汽车空调系统是汽车系统重要部分，主要功能涵盖了制冷、取暖、通风及空气净化等，主要部件包括压缩机、冷凝器、贮液器、膨胀阀、蒸发器、风扇和管路等。其工作原理是：制冷剂在压缩机的作用下循环流动，在发动机舱的冷凝器由气态液化为液态，放出热量；而在车内由液态蒸发为气态，吸收热量，从而降低车内的温度。
汽车空调压缩机有着汽车空调制冷系统的心脏之称，作为核心部件，起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。借助外力维持制冷剂在制冷系统内的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压的制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其温度和压力升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器，在热量吸收和释放的过程中，实现热交换。
汽车空调压缩机主要经历了活塞式压缩机、斜盘式压缩机、旋叶式压缩机、涡旋式压缩机四个阶段。当前，我国汽车空调压缩机产品存在斜盘式、涡旋式、旋叶式等多种技术、不同产品并存和发展的局面，各代产品间不存在明显的更新换代关系，各自在不同领域中发挥优势。斜盘式在中高级汽车中占有优势；涡旋式在经济型汽车中占有优势；而旋叶式适用小排量汽车。
由于动力类型的变化，电动汽车空调系统使用的压缩机必须采用涡旋技术，且价值量相比传统压缩机有明显提升。传统燃油汽车发动机提供驱动力，通过离合器的作用带动开启式空调压缩机工作；而新能源汽车能量来源为锂电池，采用电机驱动，驱动方式的改变使得传统的利用皮带传递发动机功率的开启式压缩机型式已不再适宜，而电动涡旋式压缩机主要采用全封闭或半封闭结构，电机驱动与涡旋泵体安装在同一壳体内，结构紧凑，安装方便，可靠性高，广泛适用于纯电动、混合动力乘用车的空调系统中。电涡旋压缩机由涡旋式压缩机、驱动电机以及控制器组成，由于电涡旋压缩机比传统压缩机多了驱动电机以及控制器，成本的增加以及结构的复杂带来了单价的明显提升，由传统压缩机的 400-600 元提升至电涡旋压缩机的 1500 元左右。
参考观研天下发布《2017-2022年中国空调配件市场发展现状及投资商机研究报告》
传统燃油汽车是利用发动机余热加热冷却液，通过暖风机等部件将冷却液的热量送至车厢内，以提高车厢内温度。而电动汽车由于没有发动机，所以不能沿用传统燃油汽车的空调系统方案。因此在冬季需要采取其他采暖措施对车室内空气温度、湿度以及流速进行调节。目前电动汽车主要采用电加热辅助空调系统，即单冷空调（AC），外加热敏电阻（英文简称 PTC）加热器辅助加热，主要有两种方案，一种是采用 PTC 空气加热器直接加热空气，冷空气直接流经加热器表面，加热后送入车内，由于高压 PTC 接入乘员舱内，存在一定的安全风险；第二种方案是采用 PTC 水暖加热，采用水加热器间接加热空气，加热器先把水加热，热水流入暖风芯体与冷空气换热，冷空气被加热后送入乘员舱内。PTC 水暖加热是目前成熟且安全的采暖方案，广泛应用于电动汽车上，其主要缺点是对动力电池的消耗极大，严重缩短了电动汽车的续驶里程。
热泵空调系统具有良好的制冷和制热性能，是电加热辅助空调系统的最佳替代方案。热泵，顾名思义就是把“热”从一个地方“泵”到另一个地方的工具，既可以实现制热又可以实现制冷，只不过循环方向一正一反。家用热泵空调系统是通过使用四通阀使“蒸发器”和“冷凝器”相互切换，即可实现制冷和采暖的功能。目前车用空调系统可以使用四通阀实现热泵的功能，也可以通过两个电磁阀控制两个回路之间的切换，实现夏天制冷和冬天制热。
热泵空调系统制热能效比远高于 PTC 加热，大幅提升冬天电动汽车的电池续航能力。热泵空调系统制热能效比可达到 2~3，远高于通过 PTC 加热器辅助加热能效比 1，将大大优化冬天新能源汽车的电池续航能力。1）三菱重工曾经为电动车开发过一个热泵系统，用该系统分别在 0℃、5℃和 10℃三个环境温度里进行了制热试验，车内保持 25℃，车速 40km/h，试验结果发现随着车外温度的升高，热泵系统的优势越来越明显，在车外温度为 10℃时热泵系统的能耗比 PTC 水暖加热方式低 60%。2）宝马 i3 纯电动车热泵空调系统试验显示，为了获得 5kW 的输出热量，由于电阻损失，电加热器需要消耗5.5kW 的电能，而带热泵的空调系统只需要 2.5kW 的电能。
