电动汽车HVAC系统的不同之处

电动汽车HVAC（暖通空调）系统依赖先进的传感器、作动器和控制器，以确保车辆在所有温度条件下都能保持最佳运行状态。（TDK-Micronas）

Jeroen Van Ham博士是TDK多款传感器系统总监。（TDK）

TDK的专家Jeroen Van Ham博士表示，越复杂的电动汽车HVAC系统需要全新的传感器解决方案。

众所周知，极端温度会对电动汽车的性能（特别是续航能力）造成损害，这是电动汽车广为诟病的一个问题。不过OEM已经认识到这个问题并通过创新和迭代的新技术加以解决。如今，基于最先进、稳定的传感器和作动器的复杂HVAC被越来越多的电动汽车采用。

极端高温同样会影响内燃机汽车，只是不如电动汽车频繁。两种动力类型在HVAC的问题上各有得失。内燃机汽车HVAC系统的构造相对简单，只包括空气冷却系统、冷却剂（水乙二醇）、加热器和热交换器（包括空调）。但电动汽车的HVAC系统在技术要求上比内燃机汽车复杂得多。了解具体差异对于设计一个有效的HVAC系统十分重要。

电动汽车HVAC系统的不同之处

电动汽车的HVAC系统包含多个热敏子系统和部件，各个系统和部件的最佳运行温度范围不尽相同，偶尔会出现范围重合的情况。具体如下：

为防止消磁，电机中磁性元件的温度必须保持在80°C（176°F）以下。

电机变频器和充电元件的温度必须保持在120°C（248°F）以下。

锂离子电池必须在10-40°C（50-104°F）之间运行。

氢燃料电池可能需要在100-200°C（212-392°F）之间运行，具体温度取决于燃料电池技术。

在任何车辆内，让乘客感到舒适的温度通常在20°C（68°F）左右。

电动汽车的HVAC系统之所以如此复杂，就是因为其往往需要同时满足所有温度要求。电动汽车有三个不同的加热/制冷循环回路：电池系统、动力系统和座舱各有一个专门的循环回路。运行多个工作温度范围各不相同的系统需要精细的管理方案。例如，电动汽车制造商必须设计出一种同时管理电力系统（最高运行温度为120°C）和电池系统（最高运行温度为40°C）的方案。

为了充分利用车辆的空调单元，电动汽车工程师将原本共同用于电力系统和电池系统的单一热回路拆分为两个通道。

在该热回路的一个通道中，水乙二醇在40-100°C的温度范围内循环经过电力设备和散热器；而在另一个通道中，水乙二醇被空调系统中冷却到40°C以下。在此过程中，冷却器将水乙二醇在电池回路中产生的热量转移到空调制冷剂中。

调节电池温度

电动汽车的一块电池中可能包括上千块电芯，每块电芯都必须接受单独的温度和电压监测。所有电芯尽可能保持负荷均衡时，电池的运行效率更高，因此必须安装电压感应。产生的感应数据由电动汽车的电池管理系统（BMS）记录。在温度感应方面，高温天气下需要对电池进行冷却以防性能降低，这种降低会在40° C以上的温度加速发生。为此，需要使用前文所述的冷却剂以及通风设备和风扇。

在寒冷天气下则需要对电池进行加热。因为如果锂离子电池的温度过低，便会影响电动汽车的续航。还需要注意的是，即使车辆没有行驶，电池也必须保持温暖，这就是电动汽车制造商为电池配备专用加热器的原因，是为了使电池一直处于最佳温度范围内不仅是硬性的技术要求，而且还有助于在寒冷天气下保证汽车的续航，而这一点常常被电动汽车批评者忽略。

丰富的传感器类型

对电动汽车的多个子系统进行加热和冷却并使其保持在最佳温度范围内，其中涉及的热泵、水泵、三通阀、膨胀阀等设备的数量均多于一般内燃机汽车。所有这些设备都必须受到监测和控制，所以需要借助安装在不同位置的温度传感器和压力温度传感器，以及针对水乙二醇制冷剂的压力传感器。

为防止恶劣天气影响，其中许多传感器需要采用专业封装进行保护。此外，这些传感器的安装和固定也很讲究，必须将汽车在道路上长期经受的冲击和振动考虑在内。TDK可提供多种能够满足要求的作动器（HVC 4xyzF）和传感器（HAL 39xy），以使电池在任何时候都能提供最大续航。

高效的HVAC系统=安全性

精确的测量不仅对车辆的高效运行至关重要，同时也是一个安全问题。

多数电动汽车都可以至少在一定程度上利用交流电源并将其转换为直流电进行充电。而交流和直流充电接口的功率往往超过100kW。

作为这一过程的副产品，热量的产生不可避免。如果不加以管理，积累的热量可能成为潜在的安全隐患。因此，温度传感器在电动汽车动力系统的所有关键节点上都发挥至关重要的作用。

电动汽车要求在充电插头处安装一个温度传感器以确保充电安全。针对这些热点区域，TDK推出了耐高压的负温度系数（NTC）传感器，这些传感器都具有高工作温度和高电绝缘的特点。

复杂的电动汽车HVAC系统依赖先进的传感器、作动器和控制器，使车辆即便在寒冷天气下也能保持最佳运行状态。

审核编辑：汤梓红