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電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車傳感器的差異 傳感器如何操作

時(shí)間:2020-07-12    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     

 

  傳感器(transducer/sensor)是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

  一、汽車傳感器類型

  傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。汽車傳感器對(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和振動(dòng)等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測量和控制。衡量現(xiàn)代高級(jí)轎車控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于其傳感器的數(shù)量和水平。一輛普通家用轎車上大約安裝幾十只傳感器,豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)200余只。

  

  車用傳感器大致分為三類:動(dòng)力系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)和車身舒適系統(tǒng)傳感器。其中動(dòng)力系統(tǒng)傳感器市場所占比例最大。

  圖表1 車用傳感器類型

  

  資料來源:一覽眾咨詢

  二、電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車傳感器的差異

  傳感器作為電動(dòng)汽車電子控制系統(tǒng)的信息源,是電動(dòng)汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,也是電動(dòng)汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。

  電動(dòng)汽車傳感器與傳統(tǒng)汽車傳感器一樣,都是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和其他輔助元件組成,優(yōu)勢也將信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路及輔助電源作為傳感器的組成部分。

  電動(dòng)汽車的能量源由電池提供。隨著電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)的變化,其內(nèi)部所用的傳感器也有所不同,傳感器類型也相應(yīng)發(fā)生變化。車內(nèi)大部分的傳統(tǒng)和機(jī)械鋼性信號(hào)被柔性的電信號(hào)所取代,增加了電源系統(tǒng)中一些電壓計(jì)電流傳感器。為了更好地控制電動(dòng)機(jī)的出入電壓計(jì)電流,傳感器的檢測精度也比以往有所提高。電動(dòng)汽車中同時(shí)保留了傳統(tǒng)汽車中輔助子系統(tǒng)中作用電子控制傳感單元(ECU),同時(shí)對(duì)安全管理系統(tǒng)和車身舒適系統(tǒng)傳感器提出更高要求,體現(xiàn)了汽車傳感器的先進(jìn)技術(shù)。

  圖表2 電動(dòng)汽車中傳感器的應(yīng)用

  

  電動(dòng)汽車傳感器主要分為兩部分使用,電池管理系統(tǒng)BMS和電機(jī)控制器,這兩個(gè)系統(tǒng)中的傳感器有一些是可以相互兼容使用的,這主要取決于設(shè)計(jì)者的理念和終端市場的需求。其中溫度傳感器是新能源汽車較為重要的傳感器應(yīng)用類型。

  三、溫度傳感器

  傳統(tǒng)汽車溫度傳感器的作用是測量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣,冷卻水,燃油等的溫度,并把測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送給ECU。對(duì)于所有的汽油機(jī)電控系統(tǒng),進(jìn)氣溫度和冷卻水溫度是ECU進(jìn)行控制所必須的兩個(gè)溫度參數(shù),而其他的溫度參數(shù)則隨電控系統(tǒng)的類型及控制需要而不盡相同。

  圖表3 溫度傳感器在汽車上的應(yīng)用

  

  電動(dòng)汽車溫度傳感器主要包括檢測電池溫度的傳感器、監(jiān)測電機(jī)的溫度傳感器,以及用于電池冷卻系統(tǒng)的溫度傳感器等。

  1、電池系統(tǒng)溫度傳感器

  電動(dòng)汽車電池只有在精確定義的工作溫度下才能提供能量輸出,因此要求對(duì)電池溫度進(jìn)行可靠地監(jiān)控和調(diào)節(jié),以防止電池出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,最大限度地延長其工作壽命。當(dāng)計(jì)算電池組荷電量(SOC)、充放電比功率、動(dòng)力電池的溫度時(shí)使用多個(gè)溫度傳感器來監(jiān)測電池溫度。

  2、電機(jī)控制器溫度傳感器

  為了確保電機(jī)的長壽命和發(fā)揮它的性能,電機(jī)的溫度也需要持續(xù)受到監(jiān)控,盡可能精確地在溫度高于140℃的范圍內(nèi)工作,因而確定定子繞組的溫度也是至關(guān)重要的。為了測量定子的溫度,還要求傳感器應(yīng)便于安裝,且要確保傳感器在安裝和操作過程中免受機(jī)械壓力的影響及具有高介電強(qiáng)度,后者可防止驅(qū)動(dòng)器電流電路到測量電流電路之間產(chǎn)生飛弧現(xiàn)象。

  四、市場格局及趨勢

  目前,全世界約50個(gè)國家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā),研發(fā)機(jī)構(gòu)超過6000家。中國汽車傳感器90%以上的市場份額都被西門子、博世、霍尼韋爾等國際零部件巨頭占有。

  一直以來,我國在傳感器企業(yè)多涉足的是大眾化的日用品方面,對(duì)汽車領(lǐng)域,尤其是新能源汽車領(lǐng)域的專業(yè)化研究太少,國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品大多靠模仿國外,企業(yè)規(guī)模相對(duì)也小,產(chǎn)品進(jìn)入不了主流市場。一方面是傳感器研發(fā)投入較高,而價(jià)格相對(duì)其他零部件也沒有優(yōu)勢,企業(yè)沒有太大動(dòng)力去研發(fā)生產(chǎn);另一方面,國內(nèi)傳感器企業(yè)系統(tǒng)和設(shè)備較外資企業(yè)落后,導(dǎo)致企業(yè)無法真正了解產(chǎn)品后續(xù)的匹配性和可靠性及如何改進(jìn),而汽車對(duì)零部件的要求高,整車企業(yè)采購會(huì)優(yōu)先選用質(zhì)量更可靠的外資品牌。

