霍尼韦尔高性能汽车制冷剂解决方案

2025年6月18日，在第三届新能源汽车热管理论坛上，霍尼韦尔市场经理卢彬详细介绍了HFO-1234yf制冷剂在汽车热系统中的应用及优势。该制冷剂自2011年起应用于汽车空调领域，现已广泛应用于全球，尤其在电动汽车领域展现出巨大潜力。其高性能、高成熟度及安全性使其成为R134a的环保替代品，有助于全球碳减排。

针对新能源汽车热管理需求，霍尼韦尔推出了Solstice?454C混合制冷剂，通过混入R32显著降低了R1234yf混合物的沸点，提升了低温制热性能。实验和实车测试表明，R454C在制冷和制热性能上均优于传统制冷剂，有助于提升电动汽车的续航里程和能效，同时降低系统成本和碳足迹。

卢彬｜霍尼韦尔市场经理

以下为演讲内容整理:

霍尼韦尔高性能材料部介绍

霍尼韦尔的业务主要聚焦于三大领域，一是自动化业务，涵盖楼宇自动化与工业自动化；二是航空业务，在飞机辅助发动机、刹车系统、航电设备及黑匣子等领域，霍尼韦尔均占据主导地位；三是能源转型相关业务，其中制冷和制热技术均与能源密切相关。

鉴于公司战略发展调整，未来霍尼韦尔将拆分为三家独立公司，分别为霍尼韦尔自动化、霍尼韦尔航空，以及将独立运营的化学品业务板块。该业务预计于今年下半年至明年年初完成独立，独立后的公司英文名称为SOLSTICE ADVANCED MATERIALS。未来，该公司将专注于特殊化学品与材料业务，致力于凭借卓越的技术与更具竞争力的解决方案，为行业提供优质选择。

SOLSTICE ADVANCED MATERIALS在全球设有两个重要的研发中心，分别位于美国与中国，这也是全球范围内仅有的两个最为关键的研发中心。其中，中国研发中心坐落于张家港。张家港研发中心配备了完善的实验设备，除基础材料分析设备外，还针对制冷剂业务投入了大量专业人员，并配备了用于储能、电子冷却、空调热泵等领域基础研究的实验设备。

HFO-1234yf在汽车热系统的应用

大约20年前，我们便已启动R1234yf的相关研究工作。2011年左右，R1234yf开始应用于汽车空调领域；至2013年，其应用范围进一步扩大。2017年，公司在美国建立了相关工厂。

R1234yf不仅适用于燃油车，在热泵及电动汽车领域同样具有广泛的应用前景。自2017年起，R1234yf逐渐在电动汽车领域得到应用。从2011年至今，历经约14年时间，截至去年年底，全球采用R1234yf充装的车辆数量已达2.2亿台。可见，R1234yf在全球碳减排方面发挥了重要作用。

图源:演讲嘉宾素材

R1234yf之所以能够获得如此广泛的应用，主要归因于其高性能、高成熟度、可适配原有系统架构及零部件、系统总成本较低，以及适用于补气增焓等新技术。

在开发或选择制冷剂时，安全性是至关重要的考量因素，而可燃性是安全性评估中的重要一环。评估制冷剂可燃性可从多个维度展开。首先，需考察其易燃性，这主要取决于两个因素，最低点火浓度和最小点火能量。对比R1234yf与R290，二者在可燃性指标上存在数量级差异，尤其在最小点火能量方面，差异达四个数量级。R290的最小点火能量为0.25毫焦，这意味着仅需静电即可将其点燃。

图源:演讲嘉宾素材

除点燃难易程度外，对制冷剂危害性的评估还可从燃烧速率和燃烧热两个维度展开。燃烧速率即火焰传播速度，R290的燃烧速率约为R1234yf的三十倍。燃烧热同样至关重要，相同体积的物质，燃烧热值越大，对安全性的威胁就越大。R290的燃烧热是R1234yf的五倍。从可燃性角度而言，R1234yf相较于R290更为安全、可控。

