※ 本文為 Knuckles 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2020-03-21 13:24:39
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作者 標題 [分享] 如何以特斯拉的姿勢解決冬季續航問題？
時間 Thu Mar 19 23:13:24 2020
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│這是一篇中國微博文章，不喜歡請左轉離開│
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https://www.weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404484302422278584
如何以特斯拉的姿勢解決冬季續航問題？
不是鄭小康 03-19 21:27 投訴閱讀數：91799
文 | Chris
3月14日，特斯拉在官網上線了Model Y用戶手冊。相比Model 3，Model Y一個
小小的更新是引入了熱泵空調。在特斯拉之前，熱泵空調在純電動汽車行業已
經有著廣泛的應用。一個平平無奇的熱泵空調，特斯拉能玩兒出什麼花樣？
小小的更新是引入了熱泵空調。在特斯拉之前，熱泵空調在純電動汽車行業已
經有著廣泛的應用。一個平平無奇的熱泵空調，特斯拉能玩兒出什麼花樣？
https://i.imgur.com/FWEI7RD.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/FWEI7RDh.jpg)
一個科普：什麼是熱泵？熱泵是一種以逆循環方式迫使熱量從低溫物體流向高
溫物體的高效節能裝置。在冬季工況下，熱泵的能源效率比廣泛應用的PTC熱敏
電阻加熱高2-4倍，反應到整車上可以使續航里程增加20%以上。
溫物體的高效節能裝置。在冬季工況下，熱泵的能源效率比廣泛應用的PTC熱敏
電阻加熱高2-4倍，反應到整車上可以使續航里程增加20%以上。
我們首先要回答一個問題：如何以特斯拉的姿勢解決冬季續航問題？藉由這個
問題的答案，如果你可以有所啟發、想到更多，那再好不過。Enjoy it.
Model 3 是如何解決熱管理問題的？
在氣溫低於零下10℃的冬季，純電動車的動力電池除了驅動電機，還要為全車
的熱能需求提供能量。如果不對能量加以高效利用，純電動車續航衰減最高可
以達到50%。
的熱能需求提供能量。如果不對能量加以高效利用，純電動車續航衰減最高可
以達到50%。
對於這個問題，普通廠商選擇放棄：配備PTC 熱敏電阻保證電動車冬季基本的
製熱需求，至於續航衰減問題，戰略性放棄。
有些追求的廠商選擇優化：配備熱泵空調，在保證制熱的同時提升能源效率，
降低制熱對續航衰減的影響。
你要知道的是，一輛電動車，它的不同組件在不同工況下會出現完全不同的熱
需求。
夏天開車，駕駛艙有製冷需求；
夏天去超級充電樁充電，駕駛艙有製冷需求同時電池組有製熱需求（更高的電
池組溫度有利於更快達到最大功率，縮短充電時間）；
夏天趕時間，高速駕駛去超級充電樁充電，駕駛艙有製冷需求，電池組有製熱
需求同時電機有製冷需求
.....
