電動汽車HVAC（暖通空調）系統依賴先進的傳感器、作動器和控制器，以確保車輛在所有溫度條件下都能保持最佳運行狀態。（TDK-Micronas）

Jeroen Van Ham博士是TDK多款傳感器系統總監。（TDK）

TDK的專家Jeroen Van Ham博士表示，越復雜的電動汽車HVAC系統需要全新的傳感器解決方案。

眾所周知，極端溫度會對電動汽車的性能（特別是續航能力）造成損害，這是電動汽車廣為詬病的一個問題。不過OEM已經認識到這個問題并通過創新和迭代的新技術加以解決。如今，基于最先進、穩定的傳感器和作動器的復雜HVAC被越來越多的電動汽車采用。

極端高溫同樣會影響內燃機汽車，只是不如電動汽車頻繁。兩種動力類型在HVAC的問題上各有得失。內燃機汽車HVAC系統的構造相對簡單，只包括空氣冷卻系統、冷卻劑（水乙二醇）、加熱器和熱交換器（包括空調）。但電動汽車的HVAC系統在技術要求上比內燃機汽車復雜得多。了解具體差異對于設計一個有效的HVAC系統十分重要。

電動汽車HVAC系統的不同之處

電動汽車的HVAC系統包含多個熱敏子系統和部件，各個系統和部件的最佳運行溫度范圍不盡相同，偶爾會出現范圍重合的情況。具體如下：

為防止消磁，電機中磁性元件的溫度必須保持在80°C（176°F）以下。

電機變頻器和充電元件的溫度必須保持在120°C（248°F）以下。

鋰離子電池必須在10-40°C（50-104°F）之間運行。

氫燃料電池可能需要在100-200°C（212-392°F）之間運行，具體溫度取決于燃料電池技術。

在任何車輛內，讓乘客感到舒適的溫度通常在20°C（68°F）左右。

電動汽車的HVAC系統之所以如此復雜，就是因為其往往需要同時滿足所有溫度要求。電動汽車有三個不同的加熱/制冷循環回路：電池系統、動力系統和座艙各有一個專門的循環回路。運行多個工作溫度范圍各不相同的系統需要精細的管理方案。例如，電動汽車制造商必須設計出一種同時管理電力系統（最高運行溫度為120°C）和電池系統（最高運行溫度為40°C）的方案。

為了充分利用車輛的空調單元，電動汽車工程師將原本共同用于電力系統和電池系統的單一熱回路拆分為兩個通道。

在該熱回路的一個通道中，水乙二醇在40-100°C的溫度范圍內循環經過電力設備和散熱器；而在另一個通道中，水乙二醇被空調系統中冷卻到40°C以下。在此過程中，冷卻器將水乙二醇在電池回路中產生的熱量轉移到空調制冷劑中。

調節電池溫度

電動汽車的一塊電池中可能包括上千塊電芯，每塊電芯都必須接受單獨的溫度和電壓監測。所有電芯盡可能保持負荷均衡時，電池的運行效率更高，因此必須安裝電壓感應。產生的感應數據由電動汽車的電池管理系統（BMS）記錄。在溫度感應方面，高溫天氣下需要對電池進行冷卻以防性能降低，這種降低會在40° C以上的溫度加速發生。為此，需要使用前文所述的冷卻劑以及通風設備和風扇。

在寒冷天氣下則需要對電池進行加熱。因為如果鋰離子電池的溫度過低，便會影響電動汽車的續航。還需要注意的是，即使車輛沒有行駛，電池也必須保持溫暖，這就是電動汽車制造商為電池配備專用加熱器的原因，是為了使電池一直處于最佳溫度范圍內不僅是硬性的技術要求，而且還有助于在寒冷天氣下保證汽車的續航，而這一點常常被電動汽車批評者忽略。

豐富的傳感器類型

對電動汽車的多個子系統進行加熱和冷卻并使其保持在最佳溫度范圍內，其中涉及的熱泵、水泵、三通閥、膨脹閥等設備的數量均多于一般內燃機汽車。所有這些設備都必須受到監測和控制，所以需要借助安裝在不同位置的溫度傳感器和壓力溫度傳感器，以及針對水乙二醇制冷劑的壓力傳感器。

為防止惡劣天氣影響，其中許多傳感器需要采用專業封裝進行保護。此外，這些傳感器的安裝和固定也很講究，必須將汽車在道路上長期經受的沖擊和振動考慮在內。TDK可提供多種能夠滿足要求的作動器（HVC 4xyzF）和傳感器（HAL 39xy），以使電池在任何時候都能提供最大續航。

高效的HVAC系統=安全性

精確的測量不僅對車輛的高效運行至關重要，同時也是一個安全問題。

多數電動汽車都可以至少在一定程度上利用交流電源并將其轉換為直流電進行充電。而交流和直流充電接口的功率往往超過100kW。

作為這一過程的副產品，熱量的產生不可避免。如果不加以管理，積累的熱量可能成為潛在的安全隱患。因此，溫度傳感器在電動汽車動力系統的所有關鍵節點上都發揮至關重要的作用。

電動汽車要求在充電插頭處安裝一個溫度傳感器以確保充電安全。針對這些熱點區域，TDK推出了耐高壓的負溫度系數（NTC）傳感器，這些傳感器都具有高工作溫度和高電絕緣的特點。

復雜的電動汽車HVAC系統依賴先進的傳感器、作動器和控制器，使車輛即便在寒冷天氣下也能保持最佳運行狀態。

審核編輯：湯梓紅