一个多世纪以来，汽车在寒冷冬天的加热一直依靠其自身产生的废热。人们很少考虑这种浪费是否对环境有益，答案当然是否定的。如今，电动汽车时代来临，人们再也没有这唾手可得的废热来源。
早期的电动汽车使用电阻加热来加热内饰，与20世纪60年代电空间加热器的技术一样。电力通过线圈传递，线圈加热并加热周围的空气。这个功能非常便利有效，但为此它需要大量的电力来产生热量。换句话说，这是低效的方案，需要被取代，就如燃油车需要被取代一样。
另一个挑战在于通过更高效和更可持续的制冷剂来优化冷却系统。效率可能意味着只加热/冷却必要的部件，比如只为驾驶者提供加热，而不是整个座舱。这种转变的美妙之处在于，用于HVAC的新套件有助于重新构建车辆，以实现内饰空间宽敞性的好处。下面是Sensirion和雷诺的示例。
HVAC性能影响电动汽车吸引力
各种研究表明，“里程焦虑”仍然是消费者在购买电动汽车时犹豫不决的主要原因之一。
激活电动汽车中的气候控制意味着减少其续航里程。因此，在冬季需要加热的时期，日产LEAF驾驶员尽可能使用方向盘加热和座椅加热器而不是整体加热。
多年前汽车首次加入空调时，压缩机的效率低下，其消耗的能源几乎是整体旅程的20％。 随着汽油价格上涨，空调系统变得更加高效。 可以预测，电动车的座舱供暖效率也会逐步提升。
电动汽车座舱内饰舒适度的最新技术为热泵，蒸发冷却液和冷却液流动系统的新设计。 过去十年中使用的最低效的方法是电阻加热，其中电池的电源仅通过电阻将电源转换为热量，消耗了大量的电池电量。
如今设计师将高级热泵与新冷却液合并，这些冷却剂蒸发和冷凝速度更快。
制冷剂支持行业可持续性
经过多年的技术和安全评估，全球汽车行业认为HFO-1234YF是提供环保，安全和高效的座舱冷却的最佳选择。
在短短十年内，汽车行业对Hydrofluoroolefin HFO-1234YF制冷剂的依赖已经从零开始增加到19亿个单位。2022年是HFO-1234YF在量产车中采用的第10年。
在政府监管机构的鼓励下，汽车制造商开始寻找较低的全球变暖潜能（GWP）制冷剂，以取代行业标准的HFC-134A。为寻求帮助，他们邀请领先的化学和高级材料公司加入他们的开发工作。
在2000年代初期，制造商开始评估几种替代制冷剂，以用于未来的轻型车。经过多年的技术和安全评估，全球汽车行业认为HFO-1234YF是提供环保，安全和高效的座舱冷却的最佳选择。 HFO-1234YF很容易让汽车制造商在其装配厂实现过渡，并且需要最少的下层过渡成本和工程。 HFO-1234YF拥有的GWP少于1，这使得与车辆的生命周期相比，它在环境上比所有其他选择都更加可取。
由于电动汽车没有内燃机来驱动空调压缩机或产生废热以加热座舱，因此电动汽车使用电动压缩机和电加热器，这些电动加热器和电加热器由主电池组供能并减少驾驶里程。
与此同时，电动车的电池模块，电动机和其他电子设备的温度需要控制在合理范围内。极端温度会导致电池或电动机故障，影响充电时间，降低电池寿命，在极少数情况下甚至会导致电池起火。由于这些可能的风险，需要开发新的热管理系统，以最大程度地减少功耗，同时提供对座舱和电子组件的热控制。
电动汽车中越来越普遍使用的一种技术是热泵。热泵不仅可以作为座舱的冷却和加热来源，而且还可以为电动机，电池和电子设备提供热管理。
通过使用热泵而不是常规的电加热器或正温系数，可以将电动车的续航里程提升10％。
Honeywell
霍尼韦尔国际公司（Honeywell International Inc.）是一家美国公共交易的跨国公司公司，总部位于北卡罗来纳州夏洛特（Charlotte），专注于四个业务领域：航空航天，建筑技术，性能材料和技术以及安全性和生产力解决方案。 Honeywell International Inc.是1999年Honeywell Inc.和AlliedSignal合并成立的企业。
随着全球对HFO-1234YF制冷剂需求的增长，产量也相应增长。霍尼韦尔（Honeywell）于2017年在美国建立了第一家世界规模的HFO-1234YF工厂，并一直在美国和亚洲进行扩产，以支持快速市场的增长。售后分销商也不断增加，以服务于制冷剂在现场维修方面不断增长的服务需求。例如，在美国，HFO-1234YF售后市场产品可在全国14,000多家汽车零售店销售。
到目前为止，现成HFO-1234YF制冷剂的使用对全球变暖带来了积极影响，相当于减少了1000万老旧高污染车辆的使用。全球汽车制造商正在使用新的制冷剂，大家认同尚无其他技术在气候影响方面显示出如此快速的积极效果。
今年，在美国，加拿大和欧洲出售的所有轻型车中，几乎100％将使用环保的HFO-1234YF制冷剂。到2023年底，霍尼韦尔（Honeywell）预计在日本出售的轻型车中采用率将达到95％以上，韩国也计划采用该产品。
Mitsubishi Heavy Industry
实现更高效系统的关键之一是开发更好的热泵。三菱重工通过综合考虑成本，配置和响应开发出了heat-pump water heating system。该设备结合高级热泵与“下一代电动压缩机”。这款更先进的产品被广泛用于当今众多电动汽车，三菱重工表示该系统能保持与同类电气系统相同的舒适度。