所以一款合格的電動車，在熱管理系統上至少要有空調製冷系統、採暖系統、
電機冷卻系統和電池組熱管理系統。通過相互獨立的子系統將前面提到的複雜
需求逐一拆分，最終解決整車的熱管理問題。
電機冷卻系統和電池組熱管理系統。通過相互獨立的子系統將前面提到的複雜
需求逐一拆分，最終解決整車的熱管理問題。
https://i.imgur.com/ECSunxC.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/ECSunxC.jpg)
Model 3是如何解決這個問題的？特斯拉沒有採用市面上通用的熱管理組件。通
過對整個熱管理系統進行重新設計，特斯拉製造了一個熱管理系統的「大腦」
來統籌整個熱管理系統的運轉。
過對整個熱管理系統進行重新設計，特斯拉製造了一個熱管理系統的「大腦」
來統籌整個熱管理系統的運轉。
https://i.imgur.com/b1PSx70.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/b1PSx70.jpg)
特斯拉工程師給這個「大腦」取了一個名字，叫Superbottle。Superbottle是
一個六向控制閥，通過電控調節液路的流向，Superbottle實現了對相互獨立的
子系統的統一管理。
一個六向控制閥，通過電控調節液路的流向，Superbottle實現了對相互獨立的
子系統的統一管理。
https://i.imgur.com/1okwGRw.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/1okwGRw.jpg)
在冷卻模式下，Model 3 的電池組熱管理系統和電機冷卻系統相互獨立：
https://i.imgur.com/i3Kwt6l.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/i3Kwt6l.jpg)
電池組冷卻液從冷卻裝置流出，冷卻整個電池組後經過Superbottle 的管路流
回冷卻裝置；
電機冷卻液從冷卻裝置經過Superbottle 流入電機總成，流出後回到冷卻裝置
在加熱模式下， Superbottle 將電池組液路和電機液路串聯起來：
https://i.imgur.com/oxEx7QV.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/oxEx7QV.jpg)
電池組冷卻液經過Superbottle 流入電機總成，流出後經過冷卻裝置（此時不
工作）回到電池組。
也就是說，在加熱模式下，特斯拉通過利用電機產生的廢熱來為電池組加熱，
就像燃油車收集發動機廢熱給駕駛艙供熱一樣。
但是這裡會出現一個問題：內燃機驅動效率最高不超過45%，而Model 3 的電機
驅動效率超過了93%。換句話說，電機廢熱根本不足以滿足整車的加熱需求。
https://i.imgur.com/80imQPD.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/80imQPD.jpg)
特斯拉選擇將電機堵轉發熱，最高可達7kW 的功率完全滿足了加熱需求。這個
時候，電機扮演的角色變成了熱管理加熱裝置。
通過一個六向控制閥電控調節液路的流向，特斯拉Model 3 第一次把全車的熱
管理子系統統一管理起來。
一個不恰當的比喻，傳統的純電動車相互獨立的熱管理系統就像北方冬季的分
戶式採暖系統，每家每戶都有獨立的採暖系統，能耗高、成本高、污染大；而
Model 3的Superbottle就像集中供暖，一次性投資大、使用成本低、能源效率
高。
戶式採暖系統，每家每戶都有獨立的採暖系統，能耗高、成本高、污染大；而
Model 3的Superbottle就像集中供暖，一次性投資大、使用成本低、能源效率
高。
從整車角度來看，Superbottle 的優勢不止於此。曾經對逆向工程了兩台Model 3
的Sandy Munro 對Superbottle 做出瞭如下評價：
提升了集成度，降低包裝空間的需求
增加了可維修性的潛力
潛在的熱管理系統重量（獨立安裝支架、外殼等）下降
降低組裝成本（n 個組件簡化為1 個組件）
降低製造時間和成本（n 個組件簡化為1 個組件）
當然弊端也顯而易見，由於不是供應鏈的標準化組件，Superbottle 的研發和
模具成本更高。
Superbottle + 熱泵= Model Y 熱管理？
接著往下說，既然Superbottle 因為非標準化組件成本偏高，那麼將其應用到
Model Y、Model S/X 上快速上量，通過規模化來降低成本是不是一個合理的思
路？
Model Y、Model S/X 上快速上量，通過規模化來降低成本是不是一個合理的思
路？
https://i.imgur.com/nNfUg03.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/nNfUg03.jpg)
再加上文章開頭提到，Model Y 增加了熱泵，所以Superbottle + 熱泵= Model Y
熱管理系統，對嗎?
