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电动汽车与传统汽车传感器的差异 传感器如何操作

时间:2020-07-12    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

 

  传感器(transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

  一、汽车传感器类型

  传感器是汽车电子控制系统的关键部件,也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车传感器对温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。衡量现代高级轿车控制系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平。一辆普通家用轿车上大约安装几十只传感器,豪华轿车上的传感器数量可多达200余只。

  

  车用传感器大致分为三类:动力系统、安全管理系统和车身舒适系统传感器。其中动力系统传感器市场所占比例最大。

  图表1 车用传感器类型

  

  资料来源:一览众咨询

  二、电动汽车与传统汽车传感器的差异

  传感器作为电动汽车电子控制系统的信息源,是电动汽车电子控制系统的关键部件,也是电动汽车电子技术领域研究的核心内容之一。

  电动汽车传感器与传统汽车传感器一样,都是由敏感元件、转换元件和其他辅助元件组成,优势也将信号调节与转换电路及辅助电源作为传感器的组成部分。

  电动汽车的能量源由电池提供。随着电动汽车的结构的变化,其内部所用的传感器也有所不同,传感器类型也相应发生变化。车内大部分的传统和机械钢性信号被柔性的电信号所取代,增加了电源系统中一些电压计电流传感器。为了更好地控制电动机的出入电压计电流,传感器的检测精度也比以往有所提高。电动汽车中同时保留了传统汽车中辅助子系统中作用电子控制传感单元(ECU),同时对安全管理系统和车身舒适系统传感器提出更高要求,体现了汽车传感器的先进技术。

  图表2 电动汽车中传感器的应用

  

  电动汽车传感器主要分为两部分使用,电池管理系统BMS和电机控制器,这两个系统中的传感器有一些是可以相互兼容使用的,这主要取决于设计者的理念和终端市场的需求。其中温度传感器是新能源汽车较为重要的传感器应用类型。

  三、温度传感器

  传统汽车温度传感器的作用是测量发动机的进气,冷却水,燃油等的温度,并把测量结果转换为电信号输送给ECU。对于所有的汽油机电控系统,进气温度和冷却水温度是ECU进行控制所必须的两个温度参数,而其他的温度参数则随电控系统的类型及控制需要而不尽相同。

  图表3 温度传感器在汽车上的应用

  

  电动汽车温度传感器主要包括检测电池温度的传感器、监测电机的温度传感器,以及用于电池冷却系统的温度传感器等。

  1、电池系统温度传感器

  电动汽车电池只有在精确定义的工作温度下才能提供能量输出,因此要求对电池温度进行可靠地监控和调节,以防止电池出现过热现象,最大限度地延长其工作寿命。当计算电池组荷电量(SOC)、充放电比功率、动力电池的温度时使用多个温度传感器来监测电池温度。

  2、电机控制器温度传感器

  为了确保电机的长寿命和发挥它的性能,电机的温度也需要持续受到监控,尽可能精确地在温度高于140℃的范围内工作,因而确定定子绕组的温度也是至关重要的。为了测量定子的温度,还要求传感器应便于安装,且要确保传感器在安装和操作过程中免受机械压力的影响及具有高介电强度,后者可防止驱动器电流电路到测量电流电路之间产生飞弧现象。

  四、市场格局及趋势

  目前,全世界约50个国家从事传感器的研制、生产和应用开发,研发机构超过6000家。中国汽车传感器90%以上的市场份额都被西门子、博世、霍尼韦尔等国际零部件巨头占有。

  一直以来,我国在传感器企业多涉足的是大众化的日用品方面,对汽车领域,尤其是新能源汽车领域的专业化研究太少,国内现有产品大多靠模仿国外,企业规模相对也小,产品进入不了主流市场。一方面是传感器研发投入较高,而价格相对其他零部件也没有优势,企业没有太大动力去研发生产;另一方面,国内传感器企业系统和设备较外资企业落后,导致企业无法真正了解产品后续的匹配性和可靠性及如何改进,而汽车对零部件的要求高,整车企业采购会优先选用质量更可靠的外资品牌。

  市场趋势:近两年,随着汽车电动化和智能化的趋势越来越明显,国内车用传感器领域涉入企业逐渐增多,包括传统工业及家用级传感器企业、互联网企业、创业型电子半导体型企业等。在该领域兼并购也开始呈现,国外大型传感器已完成一轮并购,形成了自身技术优势,国内传感器企业也开始走入并购重组的轨道。

  产品趋势:未来汽车传感器将呈现“三化”趋势:微型集成化、多功能化、智能化。微型化传感器利用微机械的加工技术将微米级的敏感元件、信号调理器、数据处理装置集成封装在一块芯片上,具备体积小、价格便宜、便于集成等特点,可以提高系统测试精度;多功能化使传感器能够同时检测多个特性参数;而智能传感器由于带有专用计算机,因而具有智能特点。

 

高低温试验箱温度传感器误差如下:

1、温度传感器安装不当引入的误差

如高低温试验箱中热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等,换句话说,热电偶不应装在太靠近门和加热的地方,插入的深度至少应为保护管直径的8~10倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性。
热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场,所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接触。

2、绝缘变差而引入的误差

如热电偶绝缘了,保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良,在高温下更为严重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰,由此引起的误差有时可达几十度。

3、热惰性引入的误差

由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时,甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。
当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管。在
较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。

4、热阻误差

高温时,如保护管上有一层煤灰,尘埃附在上面,则热阻增加,阻碍热的传导,这时温度示值比被测温度的真值低。因此,应保持热电偶保护管外部的清洁,以减小误差。

红外温度传感器的原理是怎样的呢

    红外线

    红外线是一种人眼看不见的光线,但事实上它和其它任何光线一样,也是一种客观存在的物质。

    任何物体只要它的温度高于热力学零度,就会有红外线向周围辐射。红外线是位于可见光中红色光以外的光线,故称红外线。它的波长范围大致在0.75~100μm的频谱范围之内。

    红外辐射

    红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高,辐射出来的红外线越多,红外辐射的能量就越强。

    研究发现,太阳光谱的各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的,而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围之内,因此人们又将红外辐射称为热辐射或者热射线。

    传感原理

    热传感器是利用辐射热效应,使探测器件接收辐射能后引起温度升高,进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化,便可探测出辐射。

    多数情况下是通过赛贝克效应来探测辐射的,当器件接收辐射后,引起一非电量的物理变化,也可通过适当变化变为电量后进行测量。

 

    红外温度传感器根据原理可分为单色温度传感器和双色温度传感器。对于单色温度传感器,在进行测温时,被测目标面积应充满传感器视场。

    电磁流量计建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入传感器的视声符支干扰测温读数,造成误差。相反,如果目标大于测温仪的视场,测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

标签: 红外温度传感器
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