利用软件为电动汽车开发优化的传感器技术

时间： 2023-12-05 来源：安费诺传感器学堂公众号

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即使是最基本的电动汽车传感器也很复杂。

传统上，汽车工程师依靠硬件来设计和测试电动汽车传感器。然而，借助强大的软件工具，现在可以虚拟地进行开发工作，以便在传感器投入车辆和使用之前很久就了解传感器的性能。但是，将虚拟传感器与车辆中的实际硬件同步通常具有挑战性，并且需要高水平的专业知识。先进的仿真和测试方法对于确保传感器在道路或空中按预期运行、收集准确数据并与车辆中的其他系统进行有效通信是必要的。

通过将软件的强大功能与实际的硬件测试相结合，电动汽车制造商可以自信地将最新的传感器技术引入他们的车辆，从而提高驾驶员的安全性和性能。

传感器设计原理

在宏观层面上，电动汽车传感器是关于量化和限定特定指标的。这些数据（无论是热量、气体、压力还是电流的测量）对于车辆系统和车辆管理系统软件保持最佳性能或进行校正至关重要。无论如何，您无法控制或响应无法测量的东西。

设计精确而坚固的传感器归结为三个关键原则：

了解传感器在测量的量
了解传感器的环境
了解传感器的功能

1.传感器在测量什么

监控电动汽车系统需要精准。如果不准确，就不可能让EV始终以最佳性能运行或在出现问题时提供足够的警告。透彻了解被测物理现象及其如何影响车辆性能，可以在传感器设计中精确定位。

拿热失控例如。这种电池热事件有几个迹象——极端高温、压力和气体排气。了解这一事件-从它的早期迹象到它何时完全生效-是了解哪些传感器正在测量它们应该设计承受的绝对方法。

2.传感器的环境
电动汽车传感器不是在真空中运行的。相反，它们通常在恶劣的条件下运行-无论是极端温度，高振动还是其他外部压力源-这可能会对其性能产生不利影响。

电动汽车传感器所处的环境与指标本身一样重要。温度、湿度和振动等因素都会影响传感器的性能。例如，高温环境可能导致传感器出现故障或读数不准确。

3.传感器的功能
并非所有传感器都是具有相同属性的。有些比其他的具有更高的精度，或者更适合特定的环境。一些传感器可以自我诊断，而其他传感器的则智能水平有限。了解传感器的功能和局限性对于确定其是否适合特定应用非常重要。

如果没有所测量指标和适当的传感器环境，传感器就不可能提供准确可靠的数据。

电动汽车传感器设计和测试软件

设计和实现EV传感器不仅仅是去研发一个测量数据的设备。传感器还必须能够准确可靠地将信息传输到车辆的软件系统，在那里可以对其进行分析和操作。电动汽车是复杂的机器。因此，他们的传感器是复杂的设备。

创建满足严格应用要求的传感器并非一蹴而就。即使是最基本的电动汽车传感器也需要最高水平的仔细和周到的设计，以实现长期的准确性。电动汽车传感器设计软件对此至关重要。

如果没有软件，传感器设计和测试将是一个漫长的手动过程，还不允许进行尽可能多的实验。软件则允许快速迭代以微调传感器功能，最终可以在更短的时间内创建性能更好的设备。

出于传感器开发的目的，传感器设计和测试软件是一系列算法，它们是现实的简化版本。它是包括模拟环境和动态到被测试的传感器的数字备份。在模拟环境条件下测试传感器，使用与它们集成环境下相同的软件系统，对于确保它们在现实世界中成功应用至关重要。

用于电动汽车传感器设计和测试的有效软件着眼于各种因素，包括：

环境动态
测量信号的优先级是什么
精确测量所需的传感器数量
响应时间
传感器公差
基于不断变化的基线的输出（例如高压环境中的温度测量）

最终，这些仿真旨在将传感器的数字孪生推向绝对功能极限。从这些模拟中收集的信息对于创建和完善实际物理产品至关重要，这将具有实际应用和影响。

回到我们的热失控示例。当热失控开始时，电池分解的最早警告信号之一是气体排气。尽管在电动汽车电池中，需要注意几种气体，但通过仿真，可以看到传感器的反应以及何时开始检测热失控的早期指标。还可以检查电池组内部的温度如何影响传感器及其获取气体读数的能力。

这些采集的数据对于EV计算机和系统进行如何使用稳健和反应灵敏算法的编程也至关重要。传感器至少需要比其监视的事件能够快10倍的速度测量。比如在气体排放的情况下，就意味着需要在达到危险程度之前检测特定气体。

协调传感器和系统采集软件是将传感器的物理功能、工作的环境条件以及EV系统如何使用和处理其数据之间的一种微妙平衡。如果操作正确，这种将传感器与软件的协调对电动汽车的实际应用就至关重要，因为系统依赖于在使用时不断收集和分析数据。

传感器制造商、电动汽车传感器软件和传感器设计

任何人都不希望集成到他们的电动汽车设计中的传感器，最终是根本无法在现实世界中使用或实时监控的。这就是为什么与传感器制造商、电动汽车传感器软件公司和设计公司的协作和伙伴关系对于电动汽车市场的成功至关重要的。

与您的OEM传感器制造商合作，尽可能提前并且注重细节很重要。传感器制造商需要了解电动汽车行业的具体需求和动态，以及如何在其中使用他们的产品。这确保了他们的传感器能够应对独特的应用挑战（例如高压和温度条件）和预期性能。

同时，传感器制造商需要提前了解其自身内部设计、创建和测试电动汽车传感器的能力。这很重要，原因有二：

客户需要相信传感器将满足他们的需求。
传感器制造商需要准确估计项目所需的时间和资源。如果他们无法在内部设计和测试电动汽车传感器，他们将可能需要将这些任务外包给另一家公司，这会增加项目的时间和成本。

电动汽车传感器设计，实现最佳性能

基于仿真的工程已经走过了漫长的道路，现在是电动汽车设计过程的重要组成部分，包括传感器。借助电动汽车传感器设计和仿真软件，可以验证性能并识别实际应用中的潜在问题。

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