為了降低車輛空調系統對續航里程的影響，起亞的 Soul 純電動車采用了一系列設計，包括增加一款熱泵等。

無論是冬季的車艙取暖，還是夏季的空調制冷，都將給電動汽車寶貴的電池資源帶來巨大負擔，嚴重影響車輛的續航里程，有時比例甚至高達50-60％，這大大增加了純電動車成本降低的難度。

為了解決這一問題，很多研發車輛已經采用了很多先進創新系統，但這會同時極大地增加車輛的復雜度并提升成本。最近，兩位演講嘉賓在SAE WCX 2018 大會上向現場觀眾介紹了一些成本效益更佳、復雜程度更低的替代解決方案。

第一種方法是提升熱存儲能力，確保車輛的續航里程不會因為車上人員的取暖需求而受到影響；第二種則是在溫暖和寒冷的氣候條件下，減輕車輛的空調負荷——這可以在使用更小電池的情況下更快達到舒適溫度，或用現有電池延長里程。

起亞Soul 純電動車經過改進，增加了一個電動加熱器內核、一個用于插電預準備階段的內置式加熱器內核，以及一個可以在預準備階段產生的熱量耗盡時回收廢熱的電路系統。LTR 低溫散熱器可以在炎熱天氣下協助電機/電子系統的冷卻。

加強儲熱系統

如果不考慮成本和車輛尺寸，增加電池組容量的確是一種無需犧牲車艙舒適性，也能保障里程的方法，而另一種方法是安裝熱泵系統。目前，豐田 Prius Prime 插電式混合動力汽車即采用了一套復雜的熱泵系統。通過配備一套液氣分離回路，豐田熱泵的工作溫度最低可達-10°C（14°F），而普通汽車熱泵的最低工作溫度大約只有0°C（32°F）左右，這是由于隨著環境溫度的下降，制冷劑的質量流率也會隨之下降。Prime 將作為這種熱泵解決方案的技術測試平臺，即使電池組的電量耗盡，Prius 的汽油發動機也可以為車艙供暖提供能量。

目前，Hanon Systems 正在與現代起亞美國技術中心和美國能源部的國家可再生能源實驗室（NREL）開展合作項目，其中2015 款起亞 Soul 純電動汽車被選為研究對象。簡單介紹，Soul 是一款用于日常通勤和市內駕駛的純電動汽車，正常情況下的續航里程在 75 到 100 英里（120 到 160 公里）之間，但在炎熱的夏季和寒冷的冬季會大幅縮短。

這張柱形圖展示了HVAC 系統在三種寒冷氣候條件下短途行駛中的能耗情況。盡管，“HP（熱泵）+TS（熱存儲）”的整體耗能最低，但在有需要時，“TS（熱存儲）+PTC”的效果優于單獨使用“HP（熱泵）”的效果。

在 WCX – SAE 2018全球汽車年會的演講中，Hanon 公司技術研究員 John J.Meyer 博士指出，為了最大化續航里程，除了采用了傳統的 PTC 加熱器，Soul 純電動汽車似乎已經“無所不用其極”，具體措施包括采用了原裝熱泵、氣候控制座椅、加熱方向盤、車艙預處理（加熱或冷卻）、部分再循環 A/C、雙區和單區 HVAC、Eco 電動駕駛模式及風冷式電池組等。這種情況下，Meyer 博士的研究重點將集中在增加儲熱容量方面。Meyer 指出，Soul 電動汽車采用的熱泵設計可以將取暖造成的損失里程恢復30-40%，但車輛仍然僅能實現 60% 的續航里程。對于一輛總續航里程只有 100 公里的電動汽車而言，這意味著車輛的實際續航里程只有60 英里。然而，由于熱泵電路將拉升車輛成本，提高復雜性和封裝難度，并增加制冷劑的使用量，因此可能并不是最好的解決方案。目前，美國市場中少數配備熱泵的車輛均使用了 R-134a 制冷劑，顯然是由于這種制冷劑的價格低廉，不及 R-1234yf 制冷劑的 10%。

如果增加熱泵回路，并配備配套的熱交換器、復雜流路和管道，最終的制冷劑需求可能增加近一倍。與沒有采用熱泵系統的車輛（19 盎司，即 550 克）相比，Soul 電動汽車的制冷劑使用量為33 盎司（900 克）。讓形勢更為嚴峻的是，按照美國環境保護局（EPA）的計劃，美國將在 2021 年前全面禁止R-134a 制冷劑在新車上的應用，這將勢必進一步增加熱泵解決方案的成本。

如果不考慮增加的成本和對制冷劑的額外需求，熱泵系統對純電動汽車續航里程的優化效果最好。但是Hanon、起亞現代和NREL 的合作研究顯示，這種“傳統智慧”并不一定適用于通勤或市內駕駛等典型駕駛場景對續航里程的需求。

