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现代纯电动汽车已不再安装内燃机，或主要不以发动机作为动力源，显然空调制冷的压缩机大多已不能以发动机来驱动，而改由电动机来驱动。这种驱动方式取消了传统的外驱式皮带轮，电动机一般与压缩机组装为一体，形成全封闭的结构，其内部结构如图2-32所示。这种结构形式灵活方便，可装置在发动机室的任何位置，而且电动机与压缩机可采取同轴驱动，不会出现传统驱动方式的皮带打滑、压缩机转速与发动机转速不同步的现象。由于电动机同轴驱动压缩机，可通过调节电动机转速改变压缩机转速，实现空调压缩机排量及制冷量的灵活控制。封闭式的驱动结构，只有电源线及进出气管与外部联系，泵气装置运行的可靠性较高，故障率较低。
图2-32 全封闭的电动机-涡旋式压缩机
电动汽车空调的制冷系统与传统汽车基本相同，主要由一体化压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和储液干燥器等五大部件组成，另外，还增加了电气系统的空调驱动器。使用泵气效率较高的涡旋式压缩机是电动汽车空调的一个共同特点，与其他诸多类型的空调压缩机（如斜盘式、曲柄连杆式、叶片式等压缩机）相比，涡旋式压缩机具有振动小、噪声低、使用寿命长、重量轻、转速高、效率高、外形尺寸小等多个优点，更符合电动汽车的空调使用要求。
涡旋式压缩机包括一个定涡盘和一个动涡盘，这两个相互啮合的涡盘，其线形是相同的，它们相互错开180°安装在一起，即相位角相差180°。涡旋式压缩机的工作原理如图2-33所示，其定涡盘是固定在机架上，而动涡盘由电动机直接驱动。动涡盘是不能自转的，只能围绕定涡盘作很小回转半径的公转运动。当驱动电动机旋转带动动涡盘公转时，制冷气体通过滤芯吸入到定涡盘的外围部分，随着驱动轴的旋转，动涡盘在定涡盘内按轨迹运转，使动、定涡盘之间形成由外向内体积逐渐缩小的六个腔，即A腔、B腔、C腔、D腔、E腔和F腔，制冷气体在动、定涡盘所组成的六个月牙形压缩腔内被逐步压缩，最后从定盘中心孔通过阀片将被压缩后的制冷气体连续排出。
图2-33 涡旋式压缩机的基本构造和原理
在压缩机整个工作过程过程中，所有工作腔均由外向内逐渐变小且处于不同的压缩状况，从而保证涡旋式压缩机能连续不断地吸气、压缩和排气。虽然涡旋式压缩机每次排出制冷剂的气量较小，其排出量为27～30cm 3 ，但由于其动涡盘可作高达9000～13000r/min的公转，所以它的总排量足够大，能满足车辆空调制冷的需求，当然压缩机的功耗也较大，可达4～7kW。
综上所述可知，驱动电动汽车空调压缩机运转的是三相永磁同步电动机，而向空调三相电动机供电的则应是三相高压交流电。电动汽车的电池只能提供直流电，为此必须要将电池直流电转换为交流电，这个任务就由变频器承担，由它产生向空调压缩机和三相永磁同步电动机供电的交流电源。
三相永磁同步电动机在电动汽车上使用较多，特别是驱动汽车行驶的动力就是由三相永磁同步电动机提供的，维修人员了解这种电动机的特点对维修工作很有帮助。电动汽车在不同历史时期采用不同的电动机，最早采用成本较低的直流电动机，但它存在换向火花、高负载下转速受限制、体积大、经常需要维修等缺点，不能用于封闭式空调压缩机的驱动电动机（图2-34）。而三相永磁同步电动机具有体积小、质量轻、运转效率高、节省电能、可采用变频调速、运转极可靠且远高于直流电动机的6倍、维护保养费用低等特点，所以现代封闭式空调压缩机首选三相永磁同步电动机。
图2-34 空调双压缩机的系统
