电动汽车空调的结构及制冷、制热原理

冬天（尤其是北方）对于电动车用户是个头疼的事，因为冬天电动车（尤其是磷酸铁锂电池）的续航会打折扣，除了电池本身特性以外，使用空调制热（制冷）也是影响电池续航的重要原因之一。

一、电动汽车的制冷

燃油车和电动车空调以及混合动力的制冷基础都是依靠压缩机，压缩机并不是只能依靠内燃机提供动力，比如家用空调不烧油但也能正常运行。

燃油汽车的压缩机不依靠电驱，这是出于成本的考量；因为压缩机功率往往有≥3kw的标准，也就是≤5匹（马力）左右，家用空调会低一些。如果要用电驱动汽车的话，车辆势必要安装大容量的电池组，燃油汽车还要安装大功率的发电机，这会大幅提升制造成本。

所以燃油车选择用内燃式热机（发动机的一种类型）为压缩机提供动力，压缩机的带轮通过皮带与发动机曲轴连接，只要启动发动机就会全时运转；这也是为什么夏天燃油车开制冷要按下「A/C」按键后压缩机才会运行的原因，这一按键控制的是压缩机内部的电磁离合器，点亮后为离合器通电才会与带轮吸附以获得动力。这种结构的优势是制造成本低，缺点是会占用发动机的输出功率（动力），但是性能变差且油耗升高。

新能源汽车则是通过电压缩机提供动力，实际这也算一种类型的电机；电流输入到电机的绕组（电磁线圈）可以形成电磁场，与永磁体的「N·S」磁极互斥，实现驱动转子运转以输出动力。

驱动电机是这种运行原理，燃油汽车的水泵、油泵以及压缩机也得这样获取动力；而且电机的能量转化效率是极高的，相比内燃机的热效率可以高3倍左右。所以利用电压缩机制冷反而会更节能，比如燃油汽车打开空调压缩机后的百公里油耗可能会增长接近1.5升，等量换算为「1L＝3kwh」，如果车辆以每小时一百公里的速度行驶，那么功耗就等于一小时耗电4.5度。

压缩机只是空调系统的「动力元」，说白了就是空调的发动机，自身是不具备制冷或制热能力的；制冷要通过压缩管路中的制冷剂，曾经使用的是耳熟能详的氟氯昂，但是因为这种制冷剂如果泄露就会严重破坏臭氧层，而臭氧层是过滤紫外线保护地球的重要物质还，所以氟氯昂就被弃用了。

替代制冷剂是“四氟乙烷（CH2FCF3）”，这种位置不会破坏臭氧；而特点是在零下26.2℃就会沸腾，也就是成为气态，这是制冷的基础。

压缩机会将四氟乙烷推动到冷凝器降温，通过干燥罐达到膨胀阀经过压力调节后，以液态的形态进入温度始终在零度以上的「蒸发器」；由于蒸发器的温度高于四氟乙烷的沸点太多，所以这种制冷剂瞬间就会蒸发，现在就可以开始制冷了。

四氟乙烷蒸发吸收蒸汽的温度，使其降温鼓风机将热空气吹过相对低温蒸发器，低温蒸发器吸收空气中的热能，形成冷风制冷。说白了就是通过两次“吸热”的过程制造冷风，压缩机在过程中扮演的只是发动机的角色，用什么能量驱动这种发动机，对于实际使用冷风都是没有区别的，这就是制冷的原理了。

二、电动汽车的制热

这是因为纯电动汽车制热与传统的燃油车不同，大部分电动车制热是通过电热做到的。而制冷则与燃油车类似，都是通过压缩机来做到的。

燃油车的发动机工作时燃烧温度最高可达到2500℃（汽油的燃烧火焰温度可以高达1200℃，而柴油还要高600℃），即使怠速运转时燃烧温度也在1000℃左右，这个热量必须及时散发掉否则发动机会因为高温而损坏。因此内燃机都带有冷却系统，绝大部分汽车都配备了水冷散热系统，利用换热的方式把内燃机产生的热量散发发到空气中。

