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技術講解

氫燃料電池汽車傳感器,你知多少?

燃料電池車用傳感器主要有氣體泄露傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、溫濕壓一體的組合傳感器,空氣流量傳感器等。雖然這些傳感器在燃料電池汽車中成本占比不高,但使用數量卻不少,是因為它有著無比重要的的作用。

國內目前使用的燃料電池汽車的傳感器主要以進口的為主,國內目前的技術與國外的還是有明顯的差距,同時需求量少,研發成本高,企業投入興趣不高。

一、氫氣泄露傳感器(氫氣監測模塊)


氫氣泄露傳感器和其他傳感器一樣,在選擇上應用對象和環境的不同,傳感器的選型就不同,應用方式可以分為車載級的要求,工業級的要求;量程范圍也有不同0~4VOL%,0~10VOL%,0~100VOL%;測量方式不同:擴散式、泵吸式;傳感器反應的原理不同:催化燃燒式、電化學、半導體式等等。雖然傳感器分類不同但就傳感器本身而言它包括敏感探頭、電路板、外部殼體以及相關的結構組件;傳感器與外部的接口主要為通訊接口,這些子系統有機結合在一起構成了一個氫氣傳感器零部件。


(一)車載氫氣泄露傳感器

氫氣是易燃易爆氣體,對于燃料電池汽車而言,氫氣泄露和聚集達到爆炸極限時(4~75VOL%),氫氣泄露傳感器的報警作用是不言而喻的,為了保障燃料電池汽車運行安全,氫氣泄露傳感器是強制性必須裝載的。氫氣傳感器可檢測到氫氣濃度爆炸下限圍時(0~100%LEL,即40000PPM以內),給整車及時輸入泄露的報警信號,整車系統FCU會立刻做出相應的切斷氣源并斷電的安全保護措施,以防止發生安全事故。

車載氫氣泄露傳感器要求參照汽車零部件的要求外,要符合GTR13、SAE等標準要求,而且以下幾點是傳感器車載要求重要參數和要求:

1、啟動和響應速度要快,啟動時間:<1秒,響應速度<2秒;

2、精度要高,在1%至4%VOL濃度檢測范圍內,精度要達到±10%;

3、體積要小但壽命要長,滿足車載級的要求,8~15年的使用壽命;

4、傳感器終身不用定期校準,否則售后成本將會增加;

5、信號輸出可以滿足不同系統,不同車型匹配:供電電壓12/24V;信號輸出PWM、0.5~4.5V模擬電壓信號輸出、CAN信號輸出;

6、產品要符合EMC等級要求&防爆要求

7、H2優先選擇性:減少對其他易燃易爆氣體CH4,CO等對傳感器的干擾,H2作為優選的反應,減少誤報率;

8、Si,S,Cl等氣體對傳感器中毒實驗的測試和驗證。


如上,簡單羅列了車載傳感器的部分要求和技術參數,但是對于整車/系統的來講,更多的是安全可靠性的測試,這些不僅僅是實驗室的得出測試數據,更多的是車載環境的批量使用、跟進驗證和改進的成果。

FCV安全不可忽視,尤其是氫作為重要的能源供給,如果泄露沒有及時有效監控到,將會造成安全事故。

      

沃爾特電子(蘇州)有限公司簡稱VOLT,2016年與日本NISSHA.FIS公司合作并引進了其車載氫氣泄露傳感器有效的滿足了上述要求,并得到包括中國客戶在內的全世界范圍大多數的電堆廠家、系統廠家和整車廠的批量使用和驗證。

車載氫氣泄露傳感器國內當前主要由VOLT引進并配套供應,作為NISSHA.FIS中國的窗口,服務了國內大多數的客戶并得到客戶對于品質的認可。



        FIS在2012年開始配套豐田MIRAI,2014年批量使用至今(型號HY04)。結合歐洲市場配合BMW公司的乘用車的車載要求定制開發氫泄露傳感器(型號HY05)并于2019年SOP。自2016與VOLT合作以來,結合中國市場特點,開發商用車為主的需求傳感器(型號HY06)并于2019年SOP。

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