从燃油车到电动车，压缩机也是“新能源”

电子爱好者网报道(文章 / 梁浩斌）自 1939 2008年，第一次在汽车上安装踏板制冷后，空调燃油车到电动车，空调系统也发生了很大的变化。

“新能源化”压缩机

在传统的燃油车中，制冷压缩机主要依靠发动机驱动皮带，即使发动机怠速，也可以运行。由于电动汽车没有燃油发动机，压缩机需要电机驱动。

与此同时，由于电动汽车对排热的需求很大，包括电池、电机、主驱逆变器、BMS 等待排热，而这些零件的散热除了传统的风冷外，还需要压缩机来参与这部分的散热。

此前，当一些机构在夏季对电动汽车进行极端测试时，舱内空调的降温效果并不好。主要原因是空调系统在高温环境下压力增大。为了系统的正常运行，需要优先排出电池组、电机和逆变器。

由于优先级不同，压缩机功率有限，导致电瓶车座舱空调在极高温环境下降温效果不佳。

除制冷外，制热方面也有差异。因为燃油车的能量转换效率较低，一般都会有近距离。 50% 能量是通过热量释放出来的，所以在冬天，这些“废热”可以转换成空调的暖气，运送到驾驶舱。

但是在电动汽车上，主驱电机配合逆变器的能量转换效率高达 90% 上述，动力电池在不同的条件下发热不稳定，这也意味着要回收这些关键部件的热量来加热就更难了。

所以在早期的电动汽车中，空调制热是选择的。 PTC 加热相当于在制冷的基础上加热元件加热吹出的气体。虽然结构紧凑，但这种加热方式能耗高，会严重影响车辆的续航里程。

因此，目前中高端电动汽车已基本普及热泵空调 PTC 辅助系统。在传统压缩机制冷循环的基础上，热泵空调通过换向阀等换热器系统实现制冷制热模式的转换。一些热泵空调系统也有余热回收通道，可以回收电池、电机和逆变器的废热。

现有的热泵空调可以分为三种类型。第一种是蒸汽压缩热泵系统，是在传统的蒸汽压缩制冷循环的基础上，通过换向阀转换制冷制热模式，实现车内制热功能。但当室外环境温度过低时，这种热泵系统效率低下，在北方冬季零下10度以上的前提下，可能基本无法加热。

喷射补气热泵系统是一种高效的热能转换技术，它通过喷射器(增压器)来提高系统的性能，以解决冬季环境温度过低的加热条件。一些排气的高温高压气体在喷射补气热泵中被引导到喷射器。喷射器将这部分排气与蒸发器产生的低温低压制冷剂混合。高能排气导致混合制冷剂温度和压力升高，但整体压力仍然低于压缩机出口的压力。混合气体进入冷却器，释放更多的热量，提高系统的加热效率。与此同时，由于高速气流引起的喷射器低压区域，可以吸引更多的蒸发器侧制冷剂进入冷却器，增加系统的循环。

喷射补气式热泵系统的复杂性明显提高，成本也更高。

此外，还有余热回收热泵系统，是在上述热泵系统的基础上增加余热回收通道，可以将电池、电机、逆变器等部位的低温热转化为向车内空调供暖的热能。可以理解为这些热量可以用来帮助热泵工作，降低系统的能耗。

然而，随着回收余热管道的增加，系统的复杂性得到了进一步的提高，并且对系统的控制方法有很高的要求。

随着高压平台的发展，电动汽车压缩机

在电动车中，压缩机不仅用于汽车驾驶舱内的空调，还与整车三电系统的散热有关，因此运行功率较大。比如春秋两季压缩机的功率消耗一般在 300～1000W, 夏冬天多在 1000～2500W。所以，压缩机作为汽车驱动的关键部件，便集成到整车的高压系统中，由核心电池组直接供电。

举例来说，以前电动汽车的平台电压基本上是 400V 上下，相应的电动汽车压缩机额定电压均为 400V 水平。而且最早使用 800V 保时捷电压平台 Taycan，由于供应链问题，最早只能采用。 400V 通过额外的压缩机， DC-DC 给压缩机降压供电。

在电动汽车中，由于空间限制，压缩机通常是一个多合一的系统，就像驱动系统一样，主要包括电机、机械涡流结构和用于控制的功率模块。

在 400V 在时代，压缩机通常是以压缩机为基础的 IGBT 的 IPM 但是现在电动汽车的平台电压正在向前发展 800V 开发，并且已大规模应用。所以压缩机，也需要像主驱一样，使用 SiC 功率器件。

尤其在较轻负荷的情况下，压缩机长时间运转， SiC MOSFET 与硅相比，导通消耗 IGBT 较低，因此在低负荷场景下效率明显提高。

基于致瞻科技的数据， 800V 因为电压平台 1200V IGBT 设备及反并联二极管开关的损耗特性较差，SiC MOSFET 方案的优势更加明显。在轻载的前提下，整体消耗只是传统消耗。 IGBT IPM 策略的 11%～但是在轻载条件下，17%变成了 23%～27% 上下。

所以我们可以看到，近几年电动汽车空调压缩机的发展 800V 在发展过程中，基本都会采用。 SiC MOSFET 器件。

总结：

在电动汽车的发展过程中，由于驱动形式的不同，电动汽车产业链将比燃油汽车固定的产业结构有更多的机会。包括压缩机在内，我们可以看到近年来电动汽车使用的传统家电巨头、美的、海信等商品正在加速布局，量产上车。

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