鉅大LARGE | 點擊量：773次 | 2021年10月16日
燃料動力電池車用傳感器依賴進(jìn)口，國產(chǎn)突破口在哪？
在燃料動力鋰電池汽車中成本占比不高，但卻發(fā)揮著重要用途的元器件，它就是傳感器。
燃料動力鋰電池車用傳感器重要有氫氣傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器等，每種類型的傳感器用途不同，技術(shù)難度有差異。目前國內(nèi)燃料動力鋰電池汽車所用氫氣傳感器和壓力傳感器重要采用進(jìn)口產(chǎn)品，氫氣傳感器以日本FIS為主，壓力傳感器則以瑞士HubaControl、美國Sensata為主，溫度傳感器國內(nèi)產(chǎn)品市場占比相對較高。
造成燃料動力鋰電池車用傳感器市場高度依賴進(jìn)口的原因有很多，最關(guān)鍵的因素在于市場需求偏小，公司缺乏研發(fā)動力，已開發(fā)的國產(chǎn)產(chǎn)品測試又不夠。不過，隨著國內(nèi)燃料動力鋰電池汽車規(guī)模的擴大，部分國內(nèi)公司開始嗅到商機，專門立項以加快燃料動力鋰電池車用傳感器研發(fā)步伐。
作為應(yīng)用方的燃料動力鋰電池系統(tǒng)公司表示：“國產(chǎn)傳感器機會非常大。只是車用傳感器要在工程化方面做好匹配，建議傳感器廠商更多地去了解使用方的需求，更多地了解汽車標(biāo)準(zhǔn)的要求。國內(nèi)只要做出來的產(chǎn)品通過測試，就會有很有競爭力，比如國產(chǎn)壓力傳感器價格不到進(jìn)口一半。”
氫氣傳感器
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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重要為通訊接口，這些子系統(tǒng)有機結(jié)合在一起構(gòu)成了一個氫氣傳感器零部件。
裝載氫氣傳感器，首要用途是為了保障燃料動力鋰電池汽車運行安全。眾所周知，氫氣是易燃易爆氣體，有關(guān)燃料動力鋰電池汽車而言，氫氣傳感器可檢測到氫氣濃度超過安全范圍時，給整車及時輸入報警信號，整車系統(tǒng)會立刻做出相應(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)測氣罐和電堆端氫氣的泄露，還能用于檢測排放尾氣中的氫氣濃度。燃料動力鋰電池汽車也就能根據(jù)這些監(jiān)測的信息來實時分析電堆的性能和反應(yīng)程度，從而及時調(diào)整相關(guān)輸入指標(biāo)或數(shù)據(jù)配置來實現(xiàn)車輛的安全、高效運行。
一家燃料動力鋰電池系統(tǒng)公司高層告訴高工氫電：“國標(biāo)對燃料動力鋰電池汽車的氫安全性是有要求的，一輛車要氫氣傳感器的數(shù)量，要結(jié)合空間布置、通風(fēng)、安全等來綜合考量。一般而言，發(fā)動機、儲氫罐、駕駛艙（車內(nèi)）至少都要1個，尾排也會要，我們的內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)至少5個?！?/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。不同的燃料動力鋰電池車型，同一車型的不同位置，對氫氣傳感器的需求都不相同，若要求耐高溫高濕、高精度，價格也會偏貴些?；跐M足車輛需求及降成本的雙重考量，用戶一般會綜合選擇氫氣傳感器方法。
高工氫電了解到，目前國內(nèi)燃料動力鋰電池汽車用氫氣傳感器基本都用日本FIS品牌的接觸燃燒式氫氣傳感器，該公司的氫氣傳感器被用于豐田MIRAI燃料動力鋰電池乘用車。國內(nèi)車用氫氣傳感器市場之所以幾乎被一家公司“壟斷”，國內(nèi)產(chǎn)品還沒開始應(yīng)用，原因有多方面。
從技術(shù)角度來看，傳感器并非新事物，但車用氫氣傳感器不同于消費類傳感器，使用工況非常復(fù)雜，需隨整車一起經(jīng)歷更為嚴(yán)苛的高溫低溫，同時也要抵抗外力的用途(如振動、撞擊等各種情況)。車用氫氣傳感器產(chǎn)品的開發(fā)要滿足車規(guī)產(chǎn)品開發(fā)的基本要求和過程，從系統(tǒng)需求描述和分析開始，逐步迭代到設(shè)計、分析、驗證到整車試驗，確保產(chǎn)品的全面性、可靠性和安全性。
