“到冬天了！這車又開始充電慢，放電快了，電動車冬天就不能開！”

冬天一到，新能源電動車上就會出現類似的聲音。冬天的低溫，特別是北方早早進入的0攝氏度，成為了新能源汽車的克星，低溫讓電池的充電和放電性能大幅度下降，而必須開啟的暖風也大大耗電，每少一度電，就是續航里程的縮短。

事實上，消費者們所反映的情況，正是電動車的痛點問題。很多人都知道新能源的核心是三電系統，即電池、電機、電控，這是多數消費者們最關心的地方，也是很多新能源汽車宣傳的重點，但事實上，在整個電動汽車的系統中，空調系統才是最忙碌的，也是最容易出現故障的地方。

為什么小小空調會成為電動車的“痛點”？

冬天的電動車讓人不爽，一方面，冬天的低溫讓電池中的鋰離子活躍度降低，為了保護電池電動車會限制充電的電流，車輛的充電速度明顯變慢，也會導致我們駕駛汽車的時候發現加速性能降低；

另一方面，低溫導致電池性能變差，再加上長途駕駛需要開空調，導致車輛的續航里程大幅度縮短，比如說剛出發的時候續航里程顯示的是300公里，才開了5公里，就發現續航里程已經下降到230公里了。

這種情況到了夏天，又會再次出現，總之就是，電動車在冬夏特別是開空調的情況下，耗電速度會非常快，這和電動車空調的工作原理有關。

2021年，我國乘用車市場累計批發銷量為2109.8萬輛，同比增長6.7%。其中，新能源乘用車批發量為331.2萬輛，同比大漲181%，占比超過15%。燃油汽車在國內市場的占比依舊超過八成。

一方面，我們可以看到國內電動車市場的前景廣闊，充滿無限可能，但是另一方面，我們也應當思考，電動車環保且方便，但電動汽車的空調難題卻讓很多消費者望而卻步，而這個難題當前是否有解決辦法呢？

傳統燃油汽車空調原理

電動車空調的工作原理和傳統的燃油汽車在思路上沒有本質的區別，只是實現制冷與制熱的方式不同。在此之前，我們可以先了解下燃油汽車的空調工作原理。

比如空調使用制冷功能時，大家在車里感受到的是冷風吹拂，涼快舒適，事實上，我們感受的不是冷風，而是熱量傳遞形成的“熱交換”。

所謂的“熱交換”，以水為例，在水達到沸點的臨界時，水蒸氣會冷卻變成液體同時吸收周圍大量的熱量；而變成液態的水會由于達到沸點的臨界，而汽化，同時放出大量熱量，這就是我們物理中的那句話：“蒸發吸熱，液化放熱”。

實現“熱交換”的工具（金屬管）就是“換熱器”，換熱器是由兩部分組成的，位于汽車的車廂外部的叫做“冷凝器”，位于車廂內部的叫做“蒸發器”。但是只有管道是無用的，我們呢必須在管道中加入實現“熱交換”的重要元素——制冷劑。

制冷劑實現制冷的時候，便是將車內的熱量吸走，并在車外釋放；實現制熱就是將車外的熱量轉移到車內，實現車廂加熱。目前主流使用的制冷劑都具有良好的安全性能，即不易燃，無刺激性無腐蝕性無毒性，同時環保不對臭氧層起破壞作用。

制冷劑使用

你以為現在就可以實現空調的功能了嗎？不不不，“熱交換”本質上是一個動態的你來我往的過程，要實現“制冷劑”在管道中的變化，我們還需要一個讓其動起來的動力——壓縮機。

壓縮機通過增加或者減少管道內的壓強，從而改變制冷劑的沸點，實現汽化或者液化，于是換熱器就可以實現車內外的吸熱和散熱，我們車廂的溫度就得到了改變。

壓縮機內部

從上面的解釋中我們可以看出，整個過程的實現需要壓縮機這個耗能怪獸的全程輸出，因此耗油量的產生是必然的。

與制冷相比，燃油汽車的空調制暖方式就方便了，只需要改變車上的發動機的結構，便可以實現制暖效果。比如最常見的“水暖式”就是利用發動機產生的高溫熱量，以水暖的方式實現加熱器芯的升溫，最后像吹風機一樣，把暖風吹入車廂中。

電動汽車的空調制冷原理

對燃油汽車的制冷原理了解清楚，我們就可以衍生理解電動汽車的制冷思路了，只是電動汽車的制冷手段更加豐富，如何實現制冷的方式上更加多樣化。

目前主流的電動車的制冷方式主要有三個：“電動壓縮機制冷”“余熱制冷”“熱電制冷”。

首先是“電動壓縮制冷”。

電動壓縮制冷是最常見的電動汽車的空調系統方式，因為它和燃油汽車的系統是一樣的，只是燃油氣池是發動機驅動，電動車是驅動電機驅動，要啟動整個制冷的循環當然就是消耗電池的電量了，因此耗電量大事必然的！

