在汽車熱管理領(lǐng)域，R290（丙烷）這類工質(zhì)之所以會(huì)被重新推到臺(tái)前，原因并不單一。 環(huán)境法規(guī)在收緊，電動(dòng)車對(duì)熱泵效率越來(lái)越敏感，PFAS 相關(guān)替代路徑在加速評(píng)估， 整車廠和一級(jí)供應(yīng)商也在把熱管理系統(tǒng)從“空調(diào)子系統(tǒng)”升級(jí)為“續(xù)航、補(bǔ)能、舒適與安全”共同作用的平臺(tái)。 R290 恰好落在這些變量的交匯點(diǎn)上：它的全球變暖潛值很低，熱力學(xué)性能持續(xù)受到關(guān)注， 已經(jīng)出現(xiàn)在多家主流汽車供應(yīng)商公開展示的電動(dòng)車熱管理方案中；與此同時(shí)，它又屬于高可燃工質(zhì)， 安全設(shè)計(jì)門檻很高，這使得它在汽車上的導(dǎo)入既有吸引力，也有明顯難度。[1][3][4][5]

R290 與汽車熱管理的關(guān)系，首先體現(xiàn)在它是熱泵 / 制冷回路的工質(zhì)

R290 在汽車熱管理里的位置，主要不是傳統(tǒng)水路中的冷卻液， 也不是單獨(dú)的某個(gè)附屬材料。當(dāng)前公開資料所展示的應(yīng)用方向，集中在 電動(dòng)車熱管理系統(tǒng)中的制冷劑 / 熱泵工質(zhì)， 也就是進(jìn)入乘員艙空調(diào)、熱泵制熱制冷回路，并與電池、電驅(qū)和功率電子的溫控需求相耦合。 ZF 公開發(fā)布的 TherMaS 被定義為以丙烷為制冷劑、面向電動(dòng)車市場(chǎng)的熱管理系統(tǒng)， 具備至少 10 kW 的制冷和制熱能力，工作外界溫度覆蓋 -25°C 到 +35°C； Bosch Mobility 公開展示的 heat pump unit 也明確寫到，其方案集成了 propane refrigerant； MAHLE 在 2025 年 CES 的公開資料中則表示，其 Thermal Management Module 兼容 PFAS-free R290 refrigerant， 并將其與電池快充、續(xù)航和壽命管理聯(lián)系起來(lái)。[3][4][5]

這件事之所以重要，是因?yàn)樗f(shuō)明 R290 已經(jīng)從“理論上可用的替代工質(zhì)” 進(jìn)入了整車級(jí)熱管理架構(gòu)的候選清單。 當(dāng)供應(yīng)商開始把 R290 寫進(jìn)面向量產(chǎn)的熱管理模塊，市場(chǎng)討論就不再停留在實(shí)驗(yàn)室層面， 而會(huì)進(jìn)入平臺(tái)開發(fā)、法規(guī)評(píng)估、供應(yīng)鏈準(zhǔn)備和安全論證階段。[3][5]

R290 會(huì)進(jìn)入汽車熱管理系統(tǒng)，首先是被法規(guī)和環(huán)境目標(biāo)推著往前走

從法規(guī)背景看，歐盟針對(duì)移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)（MAC）的路線已經(jīng)很明確： 自 2017 年 1 月 1 日起，所有新投放歐盟市場(chǎng)的新車，其移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)所使用的含氟溫室氣體 GWP 必須低于 150。 歐盟官方頁(yè)面同時(shí)把 R1234yf、R744 和 R290 列為移動(dòng)空調(diào)的氣候友好替代選項(xiàng)之一。 對(duì)于整車廠而言，這意味著工質(zhì)路線不再只是歷史慣性或成本偏好問(wèn)題， 而是會(huì)受到法規(guī)門檻、環(huán)境目標(biāo)和長(zhǎng)期技術(shù)路徑的共同影響。[1]

R290 在電動(dòng)車熱管理系統(tǒng)中的熱泵回路示意圖

R290 的環(huán)境屬性在這套邏輯里很有吸引力。歐盟官方把它列為超低 GWP 工質(zhì)； ASHRAE 也把 R290 列入正式制冷劑編號(hào)體系。 與此同時(shí)，行業(yè)已經(jīng)在更廣泛地討論 PFAS 替代問(wèn)題，MAHLE 在其公開材料中直接把 R290 與 PFAS-free 路線掛鉤。 對(duì)于電動(dòng)車熱管理而言，這種低 GWP、非氟化路線天然具備政策和品牌敘事上的優(yōu)勢(shì)。[1][2][5]

