分类导航

取消

热门标签

Pull down to refresh...
Pull down to refresh...
上拉加载更多
告别R1234yf:车载热泵冷媒换代,CO₂和丙烷谁会赢
2026-10-20 17:31 1500次阅读

NE时代

NE时代(New Energy Times)是为新能源时代而生的汽车产业服务平台,致力于为新能源汽车企业发展提供一站式服务,聚焦产业媒体、研究咨询、会议活动等,以专业化的视角向行业输出深度洞察。

如今R1234yf开始面临当年R134a同样的问题。在法规、环境的约束下,R1234yf也开始走到了生命的结尾。作为潜在的继任者,CO₂和丙烷成为重点的关注对象。

这正是上个月 ATMOsphere MAC Summit的核心议题。多家整车企业和热管理企业一起,共同探讨换成什么、什么时候换,以及如何换。

01.

R1234yf为什么非换不可

推动冷媒换代的力量有三股:欧盟的 PFAS 限制、TFA 污染的累积,以及电动化把热管理推到了续航账本的中心。

法规层面,R1234yf 被划进了"永久化学品”。

R1234yf 当年是为替代高 GWP 的 R134a 而推出的,它的温室效应很低,但分子中含氟,属于全氟和多氟烷基物质(PFAS)。欧盟正在推进的 PFAS 限制,正是冲着这类物质来的。

Hanon 在演讲中引用了欧洲化学品管理局(ECHA)2025 年 6 月更新的限制提案:纯电动车给 5 年豁免期,燃油车、混动和插混给 12 年。

法雷奥据此推演了一条时间线。法规生效后先有 18 个月过渡期,纯电动车随后进入 5 年豁免期,大约在 2034 年第四季度起,新车须采用天然冷媒;混动和燃油车的豁免期更长,切换点推到 2042 年前后。此外,欧盟 F-Gas 法规还要求 GWP 配额在生效后削减 70%。

环境方面,TFA 正在雨水里累积。

R1234yf 泄漏到大气后,会降解为三氟乙酸(TFA)。TFA 极难分解,会随降雨进入水体和土壤持续累积。

Hanon 代表"无 PFAS 制冷制热联盟"给出了一组测算:截至目前,欧洲乘用车累计排放 TFA 约 4.3 万吨;如果不采取措施,未来 30 年的排放量将达到 15.7 万吨,是过去 30 年的 3.7 倍。

因此在法规上方向是一致的,就是去R1234yf。

欧盟:PFAS 限制和 F-Gas 法规双重施压,是最明确的换代驱动力。

中国:根据法雷奥的梳理,新能源车领域 2029 年 7 月禁用 R134a,现阶段R1234yf 为主;出口欧盟的车型需要提前准备天然冷媒方案。

美国:没有针对汽车业的冷媒禁令,主要通过 SAE 标准和 EPA 的 SNAP 审批推进。

印度:塔塔汽车指出,印度 2028 年进入《基加利修正案》的削减阶段,车用空调将成为 HFC 排放的主要来源之一,而高温气候又对冷媒提出了特殊要求。

但在技术路线选择上,新冷媒的选用还需要兼顾效率和成本。同时在热泵性能上至少不输 R1234yf,才能被车企接受。

02.

CO₂ 还是丙烷:两条路线各有代价

可选的天然冷媒基本收敛到两种:R744(二氧化碳)和 R290(丙烷)。从法雷奥的台架数据看,两者在性能上都能接住 R1234yf 的活,真正的差别在工程代价和成本上。

法雷奥按各自冷媒优化了系统架构,前端模块和 HVAC 尺寸保持一致,再做台架对标,并给出了测试数据。

数据显示,低温制热是天然冷媒的最大优势。-18°C 时,R744 和 R290 的制热量都是 R1234yf 的两倍以上,这意味着极寒天气下可以少开甚至不开 PTC 电加热。

电池冷却 R290 最强。10.6 kW 的电池冷却能力对快充场景很有价值。

中等工况的效率还没完全追上。制冷 COP 两者都低于 R1234yf,R290 在 -7°C 小负荷下的制热 COP 也偏低,这些都被法雷奥标为"仍在改进"。

除此之外,两者对架构复杂度的要求也不同,集中体现在冷却液和冷媒两个方面。

R744 工作压力高,冷媒侧需要耐高压的部件,但可以直接蒸发、直接给座舱换热,冷却液回路相对简单。法雷奥的优化方案只需 2 个电子膨胀阀和 1 个三通阀。大众则强调,R744 的直接蒸发系统带来了更高的热效率、更好的制冷动态响应和重量优势。