當(dāng)前國內(nèi)氣體傳感器的開發(fā)參差不齊，消費類氣體傳感器性能難以滿足汽車復(fù)雜工況下的要求，車規(guī)級氫氣傳感器的研發(fā)有關(guān)一般的傳感器廠商而言是一大挑戰(zhàn)。而除技術(shù)原因外，更關(guān)鍵的因素在于目前市場需求較小、單價不高，難以刺激公司投入較多的財力物力來研發(fā)車規(guī)級氫氣傳感器，同時下游用戶也不愿意花更多時間去驗證新產(chǎn)品。
經(jīng)調(diào)查，目前符合車規(guī)級別的氫氣傳感器價格大概在1200-3000元之間。目前全球范圍內(nèi)幾乎很少有廠商專門立項研發(fā)應(yīng)用于氫燃料動力鋰電池汽車的氫氣傳感器，已有產(chǎn)品中性能指標(biāo)較接近的也僅僅只有日本FIS接觸燃燒式氫氣傳感器。
“我們會選大家都選的，國外通過驗證的。從系統(tǒng)角度來說，一個系統(tǒng)幾十萬元，而幾個氫氣傳感器價格加起來不到1萬元，我們沒有那么多時間去驗證，考慮量程、精度、可靠性等能滿足要求就行。”一家燃料動力鋰電池系統(tǒng)集成商負(fù)責(zé)人直言，前期考慮穩(wěn)定可靠的，再逐步用國產(chǎn)產(chǎn)品去替換，是正常的邏輯。
不過，他同時也表示，當(dāng)對氫氣傳感器需求量大的時候，該支持國產(chǎn)化的還是要支持。
事實上，現(xiàn)階段國內(nèi)有幾家公司已經(jīng)在研發(fā)車規(guī)級氫氣傳感器，個別提出了不同于FIS接觸燃燒式原理的固態(tài)鈀合金薄膜技術(shù)氫氣傳感器，只是距離真正批量化應(yīng)用還有一定距離。
壓力傳感器
相比于氫氣傳感器，燃料動力鋰電池汽車?yán)锩嫔婕皦毫y量的地方更多，其中供氫系統(tǒng)側(cè)用的壓力傳感器重要用于高低壓報警；燃料動力鋰電池系統(tǒng)側(cè)用壓力傳感器用于測量氫氣壓力、空氣壓力、冷卻水壓力等，是判斷發(fā)動機工作狀態(tài)的依據(jù)之一；配備了氫氣循環(huán)泵的位置也會用到壓力傳感器。綜合算下來，一輛車可能用到壓力傳感器多達(dá)10個以上。
經(jīng)調(diào)查，車用壓力傳感器根據(jù)用途、量程等具體參數(shù)的不同，價格從幾百到上千不等。從市場應(yīng)用來看，國內(nèi)燃料動力鋰電池汽車多采用瑞士HubaControl、美國Sensata壓力傳感器。這兩家公司都是在傳感器領(lǐng)域積累非常深厚的跨國公司，其中Sensata傳感器產(chǎn)品被廣泛用于傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域，所以自然而然地延伸至新能源汽車領(lǐng)域。
一位行業(yè)資深人士表示：“目前基本沒有廠家會選國產(chǎn)壓力傳感器品牌，重要考慮可靠性問題。假如少量用國產(chǎn)產(chǎn)品可能差異不明顯，但批量長時間用就存在不確定性?！?/p>
不過，也有燃料動力鋰電池系統(tǒng)公司高層透露：“壓力傳感器在車上應(yīng)用分不同的等級，有些地方對可靠性要求高，相對而言選質(zhì)量比較好的，次要的點作為參考。在故障診斷邏輯里面，涉及到信號采集的等級會有所差別，會判斷重要點、次要點及參考點。選用壓力傳感器既要滿足需求，也要降低成本，所以我們會混著用不同的品牌不同的型號?！?/p>
值得注意的是，與氫氣傳感器情況相似，由于市場需求量小，而公司前期研發(fā)投入偏大，目前包括知名品牌傳感器公司在內(nèi)的產(chǎn)品并不是為燃料動力鋰電池汽車行業(yè)單獨立項研發(fā)的，都是基于以前原有的老型號基礎(chǔ)上改進(jìn)而來。
不過，隨著全球燃料動力鋰電池汽車市場規(guī)模的擴大，對壓力傳感器性能要求進(jìn)一步提升，品牌傳感器公司已經(jīng)開始立項研發(fā)專用的傳感器產(chǎn)品。國內(nèi)也有部分公司注意到這塊市場，加快了研發(fā)及市場拓展步伐。
業(yè)內(nèi)人士提醒道：“目前燃料動力鋰電池車用壓力傳感器缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有大的方向，但沒有細(xì)節(jié)的規(guī)定與引導(dǎo)，現(xiàn)階段重要參考知名品牌公司標(biāo)準(zhǔn)及一些國外標(biāo)準(zhǔn)。為更快推動燃料動力鋰電池車用壓力傳感器發(fā)展，要專業(yè)化的國標(biāo)去引導(dǎo)，建議重視這個領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的制定?！?/p>
