全球范围内，向电动出行的转型正在加速，但紧凑型、低成本电动车辆（EV）的广泛应用仍面临诸多挑战，尤其是在实际使用条件下的热管理系统（TMS）性能方面。由于空间有限、预算限制以及组件标准化程度不足，小型电动车辆在热管理方面尤为困难。
尽管已有研究探讨了电动车辆中暖通空调系统的挑战（参见Alizadeh等人的研究[1]），但针对小型电动车辆的研究仍然较少，尽管人们普遍认为这类车辆将在实现可持续城市出行中发挥重要作用（参见[2]）。作者在之前的研究中也指出了这一不足。例如，在紧凑型电动车辆中，由于成本、包装和认证限制，必须使用现成的组件，这导致热效率低下，严重影响车辆续航里程、电池寿命和用户舒适度[3]。
目前的大部分研究都基于稳态分析或理想化的热系统模型，无法准确反映实际驾驶条件下的动态热行为。然而，越来越多的人认识到需要开展完全动态的、针对具体驾驶工况的仿真，以真实反映电动车辆的运行复杂性。
同时，将暖通空调系统和电池热管理系统集成在一起被认为是降低系统复杂性、减少质量及寄生能量损失的有效策略。近期研究探索了低全球变暖潜能（low-GWP）制冷剂和先进热泵配置在电动车辆中的应用，以提高热效率。例如，Lei等人[4]研究了低GWP制冷剂在电动巴士热泵系统中的应用，尽管该系统未与电池热系统集成。Lee等人[6]在寒冷气候条件下对比了不同的热管理策略，但他们的分析未包含第二定律（能量）评估和系统级动态集成分析。Ren等人[7]对电动车辆中的能量流动进行了动态分析，指出了这些应用中瞬态过程的重要性，但同样未进行第二定律评估。
大量文献（尤其是早期的基于能量的研究，如Hamut等人[8]）基于稳态条件，并采用了简化的热边界模型。Luo等人[9]强调了热电发电机领域瞬态建模的重要性，指出稳态方法往往高估性能并低估了不可逆过程及回收时间。然而，在集成暖通空调-电池系统的背景下，这类瞬态分析仍较为罕见。Pourrahmani等人[10]对电动车辆充电站进行了能量分析，但仅限于静止状态，未考虑车辆运行过程中的热管理问题。
迄今为止，尚未有研究对实际认证条件下的电动车辆进行基于能量的评估。大多数分析基于理想化或合成场景。即使在采用能量分析方法的少数研究中（如Dettù等人[11]和Nimesh等人[12]），也常忽略瞬态热交互和实际运行条件。此外，尚未有研究在同一仿真框架内同时考虑能量、暖通空调-电池集成、认证要求及车辆认证问题。越来越多的研究开始采用基于能量的方法来评估电动车辆的热管理系统。Javani等人[13]对汽车空调系统进行了早期能量分析，为理解组件级别的不可逆过程提供了基础。Zhao等人[14]将动态分析与能量效率指标相结合，证明了动态分析能更准确地捕捉效率变化，指导系统集成策略。这些研究以及本文后续讨论的动态集成方法，强调了从静态性能指标向全面的时间分辨系统级能量评估转变的必要性。
本研究正是针对这一空白展开的。它利用动态物理模型和真实的认证相关驾驶工况，对一款轻型电动四轮车的集成暖通空调-电池热管理系统进行了基于第二定律的详细评估。这有助于精确识别不同运行状态下的热负荷、组件行为及不可逆过程。本研究主要关注夏季工况，未来还将分析冬季工况。
据我们所知，这是首次对电动四轮车中的集成暖通空调-电池热系统进行瞬态第二定律分析。这一成果满足了电动车辆研究领域对基于实际运行数据的严格系统级评估的迫切需求。能量分析不仅量化了能量流动的量，还分析了其质量，通过熵生成和有用功的潜力，深入理解了热不可逆过程的发生时间和地点。在动态运行条件下应用能量分析，可以揭示压缩机循环、节流和热耦合策略的影响，从而将组件行为与系统级效率联系起来。此外，将其应用于实际原型车，为数值模型的验证和控制逻辑的优化提供了可靠基准。
论文结构如下：第2节介绍系统布局和架构；第3节详细阐述建模方法和能量分析流程；第4节展示并讨论仿真结果；第6节总结研究意义和设计建议。
