在设计电动汽车（EV）时，效率是关键。电动汽车的制造是为了减少对环境的影响。即使加上电动汽车电池充电时使用的电力，电动汽车相比燃油车仍然具有更小的碳足迹。福特/密歇根大学最近的一项研究发现，电动汽车的生命周期排放量比内燃机汽车低64%。
无法测量则无法控制，测量则需要各种有针对性的传感器。在电动汽车的世界里，这意味着为了最大限度地提高效率和最大限度地减少能源使用，电池、电机和车辆控制器都需要传感器来提供有关环境和条件的反馈。然而，糟糕的设计选择会破坏电动汽车的效率，导致车辆驾驶和充电性能不佳，这可能会对驾车者的体验产生负面影响。
电动汽车效率的障碍
经常被忽视的是，关于电动汽车效率的设计的最大缺陷其实与其物理外观、电池数量或电机尺寸无关，而是这是缺乏鲁棒可靠的传感器技术。糟糕的传感器设计或质量会导致效率和行驶里程的下降，并增加车辆维护时制造商和车主的成本。
今天的电动汽车通常安装不止100 个独立传感器。传感器与电动汽车内部的微控制器和嵌入式系统协同工作，以监控组件的温度和压力，测量电压和电流，电机和车轮速度，以及湿度，摄像头系统，雷达等。传感器发挥的最关键功能之一是帮助管理电动汽车使用过程中对电池产生的需求压力。
电动汽车需要传感器技术来帮助保持效率的两个关键组件是：
- 电池、电机和电子热管理系统
- 车内气候控制/暖通空调系统
热管理系统(Thermal Management Systems)
管理锂离子电池的温度是汽车电池组获得最佳性能和理想使用寿命的重要组成部分。超出 15-45°C 的最佳温度会降低电池性能并缩短电池寿命。
低于这个范围，电化学的作用是缓慢的。离子流过电池单元的速度更慢，并可能导致锂在节点外积聚形成树突，从而破坏能量流并耗尽一些原本用于为电池供电的锂。因此，可用功率变得有限，从而降低续航里程数。
过热也会通过影响电池的固体电解质界面（SEI）来降低电池的性能。SEI保护层的存在可以使电解质足够稳定维持，并保护阳极免受腐蚀。然而过热会影响SEI保护层，耗尽活性锂，并会阻止离子流动。在极端情况下，过热会引发热失控。
如果没有传感器监控和热管理系统的调节，电动汽车将受到以下影响：
- 充电容量降低：影响电动汽车电池可以容纳多少电量，在寒冷气候下尤其值得关注。
- 保持电量的能力降低：充满电需要更长的时间。
- 缩短续航里程：充电速度更快，需要更频繁的充电并缩短 EV 续航里程。
- 缩短使用寿命：过高的温度会更快地降低电池的性能，因此它们不会持续很长时间，并且需要昂贵的更换。
电池的热管理系统是电动汽车部件性能的基础，取决于传感器的稳定性和可靠性。传感器需要在充电和放电过程中始终准确检测电池和冷却液温度，以确保电动汽车中电池组件的健康。
传感器设计应考虑使用中对准确性、稳定性和鲁棒性的需求。传感器设计的机械和电气元件都需要考虑要测量的介质、测量的位置、传感器的功耗以及要传输的信号的性质。虽然有些传感器提供纯模拟输出，例如温度传感器中使用的热敏电阻的温度相关电阻测量，但有些传感器可以提高校准后的数字数据流。在所有情况下，都需要使用DFMEA和ISO26262等工具评估传感器的安全级别。安全传感器应具有自诊断功能，并在必要时具有冗余功能，以便单点故障永远不会使操作员或系统面临风险。
对当今电动汽车的最大批评之一就是锂离子电池的续航里程有限，以及电池随着时间的推移效率降低的事实。 最大化功率输出和最小化退化对于延长电动汽车电池的使用寿命至关重要，而准确、可靠的传感器有助于保持长期性能所需的精确控制。
暖通空调系统（HVAC System）
除发动机外，管理加热和冷却系统（HVAC）的电动汽车组件将对电动汽车电池提出大量需求。某种意义上电动汽车是由金属和玻璃制成的漂亮的生活空间，驾驶员和乘客都希望舒适地呆在里面。现代电动汽车可以预测驾驶员的需求，甚至在驾驶员进入车辆之前就为驾驶室提供最大的舒适度。
每当使用空调或供暖系统时，早期的电动汽车都会遭受大量续航里程损失，有时在极热或极冷的环境中损失高达 30% 的车辆续航里程。
最新的评估系统设计更加高效和复杂。早期的“单回路”供暖和空调系统已被热泵和有针对性的座椅加热和冷却所取代。这些系统大大增加了续航里程，例如带有Octovalve的特斯拉热泵，使车辆在极端气候下的性能增加了10%以上的续航里程。最近的一些对比测试视频来看，我们的国产电动汽车也非常不错。
这种复杂性确实需要更精确的监控，利用系统中关键位置的组合温度/压力传感器来提供有关压缩和膨胀循环的即时反馈，允许压缩机仅在必要时精确运行，以增加或吸收机舱热量。
传感器技术向HVAC系统提供即时反馈，以调节电池的能耗。多种类型的传感器有助于调节电动汽车的温度：
- 制冷剂温度传感器(Refrigerant temperature sensor)
- 制冷剂压力传感器(Refrigerant pressure sensor)
- 排气温度传感器(Discharge air temperature sensor)
- 空气流量阀位置传感器(Air flow valve position sensor)
- 空气过滤器差压传感器(Air filter differential pressure sensor)
- 蒸发温度传感器(Evaporator temperature sensor)
- 自动除雾传感器(Automatic defog sensor)
- 太阳负载传感器(Sun load sensor)
- 座椅和方向盘温度传感器(Seat and steering wheel temperature sensors)
利用传感器技术确保电动汽车效率
为保持电动汽车的整体性能，热系统和暖通空调系统需要高效运行。正确的传感器有助于将温度保持在最佳范围内，并监控关键系统来防止电池退化。
通过持续监控电池以及加热和冷却系统的负载、温度和位移，可以让所有类型的电动汽车都能满足交通运输中正在进行的向电气化转换的期望。
现在，您可以将稳定可靠的传感器集成到电动汽车的HVAC和热管理系统中。
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