  市場趨勢:近兩年,隨著汽車電動(dòng)化和智能化的趨勢越來越明顯,國內(nèi)車用傳感器領(lǐng)域涉入企業(yè)逐漸增多,包括傳統(tǒng)工業(yè)及家用級(jí)傳感器企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、創(chuàng)業(yè)型電子半導(dǎo)體型企業(yè)等。在該領(lǐng)域兼并購也開始呈現(xiàn),國外大型傳感器已完成一輪并購,形成了自身技術(shù)優(yōu)勢,國內(nèi)傳感器企業(yè)也開始走入并購重組的軌道。

  產(chǎn)品趨勢:未來汽車傳感器將呈現(xiàn)“三化”趨勢:微型集成化、多功能化、智能化。微型化傳感器利用微機(jī)械的加工技術(shù)將微米級(jí)的敏感元件、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)處理裝置集成封裝在一塊芯片上,具備體積小、價(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn),可以提高系統(tǒng)測試精度;多功能化使傳感器能夠同時(shí)檢測多個(gè)特性參數(shù);而智能傳感器由于帶有專用計(jì)算機(jī),因而具有智能特點(diǎn)。

 

高低溫試驗(yàn)箱溫度傳感器誤差如下:

1、溫度傳感器安裝不當(dāng)引入的誤差

如高低溫試驗(yàn)箱中熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等,換句話說,熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方,插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的8~10倍;熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入,因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測溫的準(zhǔn)確性。
熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場和強(qiáng)電場,所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動(dòng)的區(qū)域內(nèi),當(dāng)用熱電偶測量管內(nèi)氣體溫度時(shí),必須使熱電偶逆著流速方向安裝,而且充分與氣體接觸。

2、絕緣變差而引入的誤差

如熱電偶絕緣了,保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良,在高溫下更為嚴(yán)重,這不僅會(huì)引起熱電勢的損耗而且還會(huì)引入干擾,由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)幾十度。

3、熱惰性引入的誤差

由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化,在進(jìn)行快速測量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時(shí),甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測量滯后,用熱電偶檢測出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測量滯后越大,熱電偶波動(dòng)的振幅就越小,與實(shí)際爐溫的差別也就越大。
當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時(shí),儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小,但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準(zhǔn)確的測量溫度,應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比,與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比,如要減小時(shí)間常數(shù),除增加傳熱系數(shù)以外,有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中,通常采用導(dǎo)熱性能好的材料,管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管。在
較精密的溫度測量中,使用無保護(hù)套管的裸絲熱電偶,但熱電偶容易損壞,應(yīng)及時(shí)校正及更換。

4、熱阻誤差

高溫時(shí),如保護(hù)管上有一層煤灰,塵埃附在上面,則熱阻增加,阻礙熱的傳導(dǎo),這時(shí)溫度示值比被測溫度的真值低。因此,應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔,以減小誤差。

紅外溫度傳感器的原理是怎樣的呢

    紅外線

    紅外線是一種人眼看不見的光線,但事實(shí)上它和其它任何光線一樣,也是一種客觀存在的物質(zhì)。

    任何物體只要它的溫度高于熱力學(xué)零度,就會(huì)有紅外線向周圍輻射。紅外線是位于可見光中紅色光以外的光線,故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.75~100μm的頻譜范圍之內(nèi)。

    紅外輻射

    紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。物體的溫度越高,輻射出來的紅外線越多,紅外輻射的能量就越強(qiáng)。

    研究發(fā)現(xiàn),太陽光譜的各種單色光的熱效應(yīng)從紫色光到紅色光是逐漸增大的,而且最大的熱效應(yīng)出現(xiàn)在紅外輻射的頻率范圍之內(nèi),因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或者熱射線。

    傳感原理

    熱傳感器是利用輻射熱效應(yīng),使探測器件接收輻射能后引起溫度升高,進(jìn)而使傳感器中一欄與溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化,便可探測出輻射。

    多數(shù)情況下是通過賽貝克效應(yīng)來探測輻射的,當(dāng)器件接收輻射后,引起一非電量的物理變化,也可通過適當(dāng)變化變?yōu)殡娏亢筮M(jìn)行測量。

 

    紅外溫度傳感器根據(jù)原理可分為單色溫度傳感器和雙色溫度傳感器。對(duì)于單色溫度傳感器,在進(jìn)行測溫時(shí),被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿傳感器視場。

    電磁流量計(jì)建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入傳感器的視聲符支干擾測溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,測溫儀就不會(huì)受到測量區(qū)域外面的背景影響。

標(biāo)簽: 紅外溫度傳感器
紅外溫度傳感器 紅外溫度傳感器的原理是怎樣的呢_紅外溫度傳感器

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