摘要：
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》。... 2025年7月22日，中原工学院党委成员及副校长付主木，于科普中国说·河南活动现场，发表了题为《绿色出行新体验——新能源汽车空调与云控制技术》的精彩演讲。
以下是付主木的演讲节选：
空调系统在新能源汽车的驾乘体验和续航里程方面扮演着关键角色，目前，它正经历着一场从“能源消耗大户”向“智能管理专家”的转变过程。
智能网联技术的融合，将云控制技术深度整合进空调系统的各个层面，从而颠覆了传统空调仅依靠物理硬件进行控制的做法。这种融合通过拓展数据感知范围、应用更精确的预测算法以及实施更便捷的远程管理，为新能源汽车用户带来了前所未有的便捷体验和显著的能效提升。
什么是
“新能源汽车空调”？
新能源汽车的空调系统，通常涵盖纯电动、插电式混合动力以及增程式等不同类型车型的制冷装置。
新能源汽车的空调系统不仅具备了传统空调调节车内温度和湿度的基本功能，而且承担着减轻整车能耗、提升续航能力、参与电池热管理等多项重要任务。它不仅要保持车内温度的适宜，还要执行空气的过滤、除湿以及净化等操作，同时还要对动力电池、电驱系统等核心部件实施温度控制和保护。
相较于传统燃油车辆所采用的空调，二者间的根本区别主要体现在能源利用方式的根本性改变。传统燃油车的空调装置需借助发动机带动压缩机来达到制冷效果，而新能源汽车由于没有发动机，其空调系统则完全依赖动力电池的电力供应。
新能源汽车空调的工作原理。图片来源于付主木 PPT
尽管这两种系统在确保车内温度适宜、湿度平衡以及空气流通方面均发挥着关键作用，然而，它们在运作机制、动力供应、操控方式以及所面临的技术难题上却有着明显的差异。
驱动能源的不同之处在于，传统燃油车所用的空调系统依赖发动机的曲轴来提供动力，借助皮带带动压缩机运作，空调运行时对车辆的燃油经济性影响微乎其微。相比之下，新能源汽车的空调系统则完全依赖于动力电池供电，使用电动压缩机，即便车辆处于停车状态，空调也能独立运行，这种情况下，其电能消耗会直接影响到车辆的续航能力，特别是在极端寒冷或炎热的环境中，这一影响尤为显著。
其次是能耗的显著区别。燃油车得益于发动机余热回收的天然优势，在冬季供暖时几乎无需额外燃料；相对而言，新能源汽车因缺乏内燃机余热，早期主要依靠 PTC 电加热器，导致能效极低；而后期逐步引入热泵技术，才有效缓解了冬季续航的焦虑问题。
接下来，我们关注控制策略与系统结构的区别。在燃油车中，空调系统通常是独立运作的，主要负责提升乘客舱的舒适度。而在新能源车中，空调系统是整车热管理系统的一部分，它与电池的热管理、电机的冷却以及整车中央控制器紧密相连，因此其控制过程更为复杂。
最终体现的是环境适应性和智能化水平的区别。燃油车型主要依靠物理开关和自动模式进行控制，其智能化水平相对不高。相较之下，新能源汽车则更倾向于利用智能化手段来提升空调的工作效率，这其中包括远程操控、智能预设以及用户识别等功能。
总体来看，新能源汽车所配备的空调系统在技术层面和战略层面上的重要性十分突出。
新能源汽车空调系统构成
新能源汽车的空调系统主要由三个关键组成部分构成：电动压缩机、微通道式冷凝器、蒸发器以及电子膨胀阀（EEV）。
新能源汽车的空调系统与传统的依赖内燃机的车辆空调机制不同，它必须具备独立运作的能力，包括自我供电、环境感知以及智能化的响应机制。这种系统内部循环、闭环调节的特性，让它的运作更类似于一个“车内的微型空调生态系统”。
电动压缩机，被誉为系统的“心脏”，其核心功能在于将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压状态，以此推动制冷剂在管道内循环流动。目前市场上主流的压缩机种类有定频涡旋式、变频涡旋式以及集成式压缩机。
换热器，堪称系统的“呼吸器官”。微通道换热器凭借其卓越的导热效能和紧凑的设计，已成为新能源汽车冷凝器与蒸发器的首选配置。以比亚迪“海豹”为例，其前舱空间有限，而微通道冷凝器则助力在该有限空间内实现了高效的换热效果。
电子膨胀阀，被誉为流量的“精确调控器”。与传统的机械膨胀阀依靠物理弹簧进行调节不同，电子膨胀阀（EEV）则是通过接收电信号来动态调整阀门开口的大小，以此实现对制冷剂流量的精准控制。
新能源汽车空调在制冷状态下，制冷剂需依次经历压缩、冷凝、节流和蒸发四个重要步骤，借助制冷剂相变特性，将车内热量不断传递至车外，实现降温目的。而在制热模式下，制冷剂的流动方向与制冷时相反，它从外界吸收热量并输送到车内。这种制热技术不仅比用电加热更高效，而且更加节能。
新能源汽车空调系统的挑战
尽管新能源汽车的空调技术持续发展，然而在实际运用过程中，依旧遭遇了诸多严峻的挑战：
