圧力センサーは、多くの水中用途において不可欠な安全および物流機器です。 スキューバ ダイビングでは、潜水深度を推定し、安全な上昇と下降を確保するために、信頼性の高い深度ゲージまたはダイビング ウォッチが不可欠です。

歴史的に、多くのダイバーズ ウォッチや水深計はアナログ デザインでした。 デジタル圧力センサーには、アナログ センサーに比べていくつかの利点があり、複数のセンサーからの情報を組み合わせるダイブ コンピューターと簡単に接続できます。

デジタル圧力センサーは、センシング要素で構成されます。 圧力センサーの場合、これは多くの場合、ピエゾ抵抗素子とセンサー応答を処理用のデジタル信号に変換する変換器です。 デジタル センサーは非常にコンパクトで、可動部品がなく、塩水を含む過酷で腐食性の環境で使用できます。 ピエゾ抵抗センサーは、動作深度の制限がほとんどないため、水生計測に特に適しています。¹

このような圧力センサーの一般的な用途には、ソノブイとしても知られるソナーブイ、タンクと海の深さの測定、潜水時計、釣りなどがあります。

メリットセンサーシステム

Merit Sensor Systems は、 圧力センサー ダイビングや淡水での作業など、さまざまな用途に使用できます。 Merit Sensor Systems は、信じられないほど小さなフットプリントと超低消費電力を備えたいくつかの異なるセンシング デバイスを提供しています。 デバイスはバッテリで動作する必要があり、何時間ものバッテリ寿命が必要なため、多くの遠隔水中アプリケーションでは低消費電力が不可欠です。

ソナー ブイ、ソナー信号を使用して通過する潜水艦や海上交通の位置を特定したり、潮汐状態を監視したりする展開可能なデバイスのために、Merit Sensor Systems は、従来のワイヤー/ライン技術に取って代わることができる圧力センサーを開発しました。 通常、ブイは、デバイスを水面のフロートに接続するワイヤのスプールで展開され、ワイヤの長さを使用してデバイスの深さを推定します。 ただし、海洋は絶えず動いているため、ワイヤの変位は、水中にあるデバイスの横方向のたわみにより、深さの測定に適していないことがよくあります。 代わりに、圧力センサーは、局所的な水圧を測定することで、より正確な深度測定を提供できます。

ソナー ブイの場合、メリット センサー システムは、次のような適切なセンサーを幅広く提供しています。 HTS 1510 シリーズ TRシリーズ そして、より限られた動作深度では、超低電力 MSシリーズ. これらはすべて非常にコンパクトで軽量なセンサーであり、さまざまなデバイスに簡単に組み込むことができ、長時間の連続動作を実現します。 HTSシリーズには、バッテリー寿命をさらに維持できるように、スリープモードも間もなく搭載される予定です。

すべての Merit Sensor Systems シリーズは、さまざまな水環境や条件に対応する媒体との互換性が非常に優れています。 の MSシリーズ 追加の保護のためにゲルが充填されており、そのコンパクトな設計フットプリントは、ダイビングウォッチで成功裏に使用されていることを意味します. の MSシリーズ 幅広い温度範囲で優れた安定性を備えた手頃な価格のオプションであり、RoHS にも準拠しています。

深さの計算

圧力センサーが深さ情報の復元にうまく機能するのはなぜですか? 水の密度はほとんどの環境で一定であるため、重力と同様に、水中の圧力は水没深度に正比例します。 処理用のオンボード電子機器を使用すると、圧力センサーはこれらの圧力測定値を水没深度または局所的な水位の測定値に迅速に変換できます。

ダイビング コンピューターは、呼吸タンク内のガス残量から潜水深度まで、さまざまな圧力情報を表示および処理できます。 一部のダイブコンピュータは、これを使用してダイビングの安全な残り時間を計算します。

Merit Sensor Systems の圧力センサー シリーズはすべて、デジタル システムの一部として統合できますが、 HTS 1510 シリーズ デジタル出力またはアナログ出力を選択できます。

ライブ深度計算にとって重要なことは、デバイスを迅速に再起動する必要がある場合に備えて、すべての圧力センサーが 10 ミリ秒の起動時間を持つことです。 各圧力センサーの質量は、特に塩水用途に必要な保護ハウジングとマウントを含めて 2 g 未満です。

これらの圧力センサーは、わずか 0.5 % FS の寿命ドリフト、信じられないほど低い圧力および温度ヒステリシスで高精度の測定を実行できるという特徴があります。 手動ダイビング用の最高の安全基準を維持できる圧力センサーが必要な場合でも、24 時間年中無休のオンライン水タンク監視用の迅速な読み取りセンサーが必要な場合でも、Merit Sensor Systems は何かを提供します。

　 HTS 1510 シリーズ TRシリーズ と MSシリーズ それぞれに異なるデザインとハウジングがあり、特定のタスクに合わせて最適化されています。 MS シリーズは、表面実装型のセラミック デバイスです。 完全に補正された TR シリーズは、既存のデバイスとプラグ アンド プレイできるように設計されたダイレクト メディア圧力モニターです。 HTS1510 シリーズは、既存の制御ボードに表面実装して統合できる背面圧力モニターです。

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参照：

1. Büttgenbach, S., Constantinou, I., Dietzel, A., & Leester-Schädel, M. (2020). マイクロメカトロニクスのケーススタディ。 マイクロメカトロニクスのケーススタディ。 https://doi.org/10.1007/978-3-662-61320-7