從特斯拉申請的專利「具有極端溫度加熱能力和熱效率預處理的最佳能源電動
汽車熱泵」來看，特斯拉工程師沒有止步於「添加熱泵」，而是將熱泵作為新
的能源供給組件納入到Superbottle中，Superbottle由此升級為一個自帶八向
控制閥的熱管理「大腦」。
汽車熱泵」來看，特斯拉工程師沒有止步於「添加熱泵」，而是將熱泵作為新
的能源供給組件納入到Superbottle中，Superbottle由此升級為一個自帶八向
控制閥的熱管理「大腦」。
https://i.imgur.com/aUivxJw.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/aUivxJw.jpg)
硬件的進階只是第一步，根據專利所述，光是非活動模式下，Model Y 上的
Superbottle 就支持1 種冷卻模式和4 種加熱模式。
https://i.imgur.com/USLKtSW.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/USLKtSW.jpg)
除了收集電機廢熱二次利用，Model Y 的Superbottle 還會收集電池組廢熱，
加上熱泵的外部環境產熱，整個系統熱管理的供給和消耗都通過集中控製而變
得空前複雜。
加上熱泵的外部環境產熱，整個系統熱管理的供給和消耗都通過集中控製而變
得空前複雜。
通過監測外部環境溫度、電機系統溫度、電池組溫度和座艙溫度、綜合電機、
電池組和熱泵、壓縮機等所有熱源供給在不同工況下（例如熱泵在零下30℃的
電池組和熱泵、壓縮機等所有熱源供給在不同工況下（例如熱泵在零下30℃的
極限工況能源效率最低）的最佳效率，最終輸出綜合結果來提升整車的熱體驗。
繼續前文的不恰當比喻的話，相比Model 3，Model Y上的Superbottle就好像從
「集中供暖」進階到了「集中供熱」：將電廠（熱電聯產）、集中鍋爐房、工
業廢熱、太陽能等熱源供給與城市廠區生產用熱、居民區生活用熱和采暖等熱
源消耗統籌規劃起來。
「集中供暖」進階到了「集中供熱」：將電廠（熱電聯產）、集中鍋爐房、工
業廢熱、太陽能等熱源供給與城市廠區生產用熱、居民區生活用熱和采暖等熱
源消耗統籌規劃起來。
從Superbottle 所想到的
回到Model Y，完全一致的電池組規格/輪轂尺寸、更重的車身、更大的撞風面
積，Model Y 反而比Model 3 的EPA 工況續航多了27 公里。這是進階版Superbottle
的功勞嗎？
https://i.imgur.com/cgOfQpk.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/cgOfQpk.jpg)
Superbottle是Model 3/Y上的高度集成綜合管理、幹掉分佈式獨立組件思路的
一個縮影。如果你了解Model 3的話，它「三權分立，一統全車」的電子電氣架
構；Autopilot感知前融合、幹掉傳統的「感知芯片」的思路，與Superbottle
是如出一轍的。
一個縮影。如果你了解Model 3的話，它「三權分立，一統全車」的電子電氣架
構；Autopilot感知前融合、幹掉傳統的「感知芯片」的思路，與Superbottle
是如出一轍的。
回到熱管理，傳統車企陣營的熱管理統籌思維發展到了什麼水平？2019年的上
海車展上，博世展出了一個熱管理控制系統，會針對電機、電池組、電控和座
艙的製熱/冷需求進行綜合管理。不過從展出的產品來看，在硬件層面，博世還
沒推出一個類Superbottle一樣的組件。而我們更好奇的是：從車展亮相到進入
車企整車項目裝車，需要多長時間？
海車展上，博世展出了一個熱管理控制系統，會針對電機、電池組、電控和座
艙的製熱/冷需求進行綜合管理。不過從展出的產品來看，在硬件層面，博世還
沒推出一個類Superbottle一樣的組件。而我們更好奇的是：從車展亮相到進入
車企整車項目裝車，需要多長時間？
https://i.imgur.com/Y3UXIPN.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/Y3UXIPN.jpg)
值得一提的是，完整體現 Model Y上的Superbottle的這份專利，申請於2018
年9月7日。彼時Model 3已經投產一年有餘，也就是說，特斯拉團隊已經形成了
可持續的大破大立式創新的研發節奏。就在3月14日，Model Y開始了批量交付。
年9月7日。彼時Model 3已經投產一年有餘，也就是說，特斯拉團隊已經形成了
可持續的大破大立式創新的研發節奏。就在3月14日，Model Y開始了批量交付。
這就是理想汽車CEO李想所說的「傳統廠商絕不是在縮短這個差距，而是被加速
拉大」。