R290 压力与 R1234yf 接近,部件可以部分沿用,但它是 A3 级易燃冷媒,不能进入乘员舱。行业的共识做法是二次回路:丙烷被封闭在前舱的紧凑模块里,再通过冷却液把冷量和热量送到座舱和电池。代价是冷却液侧变复杂,法雷奥的R290 方案需要 4 个水泵和 4 个三通阀。

这一差异在实车上也能看到。法雷奥用两辆示范车做了 -7°C 升温和 40°C 降温测试:两者都能在不开电加热的情况下达到舒适温度,但在起步的前几分钟R744 的升温和降温都更快,原因是 R290 多出的冷却液回路带来了热惯性。

最关心的成本方面。R744 贵 16%,但R290 的账还没算完。

法雷奥给出了一组系统级价格对比:采用优化模块的 R744 热管理系统,总价比 R1234yf 高约 16%;R290 系统价格与 R1234yf 基本持平,但这个对比没有计入安全防护措施的成本。

这正是 R290 的隐性账单。塔塔汽车列出了 R290 需要覆盖的安全场景:正常运行、碰撞、快充、停车和售后维修,对应的手段包括二次回路、强化密封、压力传感器、泄漏检测、隔离和自动关断。仅泄漏检测传感器就有半导体、红外、催化燃烧、光离子化四种选择,各有成本和可靠性的取舍。

当然压缩机也会影响新型冷媒的选用。

Hanon 首席工程师 Roman Heckt 强调:天然冷媒能不能用,关键不在动力类型,而在压缩机类型。

电动压缩机(纯电、插混、全混):密封式电动压缩机没有轴封,纯电车上的天然冷媒经验可以平移过去。Hanon 认为 R744 在插混车上也不会带来额外风险;R290 则需要额外考虑发动机和排气系统的高温表面。

机械皮带压缩机(纯燃油、轻混):轴封泄漏对 R744 意味着高昂的售后成本,对 R290 则意味着起火风险。

Hanon 的结论是,R290 和 R744 都不能简单套用到纯燃油车上。

这也一定程度上解释了为什么 PFAS 提案给燃油车和混动更长的豁免期,以及为什么换代必然从纯电动车开始。

03.

各家进展:R744 已在量产,R290 正在冲刺

从布鲁塞尔的发言看,R744 已经是量产六年的成熟方案,R290 则处在从台架走向实车的阶段。

大众:R744 量产派,150 万套之后下探小车

大众是 R744 热泵最大的推动者。自 2020 年在 MEB 平台首发以来,R744 热泵已覆盖大众、斯柯达、Cupra、奥迪旗下近 20 款纯电车型,累计销量超过 150 万套。大众在演讲中说,R744 每年的增长都比前一年更快。

这次大众的重点是把 R744 下放到小型车。从 2026 年起,基于 MEB+ 平台的车型将采用一套新的 R744 热泵:座舱改为冷却液式制热,原先的两个高压加热器(空气和冷却液各一)合并为一个功率更大的冷却液加热器;冷媒回路略有简化,并首次在车用空调中使用 R744 单向阀。

Hanon 的数据从另一个角度印证了 R744 的普及度:2025 年欧盟新售纯电车中,超过 15% 已经装配 R744 热泵。

福特是 R290 路线最积极的车企。这次福特欧洲工程师 Maximilian Klein 展示的是一个双二次回路 R290 热泵台架,基础硬件来自福特现有的 R1234yf 补气增焓(VI)热泵,测试在 2025 年一至三季度完成。

测试对比了补气增焓开与关两种状态。开启后,在多数工况下压缩机转速降低 12%–33%,输入功率最多降低 17%,排气温度最多下降 9.6 K;关闭时,部分制冷和制热工况达不到目标能力。

台架上也踩了坑。沿用 R1234yf 的 PAG 润滑油导致压缩机加速磨损,福特因此需要开发 R290 专用的 PAG 油;沿用的电子膨胀阀在最高负荷下尺寸偏大、过热度控制粗糙,需要缩小孔径并重新标定。

福特的下一步是 2026 年完成骡子车集成,2026 至 2027 年做示范车的风洞和道路测试,同时"评估 R290 车型的上市时机"。换言之,福特的 R290 还没有进入量产倒计时。

塔塔汽车:新兴市场的 R290 试点

塔塔汽车与联合国工业发展组织(UNIDO)、气候与清洁空气联盟(CCAC)合作,在 Punch EV 和 Intra EV 两款车上做 R290 替代 R134a 的示范项目,采用密封单体机组加二次回路的方案。

塔塔援引的研究数据显示,R290 的充注量约为 500–600 克,R134a 需要 1300–1400 克。在直接替换测试中,同样约 6 kW 的制冷量,R290 压缩机转速低约 1400 rpm,功耗相近,但制冷 COP 反而低于 R134a。项目目前完成了技术筛选,正处在架构选定阶段,后续是台架验证、样车和安全测试。

