新能源汽车空调续航焦虑，如何高效破解？

2025 年 7 月 22 日，中原工学院党委委员、副校长付主木在 2025 科普中国说·河南场带来演讲《绿色出行新体验——新能源汽车空调与云控制技术》。

以下是付主木的演讲节选：

空调系统一直是影响新能源汽车驾乘舒适性与续航能力的重要环节，如今，它正经历着从“能耗大户”到“智能管家”的蜕变——

智能网联技术的融合，将云控制深度植入空调系统的各个层面，它改变了传统空调仅仅依赖物理硬件控制的方式，通过引入更广阔的数据感知、更精准的预测算法和更灵活的远程管理手段，为新能源汽车用户带来了前所未有的便捷体验和能效提升。

什么是

“新能源汽车空调”？

新能源汽车空调广义指纯电动、插电混动、增程式等车型的空调系统。

新能源汽车空调不仅承担了传统空调系统“调节车内温度和湿度”的功能，更肩负着降低整车能耗、延长续航里程、参与电池热管理等多重使命。它要维持车内舒适温度环境，还要实现空气过滤、除湿和净化功能，更对动力电池、电驱系统等关键部件进行温度控制与保护。

相比于传统燃油车空调，两者的本质差异在于能源结构的根本转变。传统燃油车的空调系统依赖于发动机驱动压缩机进行制冷，而新能源汽车因为缺乏发动机，空调系统完全依靠动力电池供电。

新能源汽车空调的工作原理。图片来源于付主木 PPT

虽然两类系统在功能上均承担着车内温度调节、湿度控制与空气流通的作用，但其在运行原理、能源来源、控制模式和技术挑战方面存在显著不同：

首先是驱动能源差异。传统燃油车空调依靠发动机曲轴提供动力，通过皮带驱动压缩机运行，空调运行时基本不会对车辆的燃油经济性产生可感知的影响。而新能源汽车空调完全依赖动力电池供电，采用电动压缩机，即便是在停车状态也能单独运转，其电耗将直接挤占车辆的续航资源，尤其在极寒或极热环境中更为明显。

其次是能耗表现差异。燃油车由于具备发动机余热回收的自然条件，冬季供暖几乎不需要额外消耗燃料；而新能源汽车无内燃机余热可用，早期主要依赖 PTC 电加热器，能效极低，后期逐步引入热泵技术方能有效缓解冬季续航焦虑问题。

然后是控制策略与系统结构差异。燃油车空调系统相对独立，主要服务乘员舱舒适性。新能源车空调系统则是整车热管理体系的组成部分，与电池热管理、电驱冷却、整车中央控制器深度耦合，系统控制更为复杂。

最后是环境适应性与智能化水平差异。燃油车主要采用物理开关+自动模式控制，智能化程度较低。而新能源车更依赖智能化策略来优化空调运行效率，包括远程控制、智能预设、用户识别等。

综上对比，新能源汽车空调在新能源汽车架构中的技术含量和战略地位非常凸显。

新能源汽车空调系统构成

新能源汽车空调系统整体结构包括 3 大核心部分：电动压缩机、微通道冷凝器、蒸发器和电子膨胀阀（EEV）。

不同于传统车辆空调“依赖内燃机”的机制，新能源汽车空调需要自成系统、自供动力、自我感知环境并做出智能响应，这种自循环、闭环调节的工作机制使得它更像是“车内的微型空调生态系统”。

电动压缩机，堪称整个系统的“心脏”。其作用是将低温低压的气态制冷剂压缩转化为高温高压的气体，从而驱动制冷剂在整个管道中循环流动。当前主流的压缩机类型包括定频涡旋式、变频涡旋式以及集成式压缩机。

换热器，是系统的“肺部”。微通道换热器因其优异的导热性能和紧凑结构，成为新能源汽车冷凝器和蒸发器的主流选择。例如，在比亚迪“海豹”车型中，前舱布局紧凑，微通道冷凝器帮助实现了有限空间内的高效换热能力。

电子膨胀阀，是流量的“精密调度器”。传统机械膨胀阀依赖物理弹簧调节，而电子膨胀阀（EEV）通过电信号动态调节阀口大小，精确控制冷媒流量。

新能源汽车空调在制冷工作模式下，制冷剂依次经过压缩、冷凝、节流、蒸发这四个关键阶段，通过制冷剂自身的相变过程，将乘员舱内的热量持续转移至车外环境中，从而达到制冷效果。在制热工作模式时，制冷剂的循环方向与制冷时相反，通过相变从外部环境中吸取热量并输送至车内。这种制热方式，比单纯用电加热效率高，又节能。