這種現像是怎樣造成的？是不是特斯拉的熱管理人才素養高於博世、大陸、BBA
這樣的傳統巨頭？
答案是顯而易見的。Superbottle的專利一作是特斯拉的熱管理系統高級主任工
程師Nick Mancini，在加入特斯拉前，他在蘋果擔任熱設計工程師。他經手的
第一個項目是特斯拉Model 3。也就是說，在Superbottle之前，他對純電動汽
車熱管理系統的設計經驗為零。
程師Nick Mancini，在加入特斯拉前，他在蘋果擔任熱設計工程師。他經手的
第一個項目是特斯拉Model 3。也就是說，在Superbottle之前，他對純電動汽
車熱管理系統的設計經驗為零。
https://i.imgur.com/sskwSfz.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/sskwSfz.jpg)
在特斯拉的項目開發中，特斯拉CEO Elon Musk極度關注創新的重要性，反复鼓
勵引導工程師從事物的本質出發來思考問題，拋開產業現狀和已有趨勢的限制，
以第一性原理的思維方式來解決問題。如果你關注特斯拉的人才團隊，跨界任
勵引導工程師從事物的本質出發來思考問題，拋開產業現狀和已有趨勢的限制，
以第一性原理的思維方式來解決問題。如果你關注特斯拉的人才團隊，跨界任
職比比皆是。
最終的結果是，一大群對汽車電驅動、自動駕駛、電子電氣架構經驗為零的工
程師，在加入特斯拉後迸發出了旺盛的創意和超強的執行力。
人才是高速流動的，特斯拉的使命、價值觀、文化氛圍才是核心競爭力。
-END-
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Tesla Model 3 上的熱管理原本就十分複雜，雖然一個小小的Superbottle 看似
簡單，但要搞懂它如何運作的需要花一點時間甚至自己畫一下圖才能清楚。
現在Model Y 又加入了熱泵，實際的運作方式還不確定要等拆完車後看了報告才
知道，不過複雜度應該是只會比Model 3 多不會少。
這篇文章還提供了一個有趣的訊息，原來文中提到的跟Superbottle 有關的那項
專利有部分是由前Apple 工程師搞出來的，以前看到這份專利前還不曉得這件事
情直到現在才知道。
專利有部分是由前Apple 工程師搞出來的，以前看到這份專利前還不曉得這件事
情直到現在才知道。
找厲害的人來做事，就算沒有汽車行業經驗也可以做出厲害的事情或產品，這
個就是一個例子，要是只拘泥於找行業內的頂尖人才來做事，應該是很難超越
行業內的頂尖公司。
個就是一個例子，要是只拘泥於找行業內的頂尖人才來做事，應該是很難超越
行業內的頂尖公司。
OPTIMAL SOURCE ELECTRIC VEHICLE HEAT PUMP WITH EXTREME TEMPERATURE
HEATING CAPABILITY AND EFFICIENT THERMAL PRECONDITIONING
專利頁面：http://bit.ly/3bceZzI
US20190070924 OPTIMAL SOURCE ELECTRIC VEHICLE HEAT PUMP WITH EXTREME TEMPERATURE HEATING CAPABILITY AND EFFICIENT THERMAL PRECONDITIONING This patent search tool allows you not only to search the PCT database of about 2 million International Applications but also the worldwide patent col ...
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https://i.imgur.com/G0WbEcO.jpg
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 36.224.221.213 (臺灣)
※ 文章代碼(AID): #1USumOcH (car)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/car/M.1584630808.A.991.html
推 : 姿勢？attitude 嗎？1F 03/19 23:18
推 : standpoint 吧2F 03/19 23:25
推 : 感覺有點複雜阿0.03F 03/19 23:36
真的有點複雜
Model 3 的熱管理系統要把這兩張圖看懂才能了解：
https://i.imgur.com/oxEx7QV.jpg
https://i.imgur.com/i3Kwt6l.jpg
