車機螢幕上的提示：座艙氣候調節系統需要維修，制熱、製冷系統將被限制或無法使用。

▲ 熱泵空調失靈時車機上的顯示

兩位車主對特斯拉發出了質疑：為什麼特斯拉的熱泵空調會在極寒天氣下失靈？特斯拉已經維修幾次，為什麼維修方案還是無效？

甚至有車主說，經歷過這個冬天之後，希望賣掉自己的特斯拉換回燃油車，至少不會出現空調製熱故障。

特斯拉車主社群 Tesla Owner’s Club 在加拿大阿爾伯塔省的主席 Angie Dean 表示：“在加拿大阿爾伯塔省和薩斯喀徹溫省，已經有十餘名特斯拉車主出現了熱泵空調無法使用的問題。”

▲ 馬斯克稱已經更新韌體修復問題

就在上週，車主社群 Drive Tesla Canada 在推特上 @馬斯克，要求他對熱泵問題發表評論，馬斯克 5 分鐘內就回復了推文，並稱維修熱泵空調具有非常高的優先順序。40 分鐘後，馬斯克稱熱泵空調的新韌體已經向用戶推出。

令人相當好奇的是，熱泵空調出現故障為什麼能通過韌體更新修復？另外，當韌體更新完成後，仍有車主反饋無法制熱，韌體更新到底有沒有用？

02.極寒出行需提前預熱電池 熱泵可能還有硬體缺陷

在一份特斯拉 2019 年公開的專利檔案中，就展示了熱泵空調系統的結構和運作方式。2020 年初，伴隨著 Model Y 車型的量產，這項專利也轉化為了特斯拉的量產應用。

如果開啟特斯拉的前備箱，就能看到熱泵空調和多條管道、線束，實際上這只是熱泵系統的“冰山一角”。從專利圖上看，特斯拉的熱泵空調擁有 11 個主要元件，並且負責整車的熱迴圈，能夠通向座艙、電池包、電機等車輛不同的部位。

▲ 箭頭所指位置為特斯拉熱泵空調

這些主要部件有壓縮機、座艙冷凝器、座艙蒸發器、電池系統冷卻裝置、座艙鼓風機、電機液冷冷凝器、蓄電池、三向壓縮機出氣口、低壓電動座艙加熱器（PTC）、再迴圈空調、暖氣。

在這 11 個主要部件中，特斯拉並沒有直接取消傳統 PTC 加熱，而仍然配備了一個低壓 PTC 加熱。但是，由於功率不足，這個 PTC 加熱裝置並不能直接向座艙內供暖，而是當熱泵系統制熱不足時，提供輔助加熱。

▲ 特斯拉熱泵空調系統結構

比較令人驚訝的是，特斯拉的這套硬體能夠實現 12 種不同的工作模式，通過不同的軟體排程完成。

這 12 種工作模式中，熱泵參與的模式並不多，只有三種。熱泵參與加熱可以分為純熱泵模式和混合加熱模式。當熱泵效率較高的時候，就啟用純熱泵模式，當效率較低時，就啟用混合加熱模式，熱泵可以和 PTC 加熱混合，還能加入蒸發器共同加熱。

▲ 特斯拉熱泵空調的 12 種工作模式和功能

另外，單純使用壓縮機、蒸發器也能加熱座艙、電池系統。並且車內熱迴圈系統還能實現座艙除霧、除霜、除溼等功能。

這裡就能得出一個結論：熱泵空調的問題通過韌體更新修復，確實是可行的。

當熱泵空調系統硬體沒有問題時，調整不同環境下的軟體排程，就能實現對熱泵空調系統的調整。

單就熱泵系統而言，加熱座艙的效率和熱泵的效率有很強的聯絡。因為熱泵空調的工作原理就是交換車內外的熱能。

通過蒸發器，冷媒能夠從外界環境中吸熱，到車內冷媒液化後釋放出熱量，就可以向座艙內供暖。

不過，如果外界環境溫度越低，冷媒從外界環境中獲取熱量也就越難，這就導致熱泵空調在極寒環境下制熱效率不高。

特斯拉也知曉這一顯而易見的問題，因此在熱泵空調之外還加入了輔助加熱器件。

特斯拉在專利中繪製了一張圖表，可以解釋熱泵空調在不同溫度條件下的效率。熱泵空調的效率係數用 COP（Coefficient of Performance）表示，當 COP=1 時，表示消耗電能和產生的熱能相等；當 COP>1 時，熱泵空調處於高效區，代表消耗較少的電能能夠得到更多的熱能。

▲ 車內環境溫度和電池溫度對熱泵空調效率的影響

從特斯拉的圖表中可以看到，當環境溫度和電池溫度同時低於-20℃時，熱泵空調的效率將非常低下，這一溫度也被特斯拉認為是極寒溫度，在這個溫度以下已經沒有解決方案了。但此時，只需要為電池加熱，COP 值就會隨之升高，制熱系統也就能夠正常使用了。

