技术讲解

氢燃料电池汽车传感器,你知多少?

燃料电池车用传感器主要有气体泄露传感器、压力传感器、温度传感器、温湿压一体的组合传感器,空气流量传感器等。虽然这些传感器在燃料电池汽车中成本占比不高,但使用数量却不少,是因为它有着无比重要的的作用。

国内目前使用的燃料电池汽车的传感器主要以进口的为主,国内目前的技术与国外的还是有明显的差距,同时需求量少,研发成本高,企业投入兴趣不高。

一、氢气泄露传感器(氢气监测模块)


氢气泄露传感器和其他传感器一样,在选择上应用对象和环境的不同,传感器的选型就不同,应用方式可以分为车载级的要求,工业级的要求;量程范围也有不同0~4VOL%,0~10VOL%,0~100VOL%;测量方式不同:扩散式、泵吸式;传感器反应的原理不同:催化燃烧式、电化学、半导体式等等。虽然传感器分类不同但就传感器本身而言它包括敏感探头、电路板、外部壳体以及相关的结构组件;传感器与外部的接口主要为通讯接口,这些子系统有机结合在一起构成了一个氢气传感器零部件。


(一)车载氢气泄露传感器

氢气是易燃易爆气体,对于燃料电池汽车而言,氢气泄露和聚集达到爆炸极限时(4~75VOL%),氢气泄露传感器的报警作用是不言而喻的,为了保障燃料电池汽车运行安全,氢气泄露传感器是强制性必须装载的。氢气传感器可检测到氢气浓度爆炸下限围时(0~100%LEL,即40000PPM以内),给整车及时输入泄露的报警信号,整车系统FCU会立刻做出相应的切断气源并断电的安全保护措施,以防止发生安全事故。

车载氢气泄露传感器要求参照汽车零部件的要求外,要符合GTR13、SAE等标准要求,而且以下几点是传感器车载要求重要参数和要求:

1、启动和响应速度要快,启动时间:<1秒,响应速度<2秒;

2、精度要高,在1%至4%VOL浓度检测范围内,精度要达到±10%;

3、体积要小但寿命要长,满足车载级的要求,8~15年的使用寿命;

4、传感器终身不用定期校准,否则售后成本将会增加;

5、信号输出可以满足不同系统,不同车型匹配:供电电压12/24V;信号输出PWM、0.5~4.5V模拟电压信号输出、CAN信号输出;

6、产品要符合EMC等级要求&防爆要求

7、H2优先选择性:减少对其他易燃易爆气体CH4,CO等对传感器的干扰,H2作为优选的反应,减少误报率;

8、Si,S,Cl等气体对传感器中毒实验的测试和验证。


如上,简单罗列了车载传感器的部分要求和技术参数,但是对于整车/系统的来讲,更多的是安全可靠性的测试,这些不仅仅是实验室的得出测试数据,更多的是车载环境的批量使用、跟进验证和改进的成果。

FCV安全不可忽视,尤其是氢作为重要的能源供给,如果泄露没有及时有效监控到,将会造成安全事故。

      

沃尔特电子(苏州)有限公司简称VOLT,2016年与日本NISSHA.FIS公司合作并引进了其车载氢气泄露传感器有效的满足了上述要求,并得到包括中国客户在内的全世界范围大多数的电堆厂家、系统厂家和整车厂的批量使用和验证。

车载氢气泄露传感器国内当前主要由VOLT引进并配套供应,作为NISSHA.FIS中国的窗口,服务了国内大多数的客户并得到客户对于品质的认可。



        FIS在2012年开始配套丰田MIRAI,2014年批量使用至今(型号HY04)。结合欧洲市场配合BMW公司的乘用车的车载要求定制开发氢泄露传感器(型号HY05)并于2019年SOP。自2016与VOLT合作以来,结合中国市场特点,开发商用车为主的需求传感器(型号HY06)并于2019年SOP。

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