更值得注意的是，印度環(huán)境、森林與氣候變化部在 2026 年專門發(fā)起了關(guān)于電動(dòng)車低 GWP 移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的研究招標(biāo)， 研究對(duì)象覆蓋乘用車、卡車與運(yùn)輸制冷車輛，要求系統(tǒng)評(píng)估低 GWP 工質(zhì)的熱力性能、安全分類、 適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻倪\(yùn)行能力、成本、供應(yīng)鏈和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)成熟度。 一個(gè)國(guó)家級(jí)部門把“低 GWP 車載空調(diào)工質(zhì)路線”正式放入研究議程，本身就說(shuō)明這不是邊緣話題。[6]

除了低 GWP，R290 之所以受關(guān)注，還因?yàn)樗碗妱?dòng)車效率、續(xù)航、熱泵性能直接相關(guān)

如果只有環(huán)保標(biāo)簽，R290 不足以在汽車行業(yè)引發(fā)這么多關(guān)注。 它真正進(jìn)入主機(jī)廠和一級(jí)供應(yīng)商視野，和電動(dòng)車熱管理效率密切相關(guān)。 ZF 在 2025 年公開表示，TherMaS 通過(guò)優(yōu)化熱利用和更高冬季效率，可將續(xù)航提升最多 10%，在極端條件下甚至達(dá)到 30%； Bosch 把集成 propane heat pump 的方案定義為提升駕駛舒適性并盡量減少對(duì)續(xù)航影響的路徑； MAHLE 也把其下一代熱管理模塊的價(jià)值點(diǎn)明確放在提升續(xù)航、支持高功率充電和電池溫控上。[3][4][5]

學(xué)術(shù)研究與這些產(chǎn)業(yè)動(dòng)作是相互印證的。 2025 年發(fā)表在 Case Studies in Thermal Engineering 的論文指出， propane-based heat pumps 在電動(dòng)車中可改善制熱與制冷表現(xiàn)，相比 R1234yf 在 -35°C 到 0°C 的測(cè)試區(qū)間內(nèi)展現(xiàn)出更好的效率和熱輸出， 并可在寒冷環(huán)境中帶來(lái)最高約 5% 的續(xù)航增益。 2022 年發(fā)表于 Energy Reports 的研究顯示，R290 電動(dòng)車熱泵空調(diào)系統(tǒng)在高溫制冷和低溫制熱工況下均表現(xiàn)出較好的性能。 2024 年發(fā)表于 Science China Technological Sciences 的實(shí)驗(yàn)研究也表明， 面向電動(dòng)車開發(fā)的 R290 噴氣增焓熱泵系統(tǒng)可以在 -30°C 到 0°C 環(huán)境范圍內(nèi)工作， 并圍繞充注量、噴氣壓力和座艙溫度等參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。[7][8][9]

這意味著 R290 在汽車上被認(rèn)真討論，并不只是為了替代某一種舊工質(zhì)， 更是因?yàn)樗赡苡绊懻嚐峁芾硐到y(tǒng)的綜合指標(biāo)：制冷、制熱、續(xù)航、冬季表現(xiàn)、 補(bǔ)能過(guò)程中的溫控能力，以及系統(tǒng)體積和集成度。[3][5][7][8][9]

R290 在電動(dòng)車熱管理系統(tǒng)中的熱泵回路示意圖
R290 在電動(dòng)車熱管理系統(tǒng)中的熱泵回路及其與座艙、電池、電驅(qū)之間的耦合關(guān)系。

問(wèn)題也同樣明顯：R290 是 A3 工質(zhì)，可燃性讓它在汽車上的門檻遠(yuǎn)高于普通替代路線

R290 的最大爭(zhēng)議點(diǎn)也非常明確。ASHRAE 的正式分類把 R290 定義為 A3， 也就是低毒性、高可燃性工質(zhì)。英國(guó) F-Gas Register 的技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)同樣明確寫到， R290 屬于 highly flammable refrigerant。 這個(gè)屬性放在汽車行業(yè)，含義會(huì)被放大很多：車載工況涉及振動(dòng)、碰撞、狹小空間、電氣設(shè)備密集、 熱源多、乘員艙安全要求高、售后維修場(chǎng)景復(fù)雜，因此整車廠對(duì) A3 工質(zhì)的容忍度一定會(huì)以 “系統(tǒng)級(jí)安全可控”為前提。[2][10]