目前，R1234yf在全球范围内得到广泛应用，尤其在北美、日本、韩国、欧洲等国家和地区，其应用历史已近十年。

我们根据CLTC和WLTC标准进行了评估，在冬季通常以-7℃作为评价温度来考量车辆的续航表现。基于-7℃这一温度线，我们分析了中国的气候条件。中国最冷的月份一般为一月，一月平均气温高于-7℃且最低气温高于-13℃的中国大陆地区约占国土面的50%以上，其中人口占比大于80%，机动车销售量占比大于90%，电动汽车销售量占比更是大于97%。基于这样的温度气候条件，我国在绝大多数工况下，R1234yf能够满足需求。它不仅适用于燃油车，还可应用于混合动力、增程式以及纯电动汽车。

新型混合制冷剂在汽车热泵系统的性能表现

随着新能源汽车产业的快速发展，对温度控制以及制热性能的要求日益提高。尤其在冬季，制热性能对纯电车辆的行驶里程有着显著影响。

下图展示了过去几十年间不同应用领域对制冷剂的选择情况。乘用车领域相较于商用制冷设备及家用空调领域具有独特性。在第一代制冷剂CFCs 类的R12应用阶段，各领域均采用同一种制冷剂。然而，对于汽车而言，其直接跳过了第二代制冷剂R22，从R12直接替换到R134a，这一转变大致发生在1990年末至2000年左右。这主要是由于乘用车行业的特殊性，其承担了更多的环保责任，且基于燃油车的工况需求，更倾向于选择低压力的制冷剂。而商用车或家用空调领域，基于其工况和性能需求，R12的替换经历了用R22过渡的过程，在HFCs制冷剂阶段，更多地选择了中高压的混配制冷剂，例如R407C、R410A等。

图源:演讲嘉宾素材

在未来的发展进程中，若要提升制热量、制冷量以及COP，商用车和家用空调领域所采用的中高压混合制冷剂技术，在电动乘用车汽车同样具备应用潜力。我们判断，未来乘用车、商用车及家用空调领域有可能回归到类似的解决方案，即混合制冷剂或将成为共同的选择。

针对电动汽车用混合制冷剂，霍尼韦尔推出了Solstice?454C。该制冷剂的主要成分中，R1234yf占比78.5%，R32占比21.5%。其中，R32属于HFC，其沸点约为零下五十多摄氏度。R32与R1234yf共混后，可显著降低R1234yf混合物的沸点。R1234yf的沸点为-29℃，在混入R32成为Solstice?454C后，沸点可降至-46℃。沸点的降低使得Solstic?454C具备更优的低温制热性能。

R454C最初并非应用于汽车制冷空调领域，而是用于热泵以及商超冷冻机组等场景。在欧洲市场，该制冷剂在这两类应用中表现良好。基于电动汽车在低温续航、超级快充等方面对热管理系统的性能提出了更高要求，几年前我们决定尝试将R454C应用于电动汽车领域。

我们针对R454C开展了相关的台架测试及整车测试研究。在与现有R134a的台架对比测试中，R454C展现出了卓越的制冷能力。在常用工况下，例如25℃至40℃的制冷工况中，R454C的COP有显著提升，最大提升幅度可达20%。特别是在35℃、风速3 - 4m/s的条件下，相较于R134a，其COP平均提升约16%，压缩机功耗降低约240W。在相同制冷量的情况下，R454C对应的压缩机转速较R134a降低了40%，压比降低了20%，这是COP提升的核心原因。

除制冷性能对比外，我们还对制热性能进行了测试。在常用工况，即5℃至-10℃的条件下，R454C的能效相比R134a得到显著提升，其COP最大提升幅度可达50%。

在-5℃至-10℃的工况下，相较于R134a，R454C的COP提升约30%，功耗降低约1kW。在相同制热能力的情况下，R454C对应的压缩机转速较R134a降低35%，其压比较R134a降低约50%。。。