新能源汽车使用热泵空调为行业趋势。PTC 水暖加热作为目前广泛应用于电动汽车上的采暖方案，冬天采暖时对动力电池的消耗极大，严重缩短了电动汽车的续驶里程。热泵空调系统制热能效比远高于 PTC 加热，具有良好的应用前景。自主品牌车企中暂无使用热泵空调系统的新能源汽车车型，国外车企中包括雷诺 Zoe、日产 Leaf（部分配置）、宝马 i3（选装）等车型均使用了热泵空调系统。目前制约热泵空调系统大规模应用的缺点主要包括三方面：1）热泵空调系统管路较普通空调系统复杂很多，增加了布置难度； 2）普通热泵空调系统在-10℃以下温度工作时，其制热能效会大打折扣；3）热泵空调系统成本明显高于普通空调系统。我们认为随着热泵空调系统管路设计的优化、更优良制热性能的制冷剂的逐步使用以及成本下降，未来热泵空调系统在纯电动汽车上的应用将越来越多。热泵空调系统使用二氧化碳冷媒为未来趋势。目前热泵空调系统使用的冷媒大多为 R134a，但是使用 R134a 会存在两个问题，一是制热能效比随环境温度降低而降低，当环境温度很低时，制热能效比将达不到 1；二是 R134a 的 GWP（一种物质产生温室效应的一个指数）值较高，不够环保。相比现有制冷剂 R134a，二氧化碳不仅满足环保要求，而且有着优良的制热性能，使用二氧化碳作为热泵冷媒是解决低温下热泵制热性能不足的很好方法。但是，利用二氧化碳作为制冷剂的空调系统，具有极高的工作压力，为传统空调系统的 10 倍，其零部件尚处于前期开发阶段。二氧化碳作为冷媒的空调系统流量控制精度要求更高，普通的热力膨胀阀难已满足要求，需升级为电子膨胀阀，目前电子膨胀阀在奔驰 S 级等高端乘用车型中已有使用。
图表：汽车空调系统主要功能
图表：汽车空调系统原理图
汽车空调压缩机有着汽车空调制冷系统的心脏之称，作为核心部件，起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。借助外力维持制冷剂在制冷系统内的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压的制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其温度和压力升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器，在热量吸收和释放的过程中，实现热交换。
图表：汽车空调压缩机结构示意图
汽车空调压缩机主要经历了活塞式压缩机、斜盘式压缩机、旋叶式压缩机、涡旋式压缩机四个阶段。当前，我国汽车空调压缩机产品存在斜盘式、涡旋式、旋叶式等多种技术、不同产品并存和发展的局面，各代产品间不存在明显的更新换代关系，各自在不同领域中发挥优势。斜盘式在中高级汽车中占有优势；涡旋式在经济型汽车中占有优势；而旋叶式适用小排量汽车。
图表：三类汽车空调压缩机特点
由于动力类型的变化，电动汽车空调系统使用的压缩机必须采用涡旋技术，且价值量相比传统压缩机有明显提升。传统燃油汽车发动机提供驱动力，通过离合器的作用带动开启式空调压缩机工作；而新能源汽车能量来源为锂电池，采用电机驱动，驱动方式的改变使得传统的利用皮带传递发动机功率的开启式压缩机型式已不再适宜，而电动涡旋式压缩机主要采用全封闭或半封闭结构，电机驱动与涡旋泵体安装在同一壳体内，结构紧凑，安装方便，可靠性高，广泛适用于纯电动、混合动力乘用车的空调系统中。电涡旋压缩机由涡旋式压缩机、驱动电机以及控制器组成，由于电涡旋压缩机比传统压缩机多了驱动电机以及控制器，成本的增加以及结构的复杂带来了单价的明显提升，由传统压缩机的 400-600 元提升至电涡旋压缩机的 1500 元左右。
参考观研天下发布《2017-2022年中国空调配件市场发展现状及投资商机研究报告》
