【技术】解析电动汽车HVAC系统优化所需的传感器
在典型的家庭中，供暖、通风和空调 (HVAC) 的相关用电成本是每月电费的最大贡献者之一。
为了保持室内环境的舒适，住宅和工业暖通空调系统需要几乎全年不间断地运行，因此它们需要大量的电力来运行。相同的原则也适用于电动汽车 (EV) 中的暖通空调系统(HVAC) 。尽管电动汽车的内部比家庭小，但运行HVAC系统并保持车内温度舒适仍需要大量能源，尤其是在非常炎热或非常寒冷的气候下。
与从电网获取电力的家庭供暖和制冷系统不同，电动汽车的HVAC系统只有一种能源：车辆的动力电池。电动汽车自动 HVAC 系统的运行会造成主电池的寄生损耗，从而减少其续航里程。为了最大限度地减少寄生损失并获得HVAC系统的最大性能系数 (COP)，电动汽车 (EV) 为车厢、电机、电池和逆变器部署了比传统内燃机 (ICE) 更复杂的热泵和复杂的加热和冷却循环系统。这些新系统需要对组件进行智能传感监测，使制冷剂和冷却剂以适当的温度和流速流动，并根据需要增加或减少热量。
暖通空调系统给电动汽车电池带来的压力
最新一代的汽车热泵系统为驾驶者和乘客的驾驶座和乘坐空间提供高效的加热和冷却功能，并允许驾驶员在炎热或寒冷的日子让车辆可以在无人状态下恢复到舒适温度，提高传统 ICE 系统的体验。这些新系统还可以在后台安静地为电池、电机和逆变器提供最佳温度，而无需操作员的介入，这要归功于智能传感器对各种子系统的精确监控。
在短时间内，电动汽车 (EV) 的HVAC系统的运行会对车辆的电池产生直接影响——该系统会减少可用电量。随着电池存储的能量用于控制座舱环境的增加，电动汽车的每次充电续航里程会降低。在极端条件下——例如在零度以下的温度下运行加热器或在高温下运行空调（A/C）——HVAC 系统的电力使用会将行驶里程减少近100英里。
在电动汽车 (EV)电池的使用寿命期间，压力和充电会对移动电源造成影响。就像电视遥控器中的一对可充电 AA 电池一样，随着时间的推移，电动汽车的电池的容量会减少（它可以容纳的电量），HVAC 系统的影响会对整车范围产生更大的影响。
电动汽车HVAC系统优化所需的传感器
由于在电动汽车 (EV)中使用HVAC会对其电池造成负担，因此优化系统对于保持车辆的整体性能至关重要。幸运的是，虽然电动汽车 (EV)的HVAC系统比您家中的系统更复杂，但是借助智能电动汽车传感器技术，他们能够切实地进行自我调节和管理能源消耗。如果没有传感器技术向系统及其驾驶员提供反馈，以使其高效运行并仅使用必要的电力，这是不可能做到的。
优化EV HVAC性能所必需的传感器包括：
除非您为电动汽车(EV)的HVAC选择了空气再循环选项，否则为座舱环境加热或冷却的空气来自外部。外部空气温度传感器提供有关HVAC系统需要多长时间才能将空气温度控制到所需范围的数据。例如，加热-20℉的空气将比20℉ 的空气需要更多的能量来加热。外部空气温度传感器对于模拟各种组件和热交换器的散热也很关键。
正如获取空气的起始温度对于调节HVAC系统及其功耗很重要一样，被加热或冷却的空气温度也很重要。排气温度传感器告诉系统HVAC系统排出去的空气有多热或多冷。有了这些信息，系统就可以确定是否需要更多或更少的能量才能将座舱内的空气温度控制在舒适范围内。
制冷剂是冷却车辆内部空气以及电机、逆变器和电池的关键部件，通过在蒸发器核心内进行的膨胀循环，制冷剂从车厢环境中提取热量，然后在压缩时将其排出。制冷剂温度监测允许精确控制膨胀循环，以最大限度地减少功率损失，同时吸收最大量的热量。
与保持适当的制冷剂温度密切相关的是保持适当的制冷剂压力。制冷剂压力传感器提供了有关电控膨胀阀的高压侧和低压侧的关键信息，并监控流量控制阀和流量换向功能，从而为每个系统子组件实现最佳热交换。
蒸发器核心通过制冷剂膨胀从客舱提取热量。通过蒸发器翅片的空气可能含有水蒸气，它会在翅片上结冰并限制气流。为防止蒸发器翅片结冰，蒸发器表面温度需要控制在冰点以上1~2℃。蒸发器温度传感器提供精确的温度测量来控制膨胀阀，该膨胀阀调节蒸发器的温度并防止其降至冰点以下。
无法自由通过电动汽车(EV)管道的空气需要风扇使用更多能量，而需要风扇再次从电动汽车(EV)电池中获取更多能量。风门传感器检查空气如何通过系统并提供位置反馈，用于在内部空气再循环或从外部引入空气之间切换。
HVAC系统内的空气过滤器为座舱提供清洁空气，消除座舱空间空气中的灰尘、花粉和其他过敏原。在多尘的环境中，该过滤器可能会堵塞并限制进入车辆的气流，从而迫使系统更加卖力地工作。空气滤清器监测为车辆提供预测数据，允许在空气滤清器出现问题之前进行有计划的更换。
将人为因素排除在挡风玻璃不结露之外，自动除雾传感器监测表面温度、空气温度和相对湿度，以确定挡风玻璃的结露点。通过高精度监控，系统可以自动为除霜气流提供最小热量，以保证挡风玻璃的清晰而不会过度补偿。
在一个独特的方向上进行HVAC优化，阳光负荷传感器测量照射到电动汽车上的光的红外光谱（提供热量的阳光），并了解其角度和强度。有了这些信息，电动汽车的 HVAC 可以调整它如何加热或冷却汽车，在最需要的地方提供更暖或更冷的空气。例如，如果太阳在汽车的乘客侧，传感器会告诉系统为车辆的这一侧提供更多的冷却。所有这些热学模型都需要准确可靠的传感器来为控制系统提供关键输入信息。
这似乎是对这个列表的一个奇怪的补充，但它与管理电动汽车(EV) 的 HVAC 系统有关。当驾驶员或乘客使用座椅加热器或方向盘加热器时，这就是对车辆的即时反馈。借助智能技术，车辆系统可以优先分配电力以加热座椅或方向盘，而不是加热空气。准确的感应并提供关键的舒适反馈，以最有效的方式使乘员感到舒适。
电动汽车HVAC系统优化以实现最佳性能
考虑到舒适乘坐的必要性，电动汽车(EV)的HVAC系统的操作界面设计直观，操作员监控或修改的要求最低。智能传感器技术集成到电动汽车(EV)的HVAC系统设计中，可确保车辆达到预期并按预期运行，并以最少的能源浪费和智能化，让驾驶员专注于道路行驶。
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