除常规性能评估外，我们还开展了更低温工况的测试。-10℃至-20℃的低温工况下，R454C较R134a制热能力提升明显，测试中的最大制热量可达约7kW，-20°C进口水温下制热量可达近6kw。相比之下，R134a的性能欠佳。基于当前测试结果，通过结合部分内循环、强化余热回收、提升压缩机能力等方式，R454C有望满足-20°C环境温度下空调出风温度达标，实现宽温域热泵运行。

图源:演讲嘉宾素材

此外，我们还进行了整车测试。在比亚迪某款车型中，我们直接将R454C制冷剂替换到原有R134a系统中，仅对系统控制软件进行了部分适应性更新。在相同测试条件下，从30°C降温至25°C，R454C仅需120秒，相较于R134a和R1234yf所需的255秒，时间缩短了50%以上，可见其降温速度极快。在升温方面，同样升温至20°C，R454C仅需380秒，约为R1234yf所需1320秒的30%，展现出优异的升温速率。

图源:演讲嘉宾素材

我们在自己霍尼韦尔内部的实验室也开展了一系列实验。实验结果表明，在-20℃的环境温度下，无论在台架还是在实车，无论在水源热泵还是空气源热泵，R454C的制热量仍可维持在5000W至6000W的水平，出风温度维持在40℃以上，同时维持较高的COP。

总体而言，R454C可显著提升低温环境下热泵的制热性能，有助于取消PTC加热器，从而降低相关成本。

图源:演讲嘉宾素材

我们还开展了最大制冷能力的评估工作。通过对比不同转速下的制冷效果，发现R454C相较于R134a或R1234yf，制冷量有显著提升。在相同转速条件下，其空气侧制冷量较R1234yf提升幅度约为22%至30%，空气侧最大制冷量提升达15%，有助于车内的快速降温。水侧制冷量相同转速下较R134a提升15%，最大提升16%，有助于实现更高效的快充，在快充过程中保证电池的快速散热。

同时，我们对R454C进行了碳减排评估。霍尼韦尔混合制冷剂可显著改善现有电动汽车热管理系统在制热工况下的能耗表现，其单位里程碳足迹为37.97g CO?e/m，满足小于44g CO?e/km的行业要求。相较于R134a的全生命周期碳足迹水平，R454C下降约35％，较R1234yf也略有下降。

总结与展望

由于混合制冷剂此前从未在汽车上应用过，因此需要进行大量评估工作。针对制冷系统相关部件，我们对压缩机管路、换热器和阀件等开展了基本评估。从制冷剂特性来看，安全性是至关重要的考量因素。

混合制冷剂一方面沸点较低，为-46℃；另一方面，其成分中包含R32，由于R32分子量较小、分子体积较小，制冷剂易发生泄漏。针对泄漏问题，我们开展了一系列评估。研究发现，通过优化管路设计，主要是增加强化屏蔽层，可有效减少R32的泄漏。

此外，在接头和传感器方面，我们正与相关厂商进行沟通合作，期望获得优化方案。对于换热器和阀件，评估结果表明，目前现有的部件基本可沿用，但若对其进行优化，有望进一步提升系统整体性能。

图源:演讲嘉宾素材

若计划切换使用R454C制冷剂，我们预计在未来一年内能够完成相关前期工作，为行业探索路径，并提供基本的技术支持。

总体而言，HFO-1234y制冷剂在燃油汽车和电动汽车的热系统上都已经过长期和广泛的应用验证，是R134a制冷剂环保、安全、成熟、经济的近似直接替代选择。

对于热系统性能有更高要求的电动汽车热管理系统，霍尼韦尔HFO混合制冷剂在多个台架和实车的性能对比测试中都展现出了优秀的制冷和制热性能，可明显提升电池冷却性能和低温制热性能，可不带PTC实现-20°C至-30°C极寒环境条件下的高效稳定热泵运行。

此外，新制冷剂在各个空调制冷领域的成熟应用需要一定的过程，相对于其他目前应对电动汽车超低温制热场景的制冷剂技术方案，霍尼韦尔HFO混合制冷剂在综合性能、安全性、系统成本、供应链成熟度等方面均具有一定优势，并目适用于BEV、PHEV、REEV等主流新能源车型的热管理架构方案。