Hanon 公司為 Soul 電動汽車添加了兩個采用可連接閥門的乙二醇冷卻劑回路，每條回路配備一款熱交換器，總流體容量為 2L（0.5 加侖）。一套熱交換器系統包含一個 1500 瓦的電加熱器，也可以為車內的預處理加熱器內核產生熱源。車輛行駛期間，電力輸送將關閉掉，取暖系統將使用儲存的熱量，并額外收集來自電機和電子電路的廢熱——當儲存的熱量消耗完畢后，這個熱源也可以繼續發揮作用。

Meyer 博士表示，一般短距離純電動汽車的續航里程為 40 分鐘，也就是大約 50 公里（30 英里）左右。Soul 電動汽車還經過了EPA UDDS （城市周期）循環的三輪風洞測試，車輛在進行測試前將在電池充電過程進行預處理，且暖通空調設置為 22°C（72°F），三輪風洞測試的溫度設置分別為 5°C（41°F）、-5°C（23°F）和 -18°C（0°F）。在所有三輪測試中，“單獨使用熱泵”比“使用帶有儲熱系統的 PTC 加熱器”耗能更高。測試結果表明，只有與熱儲存系統結合使用時，熱泵才能體現自己的優勢。而對于對價格十分敏感的短程純電動汽車而言，帶有 PTC 加熱器的熱存儲系統似乎是效率與成本效益的最佳組合。對于續航里程更長的電動汽車而言，雖然數據尚未全部完備，但純熱泵解決方案很可能更具優勢。

現代索納塔的插電式電動汽車采用了一系列降低車輛熱負載的功能。

降低熱負荷

研究員 Jason Lustbader 解釋說，NREL 的“氣候控制系統熱負荷降低項目”旨在在夏季高溫和冬季嚴寒期間，平均增加 20％的電驅動續航里程。這個項目的目標更加寬泛，不單單包括“Soul 純電動汽車研究項目”試圖解決的短距離純電動汽車（75 到 100英里）的續航里程損失問題。

NREL 項目選擇了兩輛相同的插電式混合動力車(PHEV) 為測試對象。項目的第一階段（已完成）主要對相關技術進行建模，并記錄其表觀數據；第二階段則主要將這些技術應用至現代索納塔插電式混合電動汽車，并針對EPA 城市/高速公路行駛循環，進行真實工況測試。

NREL 項目使用了兩輛索納塔插電式混合動力汽車：一輛未經任何改進，另一輛則采用了一套特殊的熱處理系統，包括Pittsburgh Plate Glass 公司提供的電加熱擋風玻璃、太陽能反射玻璃和太陽能反射涂料，以及Gentherm 公司為駕駛員座位四周的加熱表面材料、車門玻璃除霜器和溫控座椅。測試證明，特殊座椅、玻璃和涂料都會影響車輛的取暖和供冷效果。

NREL 項目已經在 2017 年 2 月底在阿拉斯加的費爾班克斯進行了冬季測試，環境高氣溫為 -7°C（20°F）。夏季測試則在加利福尼亞州的莫哈維市進行，環境溫度在 38 - 50°C（99-122°F）之間。

索納塔的擋風窗使用了電動除霜器，耗電量低于傳統除霜器。

在阿拉斯加進行的冬季測試中，NREL 對車輛的擋風玻璃進行了客觀的數據測量。測試結果顯示，電加熱設備可在 6 分鐘內完成去冰，耗電量為 0.1 度。對比之下，傳統的除霜器則需要 19 分鐘，且耗電量為 2.6 度。

舒適度測量則更加主觀，主要反映乘客提供的感受報告。研究人員指出，由于可以用較低能量輸入達到舒適水平，因此駕駛員和乘客都可以調低暖氣和空調的設定值。在寒冷天氣測試中，改進款索納塔在 15 分鐘內即達到了舒適水平，而原版索納塔則需要 29 分鐘。

NREL 循環測試結果顯示，現代索納塔的改進空調系統可以降低負載，并更快達到舒適溫度。

此外，這兩款索納塔還分別在位于美國加利福尼亞州 Mohave 市的現代美國技術中心完成了純電動駕駛測試。與原裝版本相比，改進版索納塔的續航里程增加了11.4%，空調耗能降低了23.7%。

另外，改進版索納塔還在其他一系列測試項目（包括氣候室測試）中顯示出更大的優勢，比如可以更快達到舒適水平；NREL 將利用其在早期測試和研究中積累的模擬和區域氣候數據，預測該系統在全美不同地區可以取得的性能改善水平。NREL 認為，與 Hanon Systems 開展的項目一樣，這個項目也證實了我們可以通過一些更具成本效益的氣候控制策略，極大地減輕空調系統對電動汽車電池帶來的負擔，進而幫助一些小型純電動車更好地滿足消費者的日常駕駛需求。