傳感器在汽車(chē)HVAC系統中的應用

車(chē)廂里，有人喜歡熱一些，也有人喜歡冷一些。那么人們是否會(huì )對于個(gè)性化溫度控制系統正在中檔汽車(chē)中大行其道而感到驚奇呢？雖然這對豪華汽車(chē)來(lái)說(shuō)算不上新鮮，但在更大市場(chǎng)范圍內的普通汽車(chē)中仍不是標準配置，Behr America公司負責HVAC(通風(fēng)、供暖和空調)電子產(chǎn)品設計與發(fā)布工程師Thomas Conway指出。位于密歇根州Troy的汽車(chē)電子供應商Behr America公司正與愛(ài)普科斯(EPCOS)公司開(kāi)展緊密合作，幫助汽車(chē)制造商將這些高端功能推向大眾市場(chǎng)。他們最新的努力結晶是：一家美國汽車(chē)制造商的一款2007型號SUV越野車(chē)將裝備由Behr公司提供的最新空調部件，該部件允許乘客各自選擇和保持自己所需的溫度。愛(ài)普科斯公司對這一應用作出了重要貢獻：Behr公司設計和制造的通風(fēng)和空調部件采用的溫度傳感器就是來(lái)自愛(ài)普科斯公司。

車(chē)內傳感器的新概念

在每輛汽車(chē)的空調系統中總共包含了三種類(lèi)型的傳感器(如表1所示)。一種是蒸發(fā)器用傳感器，這種傳感器必須滿(mǎn)足最高的可靠性要求和快速響應時(shí)間要求。這類(lèi)傳感器在80℃的環(huán)境下經(jīng)受過(guò)長(cháng)達2,000小時(shí)的浸濕試驗。愛(ài)普科斯公司多年來(lái)就是憑借這一產(chǎn)品樹(shù)立了最高的市場(chǎng)標準。另外，空調系統中還包含4個(gè)管道傳感器。而專(zhuān)用于乘客廂的車(chē)內溫度傳感器所采用的傳感器概念對Behr和愛(ài)普科斯來(lái)說(shuō)也都是很新穎的?！半m然蒸發(fā)器和管道傳感器用的是現有類(lèi)型，但Behr和愛(ài)普科斯公司為車(chē)內溫度傳感器聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種定制設計?！泵绹鴲?ài)普科斯公司負責熱敏器件的產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理Holger Hegner說(shuō)道。

這兩家合作伙伴已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)多種其它類(lèi)型的空調部件，包括克萊斯勒公司Sebring和Stratus型號汽車(chē)的蒸發(fā)器使用的鰭形探測器，在歐洲用戶(hù)中則早已久負盛名。愛(ài)普科斯公司的開(kāi)發(fā)工作重點(diǎn)是確定抗振能力、響應時(shí)間(小于4秒)和阻抗溫度響應(25℃時(shí)為2.8kΩ，誤差為±2.5%)。產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)適配，使其不易受振動(dòng)、濕度以及其它因素的影響。愛(ài)普科斯公司在Behr及其用戶(hù)要求的規格基礎上成功開(kāi)發(fā)出了陶瓷負溫度系數(NTC)傳感器元件(見(jiàn)表1)。

表1：Behr公司HVAC系統中的熱敏電阻

所有傳感器都符合RoHS條例。

愛(ài)普科斯公司必須解決的第二個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何將溫度傳感器單元連接到儀表板。解決方案是采用夾具和密封泡沫?！拔覀儽仨毚_保傳感器組件和安裝襯底材料之間的良好裝配?！盋onway解釋說(shuō)。夾具的一般性尺寸和公差(包括位置、體積、形狀和材料)決定了襯底材料制造商必須滿(mǎn)足的厚度和公差要求(圖1)?！凹词购苄〉母淖円矔?huì )對結構其余部分造成影響?！盋onway表示。因此他特別強調設計過(guò)程中緊密配合的重要性。

圖1：安裝在儀表板后面的車(chē)內組件。

合作結出了豐碩果實(shí)

合作的特殊性是OEM商及第一層和第二層供應商都非常積極地參與設計過(guò)程，這在美國是很普遍的現象。除了能快速應對OEM商的要求外，Behr和愛(ài)普科斯公司合作的緊密和深度也是項目成功的一個(gè)決定性因素。例行的聯(lián)席會(huì )議也對定制設計的成功完成提供了重要支持，這個(gè)過(guò)程跨越設計協(xié)調、原型制造和測試、工具生成、產(chǎn)生初樣，投產(chǎn)測試及第一個(gè)生產(chǎn)部品認證過(guò)程(PPAP)報告。

溫度傳感器部件及其附件的尺寸和容差是在二維繪圖和三維CATIA模型上開(kāi)發(fā)的(圖2)。

圖2：車(chē)內傳感器組件的三維模型。

愛(ài)普科斯將這些數據傳送給Behr的設計團隊，由他們進(jìn)行適配和初步測試以確保能正確的裝配。然后由專(zhuān)家組進(jìn)行空氣流動(dòng)和溫度測試，目標是確保完好的功能。雖然有強制性規范，但每當增加了什么功能或修改了一個(gè)角度，整個(gè)設計就必須重新適配。汽車(chē)設計是一個(gè)自我優(yōu)化的過(guò)程。因此，在設計過(guò)程的關(guān)鍵階段，通過(guò)每周例會(huì )和專(zhuān)題會(huì )議的形式交換有關(guān)加工、測試和文檔的當前狀態(tài)的信息已經(jīng)成為慣例，目的就是滿(mǎn)足用戶(hù)的時(shí)間表。

就像結果表明的那樣，一切努力沒(méi)有白費?！拔覀冊诿苄脑O計團隊與柏林的愛(ài)普科斯團隊工作得卓有成效?！盋onway對此相當滿(mǎn)意。這次成功的先決條件是Behr和愛(ài)普科斯聯(lián)合建立了全球性網(wǎng)絡(luò )?！拔覀兊臍W洲設計中心和美國開(kāi)發(fā)團隊在采購、開(kāi)發(fā)和質(zhì)量保證方面合作得幾乎天衣無(wú)縫?！睈?ài)普科斯公司的Hegner補充道。