在氫燃料電池汽車(chē)中成本占比不高,但卻發(fā)揮著重要作用的元器件,它就是傳感器。
氫燃料電池車(chē)用傳感器主要有氫氣傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器等,每種類(lèi)型的傳感器作用不同,技術(shù)難度有差異。目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)所用氫氣傳感器和壓力傳感器主要采用進(jìn)口產(chǎn)品,氫氣傳感器以日本Figaro為主,壓力傳感器則以瑞士Huba Control、美國(guó)Sensata為主,溫度傳感器國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)占比相對(duì)較高。
造成氫燃料電池車(chē)用傳感器市場(chǎng)高度依賴(lài)進(jìn)口的原因有很多,關(guān)鍵的因素在于市場(chǎng)需求偏小,企業(yè)缺乏研發(fā)動(dòng)力,已開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品測(cè)試又不夠。不過(guò),隨著國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)規(guī)模的擴(kuò)大,部分國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始嗅到商機(jī),專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)以加快氫燃料電池車(chē)用傳感器研發(fā)步伐。
作為應(yīng)用方的氫燃料電池系統(tǒng)企業(yè)表示:“國(guó)產(chǎn)傳感器機(jī)會(huì)非常大。只是車(chē)用傳感器需要在工程化方面做好匹配,建議傳感器廠(chǎng)商更多地去了解使用方的需求,更多地了解汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的要求。國(guó)內(nèi)只要做出來(lái)的產(chǎn)品通過(guò)測(cè)試,就會(huì)有很有競(jìng)爭(zhēng)力,比如國(guó)產(chǎn)壓力傳感器價(jià)格不到進(jìn)口一半。”
下面主要為大家介紹氫燃料電池汽車(chē)氫氣傳感器
氫氣傳感器包括敏感探頭、電路板、外部殼體以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)組件;傳感器與外部的接口主要為通訊接口,這些子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起構(gòu)成了一個(gè)氫氣傳感器零部件。
裝載氫氣傳感器,首要作用是為了保障氫燃料電池汽車(chē)運(yùn)行安全。眾所周知,氫氣是易燃易爆氣體,對(duì)于氫燃料電池汽車(chē)而言,氫氣傳感器可檢測(cè)到氫氣濃度超過(guò)安全范圍時(shí),給整車(chē)及時(shí)輸入報(bào)警信號(hào),整車(chē)系統(tǒng)會(huì)立刻做出相應(yīng)的斷電安全保護(hù)措施,以防止發(fā)生安全事故。
此外,氫氣傳感器不僅能用于監(jiān)測(cè)氣罐和電堆端氫氣的泄漏,還能用于檢測(cè)排放尾氣中的氫氣濃度。氫燃料電池汽車(chē)也就能根據(jù)這些監(jiān)測(cè)的信息來(lái)實(shí)時(shí)分析電堆的性能和反應(yīng)程度,從而及時(shí)調(diào)整相關(guān)輸入指標(biāo)或數(shù)據(jù)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的安全、高效運(yùn)行。
一家燃料電池系統(tǒng)企業(yè)高層表示:“國(guó)標(biāo)對(duì)氫燃料電池汽車(chē)的氫安全性是有要求的,一輛車(chē)需要?dú)錃鈧鞲衅鞯臄?shù)量,要結(jié)合空間布置、通風(fēng)、安全等來(lái)綜合考量。一般而言,發(fā)動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)氫罐、駕駛艙(車(chē)內(nèi))至少都要1個(gè),尾排也會(huì)需要,我們的內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)至少5個(gè)?!?/p>
值得一提的是,氫氣傳感器分很多規(guī)格,量程也不盡相同。不同的燃料電池車(chē)型,同一車(chē)型的不同位置,對(duì)氫氣傳感器的需求都不一樣,若要求耐高溫高濕、高精度,價(jià)格也會(huì)偏貴些?;跐M(mǎn)足車(chē)輛需求及降成本的雙重考量,用戶(hù)一般會(huì)綜合選擇氫氣傳感器方案。
小編了解到,目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)用氫氣傳感器基本都可以用日本Figaro品牌的氫氣傳感器.
從技術(shù)角度來(lái)看,傳感器并非新事物,但車(chē)用氫氣傳感器不同于消費(fèi)類(lèi)傳感器,使用工況非常復(fù)雜,需隨整車(chē)一起經(jīng)歷更為嚴(yán)苛的高溫低溫,同時(shí)也要抵抗外力的作用(如振動(dòng)、撞擊等各種情況)。車(chē)用氫氣傳感器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)需要滿(mǎn)足車(chē)規(guī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基本要求和過(guò)程,從系統(tǒng)需求描述和分析開(kāi)始,逐步迭代到設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證到整車(chē)試驗(yàn),確保產(chǎn)品的全面性、可靠性和安全性。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)氣體傳感器的開(kāi)發(fā)參差不齊,消費(fèi)類(lèi)氣體傳感器性能難以滿(mǎn)足汽車(chē)復(fù)雜工況下的要求,車(chē)規(guī)級(jí)氫氣傳感器的研發(fā)對(duì)于一般的傳感器廠(chǎng)商而言是一大挑戰(zhàn)。而除技術(shù)原因外,更關(guān)鍵的因素在于目前市場(chǎng)需求較小、單價(jià)不高,難以刺激企業(yè)投入較多的財(cái)力物力來(lái)研發(fā)車(chē)規(guī)級(jí)氫氣傳感器,同時(shí)下游用戶(hù)也不愿意花更多時(shí)間去驗(yàn)證新產(chǎn)品。
目前全球范圍內(nèi)幾乎很少有廠(chǎng)商專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)研發(fā)應(yīng)用于氫燃料電池汽車(chē)的氫氣傳感器。
“我們會(huì)選大家都選的,國(guó)外通過(guò)驗(yàn)證的。從系統(tǒng)角度來(lái)說(shuō),一個(gè)系統(tǒng)幾十萬(wàn)元,而幾個(gè)氫氣傳感器價(jià)格加起來(lái)不到1萬(wàn)元,我們沒(méi)有那么多時(shí)間去驗(yàn)證,考慮量程、精度、可靠性等能滿(mǎn)足要求就行。”一家燃料電池系統(tǒng)集成商負(fù)責(zé)人直言,前期考慮穩(wěn)定可靠的,再逐步用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品去替換,是正常的邏輯。
不過(guò),他同時(shí)也表示,當(dāng)對(duì)氫氣傳感器需求量大的時(shí)候,該支持國(guó)產(chǎn)化的還是要支持。
TGS2615-E00是日本FIGARO研發(fā)的半導(dǎo)體原理傳感器,響應(yīng)快速、功耗低、體積小,TGS2615-E00 為了消除酒精等干擾氣體的影響而設(shè)置了過(guò)濾層,顯示出對(duì)氫氣極高選擇性的靈敏度特性。非常適用于檢測(cè)氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣泄漏。TGS6814是催化燃燒式的氣體傳感器,是TGS6812的升級(jí)版本。可以檢測(cè)100%LEL水平爆炸下限的甲烷氣體,亦可以檢測(cè)H2,此傳感器不但具有優(yōu)異的耐久性與快速響應(yīng)能力,與此同時(shí),線(xiàn)性輸出與輸出的高度穩(wěn)定性也是其主要特征。也可以用于檢測(cè)氫燃料電池系統(tǒng)的氫氣泄漏。
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