三相永磁同步电动机主要由定子与转子组成，利用通电的定子绕组产生旋转磁场，作用于永磁转子上形成磁拉力而同步旋转。电动机定子通入三相对称交流电，从而在定子与转子的气隙间产生旋转磁场，不论定子旋转磁场与永磁转子起始时相对位置如何，定子的旋转磁极与转子的磁极间，总是会产生磁力拖动转子同步旋转。由于转子有磁极，在极低频率下也能旋转运行，所以它比异步电动机的调速范围更宽。永磁同步电动机转子同步转速可用公式 n =60 f s/ p n计算，式中， n 为电动机转子的同步转速， f s为定子线圈的供电频率， p n为电动机转子的磁极对数。
三相永磁同步电动机的原理示意图如图2-35所示，中部圆圈表示永磁转子，永磁体按N、S磁极沿圆周径向交替排列，外部三个小线圈表示定子上输入的对称三相正弦波交流电，产生的旋转磁场与永磁转子相互作用拖动转子同步旋转，并力图使定子与转子的轴线对齐。 n 0 为电动机的同步转速、 T 为转矩、 θ 为功率角。空调三相永磁同步电动机转子的转速虽与定子的旋转磁场能同步运行，但当转子有负荷阻力时，会使电动机转子与定子的磁场轴线间形成角差。功率角 θ 表示转子与定子的磁场轴线间的夹角，负荷越大，功率角 θ 也越大，它虽不影响转子的同步运转，但当负荷阻力超大时，功率角 θ 将造成转子失速停转。由于汽车空调的中小负荷启动与运行特性，不易使电动机转子停转，故这种永磁同步电动机适合空调作驱动使用，可靠地运用在一体化的空调压缩机中，使用寿命较长。
图2-35 三相永磁同步电动机的工作原理
电动汽车空调的三相永磁同步电动机，其定子需要通入三相交流电，但电动汽车上只有高压直流电池，所以需要变频器将直流电转化为交流电。电动空调的变频器使用了6个IGBT场效应管，它是绝缘栅双极型晶体管，属于电压控制类器件，其特点是栅极的驱动功率小而饱和压降低，在电力系统和变流技术上广泛使用。IGBT管的导通或截止受控于其上的栅极电压，就能造成IGBT的源极与漏极间的通路或断路状况。如图2-36所示，当6个IGBT的栅极按一定规律轮流加上占空比脉冲调制控制电压时，就会让电池的直流高压电流经过变频器，在输出端形成三相正弦交流电流，利于三相永磁同步电动机平稳运转，产生的转矩以驱动空调压缩机。图2-36中与IGBT管并联的二极管是电动机三相绕组的续流二极管，起保护IGBT管的作用。
图2-36 电动空调的变频器原理
通过控制永磁同步电动机定子各相绕组的通电频率及电流大小，可高精度调节电动机转子的转速与转矩，并能直接控制压缩机的转速，达到调节制冷剂的排量，以适合汽车运行对空调系统的不同工况要求。图2-37反映了输入电动机的三相交流电的波形，图2-37（a）表示三相交流电的频率高，这会使得驱动电动机的转速上升，电压的幅值大则会使电动机的驱动转矩更强。而图2-37（b）则反之，电动机的转速与输出转矩均较低。
图2-37 空调电动机转速与转矩
空调压缩机驱动电动机变频器，其功能是控制空调的三相驱动电动机运作，其内部各个电路的作用如下（图2-38）。
图2-38 空调压缩机驱动电动机变频器的系统电路
①“栅极驱动电路”对各IGBT管的栅极进行控制，它接收处理器CPU的信号，当它给各栅极进行PWM脉冲调制时，将使输出电路得到正弦波的电压。通过IGBT管的通断频率还可控制空调压缩机的变速，同时它还受保护电路的监控。
②“系统保护控制电路”接收输出电流、电压和空调温度等传感信号，不让其在过流、过压及超温状态下工作，用于对整个系统运行保护。
③中央处理器CPU根据空调的目标温度和蒸发器实际温度，计算压缩机的目标转速，控制空调变频器栅极驱动电路的工作。而空调蒸发器的目标温度是由驾驶员设定温度、车外温度传感器、车内温度传感器、日照传感器，以及PTC温度传感器决定的。另外，车内湿度传感器产生CPU的校正信号，提高了乘坐的舒适性。