當 COP=1 時，熱泵空調不工作，依靠蒸發實現加熱，當 COP≥1 時，熱泵空調才會參與制熱，而此時溫度則需要在-10℃以上。

這裡能得出第二個結論：如果外界天氣極度寒冷，即便更新了熱泵空調韌體，制熱效果仍會較差。解決方法是加熱電池，或者說出行之前為電池預熱。

不過，在馬斯克回覆已經更新韌體的推文下，還有不少使用者反饋車輛仍無法制熱。

那麼，這很有可能出現了硬體問題。

特斯拉車主 @paateach 在推特上說，他的特斯拉 Model Y 已經更換了兩次超岐管，其中包括熱泵空調的感測器、膨脹閥和冷媒管線。制熱系統暫時能用，但自己非常擔心可能再次損壞。

▲ 車主更換兩次零部件後仍擔心再次損壞

推特使用者特斯拉車主線上透露了熱泵空調的研發故事。近期，特斯拉在美國加利福尼亞洲和阿拉斯加州的工程師都在測試熱泵空調，測試結果發現低於-30℃時，特斯拉的熱泵空調能夠正常工作，其原因是熱泵空調擁有兩個冷媒的迴圈。

▲ 車主俱樂部稱特斯拉已經發現硬體問題

同時，工程師也發現了問題：在極寒天氣下，前進氣口蓋板會被凍壞，導致行駛過程中吸入冷風。由於冷風溫度過低，感測器感知後會向系統報錯，此時壓縮機會停止工作，制熱也就停止了。

為了快速解決這一問題，特斯拉可能通過軟體強制啟動壓縮機，暫時避免了極寒天氣下制熱失靈。但要徹底解決這個問題，後期特斯拉可能還需更新部分硬體。

03.混合加熱可應對低溫 部分公司還在探索新冷媒

對於汽車行業來說，熱泵空調還是個新鮮事物，2020 年初特斯拉 Model Y 才量產搭載。在此之前，純電動車普遍採用 PTC 方式為車內製熱。但即便在理想條件下，PTC 的 COP 也就是 1。效率不高導致 PTC 加熱用電量非常大，進而成為影響電動車冬季續航的一大因素。

熱泵空調的高效表現吸引了電動車企的目光，2021 年新上市的純電動車，基本都從此前的 PTC 加熱升級為熱泵空調。但是，由於冷媒的限制，通常情況下氣溫低於-10℃時，熱泵的效率就會大幅降低，此時還得依靠 PTC 加熱為車輛供暖。

例如，小鵬 P5 搭載了熱泵空調，實現高效制熱，但同時也搭載了 PTC，在溫度低於-10℃時，車輛就會啟用 PTC 加熱，為車內供暖。

可以說，小鵬 P5 在一定程度上解決了熱泵空調的短板，但是還沒有徹底解決。

而另一家新晉汽車零部件廠商威靈則解決了極寒天氣下的制熱問題。說到威靈，可能很多汽車圈內的朋友並不陌生，威靈就是國內家電頭部企業美的集團的子公司。

去年，威靈宣佈投產的幾款汽車零部件中，就包括車用熱泵空調。

目前，熱泵空調通常採用的冷媒有 R134a（CH₂FCF₃，四氟乙烷），但是在外界溫度較低時，制熱量衰減十分明顯。因此，業內有混合冷媒的探索，但也無法明顯的效能提升。

▲ 美的威靈電動壓縮機

威靈零部件的工程師另闢蹊徑，採用二氧化碳作為冷媒，在極寒溫度下制熱效率有了明顯提升。

威靈的轉子式 CO₂ 電動壓縮機能夠在-30℃條件下，實現 COP=2 的制熱效率。同時，其運轉過程中噪音低、整體設計更加輕量化。

威靈工程師介紹，在極寒天氣下，使用者不需要“蓋著被子”開車，同時相比傳統熱泵空調，二氧化碳作為冷媒的熱泵，最多能夠讓車輛的續航里程提升 20%。

僅僅是 CO₂ 電動壓縮機，就擁有 220 項國內發明專利，和 14 項國際發明專利，並且擁有完全的自主智慧財產權。同時，CO₂ 作為常見的溫室氣體，收集用作冷媒，也為“碳中和”貢獻了一份力量。

去年，美的集團威靈零部件的熱泵空調產品已經在小鵬、蔚來等純電品牌車型上搭載，成為國內零部件企業快速向電動化轉型的一個縮影。

04.結語：電動汽車還有巨大創新空間

2020 年，特斯拉將熱泵空調裝進純電動車，帶動了電動汽車行業向著高效方向再進了一步。僅僅一年的時間，到 2021 年，熱泵空調已經成為高階電動汽車的標配。

顯然，燃油車時代不會使用的技術，在電動汽車時代可能就是巨大的創新。在全球電動汽車競爭愈加激烈的今天，電動汽車領域仍有巨大的創新空間。