Hanon:两辆 ID.3,两条路线都已就绪

Hanon 把两辆大众 ID.3 开到了会场门口。

一辆是 2020 年的首批 R744 车型,已在欧洲真实使用 6 年、行驶超过 15.5 万公里,一年中有 80% 的时间热泵在运行。

另一辆是 R290 示范车,搭载二代紧凑型 R290 热管理模块,采用二次回路和水冷冷凝器以减少充注量,已在极端工况下验证了制冷和制热都能满足舒适性要求。

Hanon 的结论很直接:纯电动车上有两种天然冷媒方案可以随时上车,没有理由再犹豫。

法雷奥:三种冷媒都备货

法雷奥为 R1234yf、R744 和 R290 都开发了智能热泵模块。其中 R744 模块采用 8cc、800V 电动压缩机,整体体积 22 升,只需 3 个冷媒电子阀;R290 是冷媒加冷却液的双模块,体积不到 32 升,最多支持 27 种运行模式,法雷奥称其泄漏量降低 25%、充注量降低 6%。

上海海立:中国压缩机厂商的两手准备

海立的 R290 电动压缩机已于 2024 年量产,排量 45cc,电压覆盖 200–935V,最大制冷量 16 kW、制热量 10 kW,可支持 6C 快充电池冷却,泄漏量控制在每年 2 克以内。

CO₂ 方面,海立正在把乘用车压缩机从涡旋式、卧式转子式推向立式全封闭转子式,效率最高提升 8%;商用车 CO₂ 压缩机则比主流产品减重三分之二以上。海立 CTO 周易的判断是,低效率压缩机的热管理系统将被淘汰。

Bergstrom:48V 的 R290 商用车方案

美国商用车空调厂商 Bergstrom 的 48V R290 电动压缩机已于 2026 年二季度投产,最大制冷量 6 kW,面向重卡、驻车空调和轻混车型。用 48V 低压而非高压,本身就是一种安全考量。

Bergstrom 的数据显示,24cc 的 R290 压缩机即可达到 32cc R1234yf 压缩机的性能;但环境温度低于 -20°C 时,制热 COP 会跌破 1。

总结趋势判断:没有一统天下的冷媒.

综合各家的发言,可以总结四个判断。

纯电先换,混动是下一个战场

纯电动车采用电动压缩机,两条天然冷媒路线都已在实车上验证,又面临最短的 5 年豁免期,必然最先切换。

但 Hanon 的测算提醒,换代不能只盯纯电。在 2029 至 2038 年欧盟上市的乘用车中,纯电车贡献 39% 的累计 TFA 排放,采用电动压缩机的插混和全混合计占 31%。由于电动压缩机车型可以平移纯电的经验,供应商的下一个目标会是把天然冷媒推进插混和全混,而不是等到 12 年豁免期结束。

双路线并存,按区域分化

短期内不会出现一种冷媒通吃的局面,更可能是按市场分化:

欧洲:R744 有大众 150 万套的量产规模、六年的使用记录和不可燃的安全优势,短期内会保持领先。

北美:没有 PFAS 法规的时间压力,R290 由福特推动,但上车要等 SAE 和 EPA 的安全标准落地,福特自己也还在"评估上市时机"。

印度等高温市场:R290 制冷和电池冷却能力强、成本低,塔塔的试点代表了这类市场的方向。

中国:法雷奥认为,中国车企现阶段以 R1234yf 为主,切换的动力首先来自出口欧盟的需求。海立等供应链企业已在两条路线上同时备货。

成本和安全是最终的胜负手

性能上,两条路线已经证明自己可以替代 R1234yf。决定市场份额的是成本:R744 系统比 R1234yf 贵约 16%,这是摆在桌面上的硬成本;R290 账面持平,但安全防护的成本还没有计入。

哪条路线能更快把成本降下来,哪条就会扩张得更快。对 R744 而言,关键在高压部件和模块集成的降本;对 R290 而言,关键在安全标准能否明确,从而让二次回路、传感器和关断逻辑有一个可预期的成本。

冷媒换代带动热管理架构重构

换冷媒不是换一种工质那么简单。R290 推动二次回路和集成化前舱模块,R744 推动高压部件和直接蒸发系统;补气增焓、转子压缩机、热管理模块的集成控制,都会随这轮换代一起普及。

对中国供应链来说,这是一个窗口:压缩机和集成模块是技术含量最高、也最需要重新设计的环节,海立已经在两条路线上拿出了量产或接近量产的产品。谁能在这一轮跟上,谁就能进入欧洲车企下一代平台的供应体系。

# 行业解读 # 福特 # 大众

推荐

评论