學(xué)術(shù)文獻(xiàn)把這種風(fēng)險(xiǎn)刻畫得很具體。 2020 年發(fā)表在 International Journal of Refrigeration 的研究分析了 R290 在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的泄漏和濃度分布， 結(jié)論指出蒸發(fā)器泄漏是高風(fēng)險(xiǎn)工況，因?yàn)楣べ|(zhì)可能進(jìn)入乘員艙并在局部區(qū)域形成危險(xiǎn)濃度； 2023 年相關(guān)研究還指出，在電動(dòng)車機(jī)艙場(chǎng)景中，冷凝器泄漏會(huì)形成更危險(xiǎn)的可燃區(qū)域分布， 泄漏孔徑和充注量都會(huì)顯著影響風(fēng)險(xiǎn)水平。 另有針對(duì)電動(dòng)車熱泵系統(tǒng)泄漏燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究表明，R290 在潛在泄漏過(guò)程中可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸風(fēng)險(xiǎn)， 這也是其推廣中最核心的安全約束之一。[11]

也正因?yàn)槿绱?，近年的研究和產(chǎn)業(yè)公開材料里，會(huì)頻繁出現(xiàn)“secondary loop”“indirect heat pump”“safety regulations”“charge reduction”這類關(guān)鍵詞。 2025 年關(guān)于單回路和雙回路間接式丙烷熱泵的研究就明確指出， 在使用 propane 時(shí)，需要采用滿足安全法規(guī)要求的單回路或雙回路間接系統(tǒng)。 2025 年《The Innovation Energy》的綜述也提到，由于可燃性限制，R290 常常需要二次回路系統(tǒng)。[12][13]

最終判斷：R290 的汽車機(jī)會(huì)已經(jīng)出現(xiàn)，真正的放量節(jié)奏取決于效率收益和安全閉環(huán)能否同時(shí)成立

綜合官方資料和近年研究，R290 已經(jīng)實(shí)質(zhì)性進(jìn)入汽車熱管理的技術(shù)評(píng)估和樣機(jī)展示階段， 落點(diǎn)集中在電動(dòng)車熱泵、乘員艙空調(diào)以及與電池、電驅(qū)耦合的一體化熱管理模塊。 它會(huì)被看中，主要因?yàn)榈?GWP 與熱泵效率提升形成了強(qiáng)組合； 它推進(jìn)緩慢，主要因?yàn)?A3 可燃性把系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全驗(yàn)證和法規(guī)論證的門檻顯著抬高。[1][2][3][4][5]

所以，回答“易燃易爆的 R290，為什么還會(huì)進(jìn)入汽車熱管理系統(tǒng)”，最準(zhǔn)確的說(shuō)法是： 它提供了整車廠愿意認(rèn)真評(píng)估的效率與環(huán)境價(jià)值，同時(shí)又要求行業(yè)拿出更成熟的安全工程方案。 只要這兩條線繼續(xù)向前推進(jìn)，R290 在汽車熱管理中的存在感還會(huì)繼續(xù)增強(qiáng)。[7][8][9][12][13]

References

  1. European Commission. Mobile air-conditioning systems (MACs).
  2. ASHRAE. ASHRAE Refrigerant Designations.
  3. ZF. Comfortable temperature for electric cars: New ZF thermal management system increases range by up to 10 percent.
  4. Bosch Mobility. Heat pump unit.
  5. MAHLE. CES 2025: MAHLE on Display with Electrification as the Focus.
  6. Ministry of Environment, Forest and Climate Change, India. Study on use of Low GWP Mobile Air-Conditioning (MAC) in India’s electric vehicles.
  7. Khader, S. et al. 2025. Electric vehicle heat pump system operated with R290... Case Studies in Thermal Engineering.
  8. Huang, Y. et al. 2022. Research on the electric vehicle heat pump air conditioning system with R290 refrigerant. Energy Reports.
  9. Yang, Y.C. et al. 2024. Performance analysis of an R290 vapor-injection heat pump system for electric vehicles. Science China Technological Sciences.
  10. UK F-Gas Register. Flammable refrigerants in air conditioning and heat pump systems.
  11. Li, K. et al. 2020. Experimental investigation on combustion characteristics of R290/R1234yf...
  12. Kwon, S. et al. 2025. Single- and dual-loop indirect heat pumps with propane...
  13. Future development trends in new energy vehicle thermal management system... The Innovation Energy, 2025.