大众e-golf热泵系统架构与成本分析

热泵对于非专业人员来说，可能有些神奇，因为它可以在低温环境下向高温环境继续加热。它在传统燃油车应用的比较广泛也比较成熟，在电动汽车上也有应用，比如BMW i3，Audi e-tron，Jaguar I-Pace等。

热泵不是一个零部件，而是一个系统，与汽车空调制冷系统可以共用很大一部分零件。热泵的工作原理也比较简单：气体的温度会随着气体压力的增加而增加。用力压气体（温度增加），然后让其冷却，再让其膨胀，就可以得到更冷的气体。可以认为热泵的工作原理与空调系统暖风工作时相反，高温高压的制冷剂流过冷凝器时，释放的能量直接进入外环境；而高温高压的制冷剂流过热泵的热交换器时，制冷剂释放的热量进入乘员舱。

所以，需要选择一个合适的气体，通常为HFC134a或HFO1234yf，具有合适的沸点，将其冷却时，会变成液体，膨胀时又变回气体，以吸收更多的热量。

e-golf 热泵系统架构与工作模式

e-golf的热泵系统可用于实现乘员舱的制冷和加热功能。除去与传统燃油车都具有的压缩机，散热器，干燥器等外，热泵主要零部件包括：热交换器（2）、管和软管（4）、控制单元（1）和结构件（3），如下图。e-golf共有3个热交换器，2个在乘员舱HVAC中，另外一个在发动机舱。

e-golf热泵主要零部件

e-golf热泵的工作原理如下图所示，左侧为冷却液回路，右侧为热泵系统回路。

冷却模式：

Air conditioning (cooling) mode

在系统处于冷却模式时，压缩机Compressor将制冷剂输送到→乘员舱内的冷凝器Interior condenser，再进入→车前部的冷凝器，在这里空气冷却制冷剂，必要时风扇会辅助冷却；之后，制冷剂进入→膨胀阀，膨胀压力降低，温度降低；温度低的制冷剂再进入→蒸发器evaporator，在这里蒸发从车内吸收热量，从而冷却乘员舱。

制冷剂返回压缩机，循环工作。

加热模式（从空气中吸热）：

Heating( air hot-source mode)

通过阀开闭的调整（见图上），压缩机将制冷剂送到→乘员舱内的冷凝器，与冷却模式不同，此时，制冷剂进入→蒸发器，并以与冷却模式相反的方向进入→车前的冷凝器，之后，进入→膨胀阀，冷却，从车外部吸收热量；然后，返回→压缩机，制冷剂被压缩机加热，随后进入→乘员舱冷凝器，在这里向乘员舱放热。

加热模式（利用冷却回路余热）：

Heating (coolant hot-source mode)

在这种情况下，会再分两种热来源：一是PTC加热器，加热冷却液，热泵系统回路从蒸发器出来的制冷剂从加热的冷却液中吸收热量，然后再进入压缩机，再进入乘员舱冷凝器，放热；这种情况一般出现在车子刚启动；二是，再车子已经行驶很长一段时间，电机电控等产生了热量，冷却回路通过这些热加热，热泵系统从加热后的冷却液吸收热量。其他的工作基本相同。

加热模式（同时从空气和冷却回路吸收热）:

Heating(dual hot-source mode)

处于该模式时，从上图可以看出，热泵会同时从空气（经由车前的冷凝器）和冷却液吸收热量，其他地方的工作原理基本相同。

主要零部件件与成本

根据Munro的拆解分析可知，e-golf热泵的主要零部件如下：

总的估计成本见下表：