传统燃油汽车是利用发动机余热加热冷却液，通过暖风机等部件将冷却液的热量送至车厢内，以提高车厢内温度。而电动汽车由于没有发动机，所以不能沿用传统燃油汽车的空调系统方案。因此在冬季需要采取其他采暖措施对车室内空气温度、湿度以及流速进行调节。目前电动汽车主要采用电加热辅助空调系统，即单冷空调（AC），外加热敏电阻（英文简称 PTC）加热器辅助加热，主要有两种方案，一种是采用 PTC 空气加热器直接加热空气，冷空气直接流经加热器表面，加热后送入车内，由于高压 PTC 接入乘员舱内，存在一定的安全风险；第二种方案是采用 PTC 水暖加热，采用水加热器间接加热空气，加热器先把水加热，热水流入暖风芯体与冷空气换热，冷空气被加热后送入乘员舱内。PTC 水暖加热是目前成熟且安全的采暖方案，广泛应用于电动汽车上，其主要缺点是对动力电池的消耗极大，严重缩短了电动汽车的续驶里程。
图表：PTC 水暖加热器示意图
图表：PTC 水暖加热工作原理图
热泵空调系统具有良好的制冷和制热性能，是电加热辅助空调系统的最佳替代方案。热泵，顾名思义就是把“热”从一个地方“泵”到另一个地方的工具，既可以实现制热又可以实现制冷，只不过循环方向一正一反。家用热泵空调系统是通过使用四通阀使“蒸发器”和“冷凝器”相互切换，即可实现制冷和采暖的功能。目前车用空调系统可以使用四通阀实现热泵的功能，也可以通过两个电磁阀控制两个回路之间的切换，实现夏天制冷和冬天制热。
图表：热泵空调系统示意图（使用四通阀）
图表：雷诺 ZOE 使用的热泵空调系统（未使用四通阀）
热泵空调系统制热能效比远高于 PTC 加热，大幅提升冬天电动汽车的电池续航能力。热泵空调系统制热能效比可达到 2~3，远高于通过 PTC 加热器辅助加热能效比 1，将大大优化冬天新能源汽车的电池续航能力。1）三菱重工曾经为电动车开发过一个热泵系统，用该系统分别在 0℃、5℃和 10℃三个环境温度里进行了制热试验，车内保持 25℃，车速 40km/h，试验结果发现随着车外温度的升高，热泵系统的优势越来越明显，在车外温度为 10℃时热泵系统的能耗比 PTC 水暖加热方式低 60%。2）宝马 i3 纯电动车热泵空调系统试验显示，为了获得 5kW 的输出热量，由于电阻损失，电加热器需要消耗5.5kW 的电能，而带热泵的空调系统只需要 2.5kW 的电能。
图表：三菱重工热泵空调系统与 PTC 加热能耗对比
图表：宝马 i3 纯电动车热泵空调系统与 PTC 加热能耗对比
新能源汽车使用热泵空调为行业趋势。PTC 水暖加热作为目前广泛应用于电动汽车上的采暖方案，冬天采暖时对动力电池的消耗极大，严重缩短了电动汽车的续驶里程。热泵空调系统制热能效比远高于 PTC 加热，具有良好的应用前景。自主品牌车企中暂无使用热泵空调系统的新能源汽车车型，国外车企中包括雷诺 Zoe、日产 Leaf（部分配置）、宝马 i3（选装）等车型均使用了热泵空调系统。目前制约热泵空调系统大规模应用的缺点主要包括三方面：1）热泵空调系统管路较普通空调系统复杂很多，增加了布置难度； 2）普通热泵空调系统在-10℃以下温度工作时，其制热能效会大打折扣；3）热泵空调系统成本明显高于普通空调系统。我们认为随着热泵空调系统管路设计的优化、更优良制热性能的制冷剂的逐步使用以及成本下降，未来热泵空调系统在纯电动汽车上的应用将越来越多。热泵空调系统使用二氧化碳冷媒为未来趋势。目前热泵空调系统使用的冷媒大多为 R134a，但是使用 R134a 会存在两个问题，一是制热能效比随环境温度降低而降低，当环境温度很低时，制热能效比将达不到 1；二是 R134a 的 GWP（一种物质产生温室效应的一个指数）值较高，不够环保。相比现有制冷剂 R134a，二氧化碳不仅满足环保要求，而且有着优良的制热性能，使用二氧化碳作为热泵冷媒是解决低温下热泵制热性能不足的很好方法。但是，利用二氧化碳作为制冷剂的空调系统，具有极高的工作压力，为传统空调系统的 10 倍，其零部件尚处于前期开发阶段。二氧化碳作为冷媒的空调系统流量控制精度要求更高，普通的热力膨胀阀难已满足要求，需升级为电子膨胀阀，目前电子膨胀阀在奔驰 S 级等高端乘用车型中已有使用。
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