测试显示，新电动压缩机提高约百分之十效率。它是可实现该功能的最小压缩机，并在所有RPM范围内保持其效率评级。
使用层压板热交换技术的水冷式冷凝器也是一个小平台。层压板为制冷剂和冷却剂提供一个流通道”。
实时测试显示，在0°C环境温度下，全功率运行的电动车可以增加热风。座舱的温度上升加快，但脚步的进气口温度并未上升。
三菱重工表示，在寒冷情况下，传统的水加热系统与此类系统结合有望使辅助加热更加有效。
特斯拉的Octovalve技术
多年前汽车首次加入空调时，压缩机的效率低下，其消耗的能源几乎是整体旅程的20％。 随着汽油价格上涨，空调系统变得更加高效。 可以预测，电动车的座舱供暖效率也会逐步提升。
凭借其开发的Octovalve，特斯拉将Model Y的续航里程提升了10%。
早期的电动汽车使用电阻加热来加热内饰，与20世纪60年代电空间加热器的技术一样。电力通过线圈传递，线圈加热并加热周围的空气。这个功能非常便利有效，但为此它需要大量的电力来产生热量。换句话说，这是低效的方案，需要被取代，就如燃油车需要被取代一样。
特斯拉改进了其车辆的热泵技术，他们重新设计了Model Y的加热和冷却系统，以提升加热和冷却的效率，减少电量损耗，并最大程度地提高车辆热系统的效率。
将冷却电路集成到单个加热和冷却管理系统中，以优化整个车辆流动的热能，并将Octovalve与完全重新设计的热泵整合在一起。
总之，由于电动车不具备燃油车可以提供的剩余热量，行业将需要寻找新的方法来实现电动车座舱温度的控制。
根据AAA的研究，只有约三分之一的汽油能量被用于车辆的前行。将近三分之二的能量变成热量，其中一些被冷却液吸收，其余的通过排气管作为废气排出。
难以想象，如此浪费的过程已成为为世界运输行业的标准。值得高兴的是，随着技术的进步，其中一些废热可以从冷却液中捕获，用于加热车辆的内饰。电动汽车在这方面很出色， 不会排除废热因而不存在这样的浪费过程。但与此同时带来的挑战是，在寒冷情况下如何给座舱加热，或者在炎热的情况下如何给座舱制冷？
雷诺：HVAC重置以改善座舱宽敞性
在全新Megane E-Tech EV及其平台的设计期间，提交了300多份专利！部分专利在于最大程度地提高宜居性并简化时尚设计。因此，开发团队的目标是提供更多的宽敞性，而不会影响外部体积以保持汽车的紧凑设计。然后，构造师决定将HVAC单元的某些组件转移到发动座舱中。电动机的特定体系结构使这成为可能，该架构比热发动机更紧凑。
为了实现这一目标，他们想象了一个新的固定系统，可满足防火墙上HVAC单元的振动和机械电阻，该系统将座舱与发动机隔室隔离，并尽可能靠近该牵引力的前轴。通过使用螺柱和螺母，该固定系统包括两个连接到防火墙的加固层，以及连接到HVAC单元的四个固定支架。
这是一个很好的例子，证明EV具有较小的动力总成系统，可以使组件和子系统重新分配，并带来实际的价值：比如内饰宽敞性。
有关专利的更多参考：•固定发动机室中的供暖和空调单元：专利PJ17 5256 – 发明家： Stevens Luron， Max Lamarre。
Sensirion：精细控制下的座椅通风
为了相应气候变化倡议，是否需要放弃座舱加热? 或许有另外一种解决方案，那就是局部加热，比如车内只有驾驶员一人时，只给驾驶员的座椅加热。
通风座椅有望使汽车气候控制系统在几乎同等舒适水平下消耗更少的能力。燃油车的空调系统消耗约6％的能量，而电动车的供暖和制冷消耗高达10％至40％。在这种情况下，对电动车的影响非常大。由于续航里程目前是消费者购买电动车的最大痛点，因此汽车OEM和行业迫切渴望优化汽车的气候系统。
与流向驾驶员和乘客的暖空气或冷空气相比，受控通风座椅的另一点是达到舒适状态的更有针对性的方式。虽然来自HVAC的空气不加选择地调节整个车舱，包括窗户，装饰和空置的座位，但座椅与人“直接接触”。因此，开发人员正在使用加热座椅，方向盘和表面通过传导来加热特定的身体部位。
座椅通风也比通过座椅的被动扩散更快地去除水分，从而在温暖的日子里产生蒸发冷却效果。如果不需要冷却，座椅加热和座椅通风可以同时用于使驾驶员和乘客感觉舒爽。温度和湿度之间的关系表明，仅靠温度不足以控制座椅通风。
Sensirion（位于瑞士苏黎世附近的施泰法）工程师开发了新一代小型化湿度和温度传感器。Sensirion汽车气候座椅传感器（SACS）足够灵敏，可以在人们注意到不适之前测量座椅上湿度的最小增加。新型湿度和温度传感器能够主动控制座椅通风，它及时和节能地保持内饰的舒适性，而不必诉诸空调系统。
总结
HVAC系统的组件并不是唯一被研究和重塑的项目。行业必须通过提供紧凑，轻便和节能的汽车部件，努力创造安全舒适的生活汽车空间。
压缩机和电机尺寸的减小有助于电池以更少的能量运行它们，但材料研究在分子水平的发展中发挥着越来越大的作用，包括制冷剂。创新的热泵技术也是一个关键方向。
智能加热/冷却是另一条路径，只加热/冷却在场的乘员，而不是整个座舱，座位是最好的位置。