新能源汽车空调系统的挑战

尽管新能源汽车的空调技术在不断演进，但在实际应用中仍面临多方面的严峻挑战：

最显著的问题就是空调系统的高电能消耗加剧了用户对续航里程的焦虑。在极寒或酷热环境下，空调能耗可占到整车总能耗的 40%至 60%。尤其在冬季，仅采暖一项功能就可能直接削减超过 50 公里的实际续航里程，这使得北方地区的用户对“消耗宝贵电量换取温暖”的体验尤为敏感。

其次，系统在极端气候条件下的适应性仍有不足。当环境温度低于零下 20℃ 的极寒或高于 45℃ 的酷热时，空调性能会出现剧烈波动，采用热泵技术的系统效率会急剧下降甚至完全停机。

再者，用户认知与使用习惯仍需引导。许多人仍延续着燃油车的操作模式——例如频繁启停空调、将温度设置为极限值（最高或最低）、停车后不关闭空调等行为，这些习惯不仅浪费能源，还可能对电池寿命造成损害。

基于上述挑战，目前新能源汽车空调存在的技术瓶颈主要体现在三个关键方面：

一是系统在极端温度区间（低于-20℃ 或高于 45℃）的冷热源效能缺陷，其能效的显著衰减导致乘员舱舒适性与电池热管理功能同时受限。

二是随着动力电池单体功率密度的不断提升，在高倍率放电或快速充电过程中热失控风险相应上升。如果空调系统无法及时精准地调节冷媒与冷却液的流量，可能无法有效抑制电池温升，进而引发安全事故。

三是在冬季高湿度环境下，热泵空调的室外蒸发器极易结霜。系统需要耗时 5 至 8 分钟进行融霜操作，在此期间，车厢内挡风玻璃的除雾能力大幅减弱，且空调出风口可能吹出冷风，严重影响行车安全与乘坐舒适度。

新能源汽车空调的技术瓶颈。图片来源于付主木 PPT

云控赋能汽车生态

云控制技术的介入为解决上述瓶颈提供了新的路径。传统空调系统主要依赖车内的物理按键和车辆本地的控制算法，而云控制则构建了“数据驱动+远程交互”的全新范式。它通过车载终端、云计算平台与用户端设备（如手机APP或语音助手）的三层联动，实现了对空调系统的智能管理。

具体到空调应用领域，“云+端”的协同模式主要实现了四类核心功能：

一是远程控制，支持用户在出行前通过手机预设车内温度，有效解决“上车时车内酷热或严寒”的痛点；结合用户行程的定时策略更能精准匹配需求，减少无效能耗。

二是智能调节功能，基于对用户历史使用行为和实时环境数据的深度分析，生成个性化的运行方案（例如在车辆充电完毕后自动开启除湿模式，或识别不同驾驶员身份后自动加载其专属设置）。

三是故障预测能力，通过持续监测压缩机功率、工作电压、排气温度等关键参数，能在异常情况完全发生前发出预警（例如提前发现可能导致“间歇性不制冷”的隐患），从而降低故障发生率与后续维修成本。

四是多车管理功能，帮助拥有多辆新能源车的企业或家庭用户，实现对车队空调的统一调度与监控，显著提升运营效率。

展望未来发展，新能源汽车空调技术将呈现四大进化趋势：

首先是AI自适应温控，将通过车内摄像头进行人脸识别，准确判断乘员数量、位置分布、衣着厚度等特征，并综合环境参数（如日照强度、风速、空气湿度），甚至结合乘客健康监测数据（如体温、心率），实现高度个性化的微气候精准调节。

其次是在 5G高速网络赋能下的云车协同将实现毫秒级的指令响应与反馈，在保障电池系统安全运行的同时，为多台车辆提供协同优化的全局策略。

整车热管理装备。图片来源于付主木 PPT

然后是整车热管理系统，将深度整合驱动系统、制动系统、电池冷却产生的废热等多源热能，构建冷热耦合的复合型热交换网络，并为冷藏运输车、电动重型卡车等特殊用途车辆开发定制化的热管理架构。

最后是用户可编程场景功能将允许车主自定义如“午休模式”、“高原行车模式”等复杂场景策略，系统自动调用预设的温度、风量等组合参数。通过开放接口与智能家居生态系统对接，最终实现“空调即服务”的生态化延伸。

总之，新能源汽车空调系统正经历从独立功能部件向集成化热管理核心、用户交互枢纽与数据处理智能体的重大转型。从早期的简单电动压缩机替代，到热泵技术的广泛应用，从传统的机械控制逻辑到如今云计算与人工智能的深度融合，系统已完成了“机械化到数字化”、“独立运行到全局协同”的本质性跃迁，这项关键技术将最终为构建高效、智能、绿色的未来出行生态系统提供核心支撑。