最突出的问题是空调系统的高能耗显著提升了用户对电池续航的担忧。在极端寒冷或炎热的气候条件下，空调的耗电量可能占据车辆总能耗的40%到60%。特别是在冬季，仅供暖这一功能就有可能直接减少超过50公里的实际行驶里程，这让北方地区的用户对“消耗有限电量以换取温暖”的感受尤为深刻。
再者，系统在面对极端气候的应对能力尚显不足。在气温降至零下20℃的严寒环境或是超过45℃的炎热气候中，空调的运作性能会经历显著的波动，而采用热泵技术的系统，其效率将急剧降低，甚至可能导致系统完全停止工作。
此外，用户的认知与使用习惯亟待引导。众多用户依旧保持着燃油车的驾驶习惯——诸如频繁开启和关闭空调、将温度调节至极端值（最高或最低）、停车后未关闭空调等做法。这些行为不仅导致能源浪费，还可能对电池的使用寿命产生不利影响。
面对这些挑战，当前新能源汽车空调技术所遭遇的难题主要集中在这三个方面：
首先，系统在极端温度条件下，即低于-20℃或高于45℃的范围内，存在冷热源效能的不足；其次，这种效能的显著下降，不仅影响了乘员舱的舒适性，还限制了电池的热管理功能。
动力电池单体的功率密度持续增强，导致在高速放电或快速充电阶段，热失控的风险也随之增大。若空调系统不能及时且精确地调整制冷剂和冷却液的流量，便可能无法有效控制电池温度的上升，从而可能引发安全事故。
冬季湿度较高的条件下，热泵空调的室外蒸发器很容易出现结霜现象。这时，系统需要花费5到8分钟的时间进行除霜处理。在此过程中，车厢内的挡风玻璃除雾效果显著下降，同时空调出风口可能吹出冷气，这对行车安全及乘客的乘坐舒适度造成了严重影响。
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
云控制技术的引入为突破前述难题开辟了新的途径。传统的空调系统主要依靠车内物理按键和车辆自带的控制算法，而云控制技术则塑造了一种“数据驱动与远程交互相结合”的新型模式。该技术通过车载终端、云计算平台以及用户端的设备（例如手机应用程序或语音助手）之间的三层协同，成功实现了对空调系统的智能化操控。
在空调行业具体应用中，“云+端”的协作方式主要涵盖了四大核心功能：
首先，远程操控功能允许用户在出发前通过手机预先设定车内温度，从而有效缓解了“一上车车内过热或过冷”的不适感；其次，结合用户的行程安排，定时策略能够更精确地满足需求，进一步降低不必要的能源消耗。
二是通过智能调节功能，该系统可对用户过往使用习惯及当前环境信息进行深入挖掘，进而制定出专属的运行策略，比如车辆充电结束后自动启动除湿程序，亦或是根据不同驾驶者的身份自动调取其个性化配置。
第三点，在于故障的预先判断能力，这一能力通过不断跟踪监测压缩机的功率输出、工作电压以及排气温度等核心指标，能够在异常状况完全显现之前及时发出警报（比如提前揭示可能引发“间歇性不制冷”问题的潜在风险），进而有效减少故障的发生频率和降低后续维修的费用。
第四项是针对多车辆的管理功能，它能够协助那些拥有多辆新能源汽车的企业或家庭用户，实现对于车队空调的集中控制和监督，从而有效提高运营的效率。
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，AI自适应温控系统将利用车内摄像头进行人脸识别；其次，它能精确判断乘员的人数、具体位置以及着装厚度等细节；此外，它还会综合考虑环境因素，例如日照的强度、风的速度以及空气的湿度；更进一步，它还能结合乘客的健康监测数据，比如体温和心率；最终，它能够实现高度个性化的微气候精确调节。
其次，得益于5G高速网络的强大支持，云车协同技术将实现指令的毫秒级响应与反馈，这不仅确保了电池系统的安全稳定运行，而且还为多台车辆提供了协同优化的整体策略。
整车热管理装备。图片来源于付主木 PPT
随后，我们专注于整车热管理系统的研发，该系统实现了驱动、制动以及电池冷却所产生多种热能的深度融合，构建了一个冷热相互配合的复合型热交换网络。此外，我们还为冷藏运输车、电动重型卡车等具有特殊用途的车辆，量身定制了热管理架构。
最终，用户可编程场景功能将赋予车主自定义诸如“午休模式”、“高原行车模式”等多样化的复杂场景策略。系统将自动调用预先设定的温度、风量等组合参数。此外，通过开放接口与智能家居生态系统实现对接，最终达到“空调即服务”的生态化拓展。
新能源汽车的空调系统正在经历一场深刻的变革，这一变革标志着它正从单一的独立功能部件，转变为集热管理、用户交互和数据处理于一体的核心枢纽，以及智能化的数据处理实体。早期，简单的电动压缩机得以取代旧有设备；随着热泵技术的普及，系统经历了从机械控制到云计算与人工智能的深度融合的变革；这一过程中，系统实现了从机械化到数字化、从独立运行到全局协同的根本性飞跃；这项核心技术将最终为打造高效、智能、绿色的未来出行生态系统提供坚实的保障。
策划制作
演讲人丨付主木中原工学院党委委员、副校长
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