④“输入/输出接口电路”负责对外部电路，如对动力管理系统电路进行通信信号的联系。
⑤“电源供给电路”负责向CPU和栅极电路进行供电。
电动汽车空调的供暖系统热源，与电动汽车的形式差别有所不同。混合动力汽车虽然有发动机，但是车辆行驶时发动机可运行也可不运行，如强混电动车可单纯利用电力驱动行驶，不以发动机为动力，纯电动汽车没有发动机，所以有的电动汽车空调采用传统发动机循环冷却水作热源，而当发动机不运转时，则由半导体PTC元件加热，或由储热水罐供热。
PTC是一种直热式电阻材料，通电时将会产生热量，可供空调制热。如有的电动车空调内部有8条PTC发热元件，由空调驱动器将蓄电池高压电源向每条元件供电，功率可达300～600W，用于对冷空气或冷却液的加热。前期的制热装置采用PTC发热条，直接将冷空气加热为热空气，再用风机吹出热气的方式。为提高制热器的效率，现在的制热多采取水为介质，将水加热后送到空调风道的散热器，再经风机吹向车厢内或风窗玻璃，用以提高车厢内温度和除去风窗玻璃的霜雾，如图2-39所示。
图2-39 PTC元件供热原理
PTC电阻是一种具有正温度敏感性的典型半导体电阻，它可作为发热元件，也可用作热敏开关，还可用于检测温度，但是汽车上的温度传感器则用负温度系数的NTC材料。PTC元件的温度与电阻的特性，如图2-40所示。刚对元件通电时，其电阻会随着温度的升高而呈现缓慢下降的趋势，也就是其常温下的发热量较低。而当温度超过“居里温度”时，它的电阻值会随着温度的升高呈阶跃性的增高，在狭窄温度范围内，如达到250℃温度时，其电阻值会急剧增加几个至十几个数量级，即电阻变得极大，这就是所谓非线性PTC效应。吹出气体的温度最高可达85℃，完全可满足空调制热的要求，如果高于85℃，则PTC电阻变得极大，实际表现为自动停止工作。作为加热用的陶瓷PTC元件，具有自动恒温的特性，可省去一套复杂的温控线路，而且其工作电压可高达1000V，可直接由电池的高压供电。
图2-40 PTC元件的温度-电阻特性曲线
现代混合电动汽车所配置的发动机，多采用阿特金森循环，其特点是膨胀做功行程大于压缩行程，使热效率比普通发动机的奥托循环要高。提高发动机的经济性应是重点，这就要求发动机应始终可靠地在经济转速下运行，发动机节省燃油，提高经济性，比提高发动机的动力性更重要。由于混合电动汽车运行特点，要求发动机的工况比较单一，既要回避怠速热车及小功率的运转，也不需要大功率的产出，所以应在中负荷下运行。为加速发动机的快速启动及热机过程，一般采用“储热罐”技术，利用储热罐将发动机运转时循环冷却液储存起来，冷启动有一定的预热作用，可缩短热机过程。这种绝热的储热罐容量较大，放置在前保险杠内侧能长时间保持较高的温度，一般能保温3天。可利用储热罐的热量供给空调的稳定热源，有专用的电动泵将热水泵置入空调散热器。电动水泵的结构如图2-41所示，它由电动机驱动，但电动机驱动叶轮不直接接触冷却液，称为不接触式水泵。电动机的驱动力是通过磁性塑料，将外转子的旋转透过中间的壳体，直接驱动磁性塑料的叶轮内转子旋转，这就是磁性耦合的原理。这种水泵的特点是在运行时可减少水的阻力，有效地降低了功耗。磁性塑料体是由磁性材料与树脂等混合压制而成的，能取得较好的磁力性能。
图2-41 不接触式电动水泵的内部结构
若利用储热罐的供热方式，供热量已不能满足空调制热需求时，空调控制系统将根据设定温度及冷却液温度等信号，综合判定让发动机工作，以让冷却液升温产生足够的热量。发动机运行的条件有，车外温度低于-3℃、冷却液温度低于50℃，当空调设定温度为HI或高于20℃，并有供暖需求时，则发动机会运转。当电动汽车运行在内燃机拖动工况时，空调的供热会自动采取传统的发动机循环冷却液的供热方式。