中間被放大的就是Superbottle
Model Y 加入了熱泵後就會變得更複雜，大概可能就是專利上那樣：
https://i.imgur.com/fUCa0HQ.png
https://i.imgur.com/aUivxJw.jpg
![[圖]](https://i.imgur.com/fUCa0HQ.png)
推 : 你還真認真4F 03/20 00:35
推 : 感覺專業5F 03/20 01:01
推 : 寫太多 特黑的智商無法6F 03/20 01:37
忘了貼來源，補一下在最前面。
※ 編輯: Scape (36.224.221.213 臺灣), 03/20/2020 03:20:51
推 : 推7F 03/20 03:21
推 : 雖然不明白，但覺得很厲害8F 03/20 04:07
推 : 能源利用效率感覺有提升了一個檔次9F 03/20 04:08
→ : 吐槽一下原文，原文對熱泵的定義不對，熱泵不是從低溫環境10F 03/20 07:23
→ : 搬移熱量到高溫環境，你可以說熱泵可以做到這件事，但熱泵
→ : 也可以從高溫環境將熱能搬移到低溫環境，這時的能效表現破
→ : 表，當然熱能就算不理它，本來就會自然從高溫往低溫就是了
→ : 熱泵的定義很簡單，就是熱幫浦，泵就是幫浦，用來將熱量從
→ : A處泵送到B處，就叫熱泵，熱泵不必有很高的能效，而是一般
→ : 來說，熱泵有機會可以達成高能效，所以廣泛用在製冷或製熱
→ : 需求上。冷氣是一種熱泵的應用（只取冷），冰箱也是（取冷
→ : ）,冷暖空調（取冷/熱可切換）。熱泵是總稱，只要可以搬移
→ : 熱能的設備都叫熱泵。Model Y看起來是透過加入熱泵到原本
→ : 的熱管理系統，利用熱泵的高能效來省電。這在台灣預期影響
→ : 不會太大，畢竟最耗暖氣的是動不動就零下的高緯度國家。
→ : 搬移熱量到高溫環境，你可以說熱泵可以做到這件事，但熱泵
→ : 也可以從高溫環境將熱能搬移到低溫環境，這時的能效表現破
→ : 表，當然熱能就算不理它，本來就會自然從高溫往低溫就是了
→ : 熱泵的定義很簡單，就是熱幫浦，泵就是幫浦，用來將熱量從
→ : A處泵送到B處，就叫熱泵，熱泵不必有很高的能效，而是一般
→ : 來說，熱泵有機會可以達成高能效，所以廣泛用在製冷或製熱
→ : 需求上。冷氣是一種熱泵的應用（只取冷），冰箱也是（取冷
→ : ）,冷暖空調（取冷/熱可切換）。熱泵是總稱，只要可以搬移
→ : 熱能的設備都叫熱泵。Model Y看起來是透過加入熱泵到原本
→ : 的熱管理系統，利用熱泵的高能效來省電。這在台灣預期影響
→ : 不會太大，畢竟最耗暖氣的是動不動就零下的高緯度國家。
推 : 均溫低於20能耗就掉的明顯了，對台灣市場還是很有幫助。22F 03/20 09:10
推 : 幸好台灣不會太冷23F 03/20 09:52
→ : 我是還蠻好奇這個superbottle能撐幾年...24F 03/20 10:41
推 : 有點猛，想盡辦法把廢熱降到最低25F 03/20 11:12
推 : 特斯拉這麼認真是要其他車廠怎麼混26F 03/20 11:56
噓 : 姿勢?27F 03/20 14:31
→ : 台灣用法應該是 角度( 或 出發點) 吧28F 03/20 15:11
→ : 台灣用法直接講 特斯拉如何解決冬季續航問題29F 03/20 15:43
→ : 這個中國用語 用在這裡有 "獨特的方式" 的意思30F 03/20 16:34
推 : 所以改成 特斯拉如何用獨門技術解決冬季續航問題31F 03/20 18:02
推 : 感覺就像汽車的渦輪一樣32F 03/20 20:32
推 : 為什麼我剛剛看成阿斯拉....33F 03/21 01:52
推 : 簡單來說空調升級為冷暖，根據不同的條件搭配，創造34F 03/21 09:32
→ : 更高的效率，本來我就覺得馬達能順便加熱算是很具巧
→ : 思了，但是工程師大概不滿足於此。
推 : https://youtu.be/cIXC-rDvj_Y
→ : 更高的效率，本來我就覺得馬達能順便加熱算是很具巧
→ : 思了，但是工程師大概不滿足於此。
推 : https://youtu.be/cIXC-rDvj_Y
推 : 看起來廢熱都會被重新利用送到需要的地方，所以整體38F 03/21 09:40
→ : 制熱電耗就很低
推 : 高速工況以電池和電機取熱，市區改用電子設備和空調
→ : 取熱的動態搭配
→ : 基本上用不到主動式加熱
→ : 制熱電耗就很低
推 : 高速工況以電池和電機取熱，市區改用電子設備和空調
→ : 取熱的動態搭配
→ : 基本上用不到主動式加熱
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