而燃油车的制热就是利用了发动机的余热，直接把冷却液中的热量散发到车内就可以了 ，发动机水温上来后几乎不需要消耗任何能源就可以制热、采暖，有了通过防冻冷却液进行的水冷循环系统，冷却液流进缸盖吸收热能，再流动到水箱散热，周而复始以保证机体与溶液恒温；但是防冻冷却液依旧有100℃左右的高温，这种高热溶液显然是可以利用的。

比如将冷却液另开一条管路，并增加一组小水箱，利用高温溶液加热水箱就可以制热，原理很简单。

冬天在车里打开制热的工作步骤：打开风挡并关闭A/C（用不到压缩机），将温度调整至高温标准，冷却系统打开暖风水箱阀并加热水箱，鼓风机将低温空气吹至高温箱体，低温空气吸收水箱热能实现升温。

这样热能就会从高温物体或环境中传导至低温物体，或者理解为低温空气会吸热；所以冷风吸收热能后会升温，送入车内就是暖风了。这一系统属于废热利用，冬季用暖空调不会增加油耗。

而电动汽车没有内燃机的存在，也没有温度足够高的余热可以利用，因此只能通过电力制热。或者间接的电力制热，也有个别厂家另辟蹊径采用柴油暖风机制热的。

电制热有很多方式可以实现，例如以前广泛采用电阻丝制热、但是目前应用最广泛的就是PTC热敏电阻制热，PTC制热已经全面替代了电阻丝制热。

电阻丝制热的原理很浅显易懂，这里就不讲述了。而PTC其实是热敏电阻的一种，一种具备正温度系数的电阻。特点是阻值随着温度增加而增加，阻值增加后功率自然会下降，制热量也会下降。

这样一来就可以实现功率随着环境温度增加而降低，不仅功率可以自动调节，温度也可以自动调整。这个特点就特别适合来做电取暖设备，温度低时功率大温升快，环境温度提高后功率下降，可以保持恒温。因此用PTC原件做取暖设备可以做到无明火、无辐射、抗震能力强、能效高，体积小、寿命长，要比传统的电阻丝制热的取暖好的多。

用在汽车取暖时只需要在风机前方加上PTC加热芯即可:

PTC加热芯工作时产生热量，风机直接把热空气吹出去就是暖风 分配到各个出风口就可以了!

用PTC原件加热冷却液的方式取暖，也可以为电池加温，但是这等于两次加热损耗，车辆不仅要为驾乘人员提供暖风，同时要用加热后的防冻冷却液，为电池组内部的电芯进行温控。

电芯低温的放电容量会加大，充放电效率都会受到影响，自然也就是会影响续航里程；所以必须用电加热模块加热防冻冷却液而进行温控，这种模式的耗电量最起码低于电池受影响后对续航的影响。

还有一部分车型采用了热泵空调来制热，热泵制热其实与家用空调压缩机制热是一个原理，不过考虑到南北冬天户外温差有别，实际效果相对要差很多。

车前蒸发器吸取环境中的热量，低压气体进入压缩机压缩成为高温高压气体，经过四通阀送入车内冷凝器后冷凝释放热量，冷凝器把空气加热经风机送到风道内完成制热。

可以看到热泵制热效率取决于环境温度，如果环境温度过低那么热泵从环境中获取热量也是有限的。因此当环境温度低于零度时热泵制热能力会大大降低，能效比（COP）只能做到1-2之间，与PTC制热原件（能效比1）比起来优势并不大。但是在环境温度达到零上的时候，热能泵的高能效比（2-4）的优势就非常明显了!消耗相同的能量（电量）热泵制热量是PTC原件制热的2-4倍!目前应用热泵制热的车企有荣威、长安、特斯拉、丰田、日产等，旗下部分车型采用了热能泵制热。

总结：

燃油汽车肯定都不是电空调，轻混汽车也不会使用；部分油电混合汽车会加装电空调，插电混动与纯电动汽车毫无疑问都是电驱压缩机。

至于制暖则是除电动汽车以外都用防冻冷却液，这是完全可以利用的免费的热能。