ModelY的Octovalve有多惊人

最近Munro拆解Model Y已经有段时间了，没有太多意外的许多小改进，但最让人惊喜的还是Y的热泵系统Octovalve，就连马斯克自己都很得意的作品。昨天看到Jalopnik的冷却系统专家David Tracy继上次Superbottle（参考：）后再次解读Octovalve，让他震惊的是Superbottle已经是一个比较复杂的系统集成了，Octovalve的复杂程度甚至远超Superbottle。以下为基于原文。

Munro的总裁Cory Steuben称这套热泵的封装是前所未有的，“整个热泵只占据手提箱大小的空间，真是太不可思议了。”

你会看到，右侧有一个高压空调压缩机，其中的管线通入铝制制冷剂汇流板（该组件的前端有一个蓄能器和冷凝器之类的组件）。在制冷汇流板的背面是一个冷却汇流板，但你在上图中却看不出来，尽管图冷却剂罐刚好在撑杆后面显露出来。作为参考，我从Model Y下面拍摄了这张照片。它显示了冷却剂汇流板刚好在前排乘客的侧面传动轴上方：

让我们仔细研究一下整个系统，从制冷剂系统开始。主要部件是蓄能器、冷凝器、冷却器、压缩机和电热膨胀阀。

蓄能器就是左侧你看到的东西，Munro在他的视频中提到了其漂亮的搅拌摩擦焊接（friction stir-welded）结构。它可能包含吸湿性干燥剂，目的是去除空调系统中的水分，还可能包含某种过滤器以去除污染物，并且还可能起到防止液体进入压缩机的作用（制冷剂在压缩机之前变成气体）。

该制冷剂汇流板子系统的一部分还包括液冷冷凝器LCC。

大多数现代汽车在冷却模块的前部附近都有一个空气制冷剂冷凝器，几乎总是在散热器前面。冷凝器的作用是冷却制冷剂，以便将其用于冷却各种部件（通常是通过将冷的制冷剂输送到另一个热交换器，从汽车内部的空气中吸收热量）来冷却驾驶舱。空调服务公司Ariazone的《空调培训手册》对此进行了一些描述：

“进入冷凝器的制冷剂是高压高温蒸气。当制冷剂蒸气通过冷凝器的管道时，热量散发到较冷的环境空气中。制冷剂蒸气冷凝并变成液态。”

对于Model Y而言，在汽车前部没有空气-制冷剂热交换器（冷凝器），而是在汽车前部安装了基于空气-乙二醇的冷却剂低温散热器。该散热器将冷的冷却剂输送到你在此处看到的“烟囱”式冷凝器，该冷凝器将气态制冷剂冷却成液态。

但这种冷凝器不仅用于空调系统中典型汽车的冷凝器，它还是热泵的关键部分，是一种无需完全依靠电加热元件即可高效为驾驶舱加热的方式。可以将热泵看作是一种反向空调系统。从策略上讲，是使用压缩机和膨胀阀来加热制冷剂，并使用加热后的制冷剂来加热驾驶舱或其他部件。我不会假装理解特斯拉的系统是如何工作的，马斯克本人曾在Third Row Tesla节目中说：“这有点像空调的反向操作。没有简单的方法来描述热泵。只能查看Wikipedia的文章。”

不过，要点是，特斯拉将所有这些东西紧凑地集成到一个小包装中，并通过复杂的阀门进行控制。

在典型的汽车上，冷凝器之后，高压液态制冷剂趋于进入热力膨胀阀，热力膨胀阀用于降低系统中的压力。在某些方面，可以将这种阀视为可变孔口或计量阀，精细控制有多少制冷剂流入蒸发器。这样的膨胀“计量”阀是看起来像黑色煎饼的塑料物品，你可以看到它们插入铝制汇流板中，并连接到某些连接器上：

上图还显示了压缩机入口软管和出口软管在何处连接到汇流板。

挂在制冷剂汇流板上的第二个较小的“烟囱”或“板式”热交换器是冷却器。它的工作是充当液体冷却剂和制冷剂之间的另一个界面。与典型的空调系统中的蒸发器类似，冷却器的主要作用是使制冷剂从另一种液体中吸收热量，在这种情况下，该冷却剂流经电池组、电子电气设备和其他组件进行冷却。当环境温度很高时，冷却器的作用尤其重要。

半固态铸铝冷剂汇流板是一个引人入胜的装置。借助各种热力膨胀阀，它可以在不同的热交换器和空调系统中的其他组件之间分配制冷剂。

这是一个真正的亮点。你可以看到端口之间的窄通道。按照Munro的说法，这些是由电火花加工机床完成的，它们的存在是为了当铝热膨胀时不会发生故障。

你会注意到，背面是平坦的。通常在该表面上有一块板，制冷剂汇流板与尼龙冷却剂汇流板的平坦表面配合，如上图所示。再看一下冷却液汇流板的“前部”，即与上图所示的制冷剂汇流板的背面对接的那一侧：

看一下汇流板的背面，该板子由11个零件组成，包含21个端口：

背面比较有趣，因为与正面一样，它包含冷却液入口/出口，但同时也提供了两个电动水泵和一个“Octovalve”阀。Octovalve就是在尼龙冷却剂汇流板中模制的大矩形形状，一个包含八个矩形槽的形状。

Octovalve包含一个四位电动步进电机，其作用是将乙二醇液体冷却剂分配给车辆的各个部件，无论是电机、电池、电子电气设备还是其他需要温度调节的系统。以下是端口/阀门和步进电机塑料套的详细图片（在底部）：

在Octovalve旁边是两个水泵，它们在该液体冷却剂汇流板中，并使乙二醇在整个系统中循环：

在Octovalve的另一侧，高处是冷却剂罐（用于填充，也可能用于除去气体），它位于Frunk下方，12V电池旁边：

你可以在这里看到它和液冷冷凝器：

显然，有一个相当复杂的控制系统来运行所有的热力膨胀阀、Octovalve中的步进电机、压缩机以及其他部分。Munro的Steuben告诉我，这些阀门都连接在一个低压线束上，尽管该系统似乎没有专用的控制器。它可能已集成到其他地方。

特斯拉曾在其专利中讨论过控制器的作用，写到：

“电子控制设备控制车辆热管理系统的组件，加热或冷却驾驶舱、电池系统，以及冷却传动系统。电控设备可以控制压缩机以在压缩机产生热量的高效模式或损耗模式下运行。电控设备还可以控制车辆热管理系统的组件以对电池进行预处理。”

Elon Musk在Third Row Tesla中谈到了该冷却系统的复杂性：

“将PCB的概念应用于冷却回路可以使你实现非常复杂的热交换，而这实际上是管路无法做到的。”

实际上，制冷剂汇流板确实让我想起了电路板，Sandy Munro似乎也对其印象深刻，将其与变速箱阀体或喷气发动机燃油系统的一部分进行了比较：

“这更像是我期望在喷气发动机的燃油系统……或设计的变速箱类型上看到的。这些东西……与我们看普通的OEM设计的东西完全不同。”