電動汽車空調壓縮機

“余熱制冷”則是出于省電的考慮，對電動車設備的余熱進行的再開發。比如像電動汽車的功率轉換、驅動馬達、馬達控制器等在工作的時候便會產生熱量。

依舊是利用“蒸發吸熱，液化放熱”的基本邏輯來實現制冷的循環，這種方法有很高的價值和可取性，但是它也產生明顯的缺點，比如說利用吸附和解吸來實現壓力變化的固體吸附式，效率非常低，而且制冷過程不連續；氫化物制冷會導致氫氣的排放，不僅污染環境，還易燃易爆。對這種方式的更好優化，或許還需要更多的時間。

余熱制冷

還有一種便是“熱電制冷”，熱電制冷在電動汽車行業中應用得非常廣泛，但是它的總體效率只有傳統的動機發動機效率的一半多，目前應用在小體積和輕量化需求大的設備較多一些。

這種應用偏向是由熱電制冷的工作原理決定的，它是通過金屬導流片連接，使得電流在兩種半導體管道中流動，金屬片的熱能產生吸熱和散熱的現象，于是便產生了溫差。

熱電制冷只需要用很小的結構和電流的調節便可以很短的時間內實現制冷，直流電源的流通不僅可以實現無傳動部件，質量小，無摩擦，還可以改變電流的方向實現制熱與制冷的選擇，對于電動車來說，優勢是巨大的。

只是這種方法的核心是金屬倒流片，這種原件需要碲、鉍、硒、銻四種元素，而碲的產量是有限的，目前它的獲得主要通過煉銅的廢料中提取，資源的有限無法滿足這種方法的大規模應用，我們期待未來的科技吧！

電動汽車的空調制冷原理

電動汽車與傳統的燃油車比，優勢在于沒有發動機，但是劣勢也在于沒有發動機。比如當電動汽車要制暖時，由于沒有發動機也就沒有了熱源，電動車必須另辟蹊徑，尋找可行的辦法。

相信每個害怕寒冷的小伙伴一定用過一個東西，取暖器。那亮堂堂的紅光照亮了每個取暖的夜晚。這個紅光其實就是石英管取暖的效果，現在技術的發展已經變成了不發光，取暖快的“PTC取暖器”。

它的工作原理就是通過電流加熱半導體發熱元件，然后將暖風通過風機吹出，電動汽車的電暖風芯制暖方式便是這種思路，它使用“PTC加熱器”實現了電動汽車的制暖，同時還具有非常多的優勢。

PTC陶瓷取暖器

所謂的PTC其實就是一種半導體的發熱陶瓷，它無光無火，具有很高的安全性，同時對比之前的石英管，它的使用壽命更長，發熱更快，能夠實現車內的快速制暖，作為制暖設備，PTC可謂是性價比極高了，但是為什么它并沒有得到所有人的喜愛呢？

因為耗電實在是太快了！ PTC的屬性決定了當外界的溫度降低的時候，PTC的電阻也會變小，在電壓作用下產生電流，電流與電阻作用產生熱量，因此PTC的制熱系數最大值永遠無法變成1。

比如蔚來的ES8使用了兩套PTC加熱器，以區分前后位空調的方法增加客戶體驗，但是這也導致冬季使用空調時續航里程明顯降低……

耗電量大真的又戳中了消費者們的痛點了，但是電動汽車的工程師們不會放棄PTC，他們目前正在研究對該方法的優化和改進。

比如采用高壓PTC來降低能耗，或者是直接在PTC的基礎上尋找一種更高級的可以替換PTC的材料。或者直接使用兩套PTC加熱器。

熱泵發原理

為了解決空調耗量高的核心難題，電動汽車工程師們又回到了起點進行思考，是否可以不依靠電來實現取暖，“熱交換”為核心再次成為解決路徑——熱泵法。

所謂的熱泵法就是將整個系統看作是一個“泵”，熱泵便是將車外的熱量帶入車內，通過改變制冷劑的流向，使得換熱器在反向循環中充當蒸發器以使用“蒸發散熱”的原理。

熱泵法不依靠電力發熱，空調制暖系數還比PTC制暖系數高出2倍多，可以有效延長10%以上的續航里程。

但是這種方法并未達到大規模運用，因為它依舊存在一些問題：熱泵法的原理需要依靠熱量差來交換熱量，當溫度達到平衡的時候，所謂的熱交換就無法形成了；天氣過于寒冷導致車外的“換熱器”結霜，車外的換熱器也無法有效吸收熱量，所以熱泵制熱一般只能在-10℃以上使用。

目前的電動汽車制造商普遍使用的都是“混搭”的方向實現空調方案的趨向完美，比如說關于空調制暖，可以采用“PTC制暖”加“熱泵法”綜合使用以降低電量消耗，提高制熱效率。

小鵬汽車推出的p7鵬翼電動車

也許在未來，完美高效的電動汽車空調解決方案將會出現在眾人的面前，或許是技術突破，或許是新的組合。看到最后，作為消費者的你，會愿意嘗試電動車新的可能嗎？