詳細については、に掲載されているこの記事を参照してください。 AZOSensors.com

電気自動車の人気と普及の高まりは、簡単に言葉で表すことはできません。 データを見る必要があります。 2017 年に International Council on Clean Transportation (ICCT) が実施した調査によると、世界の電気自動車の年間販売台数はほぼ指数関数的に増加しています。¹

2020 年末までに、10 万台を超える電気自動車が世界中の道路を走行していました。²

電気自動車は、ガソリン車に比べて排出量が少なく、大幅に低コストで運用でき、長期的な見通しが向上するなど、多くの理由で購入者に魅力的です。^3-5

しかし、より多くの人々を電気自動車に乗り換えさせる際の最大の課題の XNUMX つは、XNUMX 回の充電で移動できる範囲が限られていることです。⁶ しかし、この障害は着実に克服されています。

バッテリー技術の漸進的な改善は増加しており、電気自動車の最大航続距離は進歩のたびに拡大しており、将来の世代のドライバーにとって電気自動車の所有はより現実的な選択肢となっています。

電気自動車における冷却システムの重要性

ただし、バッテリ容量を改善しようとすると、特定の課題が生じる可能性があります。 主な質問は冷却に関連しています。 バッテリーは、充電と放電の際に熱を発生します。 したがって、バッテリーがより多くのエネルギーを蓄えるほど、充電または放電が速くなるほど、より多くの熱が発生する傾向があります。

完全な電気自動車には、車両のパワー エレクトロニクスとバッテリー パックで特定の温度制限を維持する冷却システムが装備されています。 冷却システムの主な役割は、バッテリーの温度を安全な動作範囲内に保つことです。

特定のセル内のリチウム イオン バッテリー パックの温度が高くなりすぎると、熱暴走と呼ばれる連鎖反応が引き起こされ、バッテリー パック全体が壊滅的な発熱分解を起こす可能性があります。⁷

もちろん、過熱や熱暴走を防ぐことは重要です。 EV 冷却システムの大部分は、ほとんどの場合、バッテリー パックを最適な動作温度に保つことを目的としています。

通常、これは 15 ～ 35 °C の範囲で均一に近い温度分布を意味します。⁸ 温度がパック全体で大幅に変化したり、この特定の範囲から外れたりすると、充電時間と効率が悪影響を受け、バッテリーの寿命が短くなる可能性があります。

EV冷却技術

電気自動車は、電力システムの温度を管理するために、空気、フィン、液体冷却などのさまざまな冷却技術を採用しています。

フィン冷却は、エレクトロニクスの世界で成功を収めていることが実証されている、シンプルで経済的な受動冷却メカニズムです。

事実上、平らな面とは対照的に、フィンとリッジを特徴とする電力集約型コンポーネントを構築すると、表面積が増加し、周囲に熱を放散できる速度が向上します。

ただし、フィンは電力システムの重量を大幅に増加させる可能性があるため、電気自動車への適用は限られています。

高温の物体の表面を横切る比較的冷たい空気の循環である空冷は、物体をより急速に冷却するため、もう XNUMX つの比較的単純な技術です。

空冷は通常、費用対効果が高く、一部の電気自動車モデル (日産リーフの初期モデルを含む) で採用されています。 ただし、このシステムは比較的エネルギー集約型である可能性があり、空冷に依存している車は暑い季節に問題が発生する可能性があります。⁸

液体冷却は、電気自動車のバッテリーと電源システムの温度を制御する最も効率的な方法です。

電力システム全体に液体冷却剤を配管すると、効果的な熱除去が容易になり、比較的高価で複雑になりますが、電気自動車の電子システムとバッテリー パックの温度をより正確に制御できます。

メーカーがますます大容量のバッテリー パックを電気自動車に搭載する方向に進んでいるため、これらの冷却システムが対応できる必要があるという要求も高まっています。

液体冷却システムは、充電速度とバッテリー容量が増加するにつれて、より重要かつ複雑になっています。^9,10 今日の電気自動車の液体冷却システムでは、冷却システムを複数の回路に分割し、バッテリー冷却液と A/C システムの冷媒との間で熱交換を行う必要がある場合があります。

EV冷却システムにおける圧力センサーの役割

圧力は、電気自動車の液体冷却システムにおける重要なパラメータです。 圧力センサーは、冷却システムの調整と最適化のためのフィードバックだけでなく、漏れを示唆する可能性のある圧力損失を検出できる重要なコンポーネントです。

液体冷却システムが複雑化するにつれて、EV 冷却システム用の正確で堅牢な圧力センサーの需要がかつてないほど高まっています。

Merit Sensor Systems は、要求の厳しい EV アプリケーションに適した幅広い高性能圧力センサーを設計および製造しています。 TR シリーズ センサーは、ガス、オイル、冷媒などの過酷な媒体で正確な圧力測定を提供するために開発されました。

TR シリーズ圧力センサーには、媒体がセラミック基板、ガラス、および金-スズ共晶はんだのみと接触する裏面から圧力測定を行うことができる密閉型ダイが組み込まれています。

TR シリーズ センサーは、-40 °C ～ 150 °C の定格温度で、複雑な EV 流体システム アプリケーションで正確で信頼性が高く堅牢な圧力センシングも提供します。

TVCシリーズセンサー 2,000 kPa までの冷媒ガスの中圧から高圧を測定するために最適化されています。

シリコン ダイ センシング エレメントをセラミック圧力ポートの上部に取り付けるということは、TVC センサーが内部電子機器から媒体を分離しながら背面圧力を測定する能力を備えていることを意味し、信頼性が高く堅牢な圧力 (バースト圧力 5x) 測定を長期間の耐用年数にわたって提供します。厳しいメディアでも。

シンプルなシーリングと電気接続を備えた TR および TVC シリーズ圧力センサーは、信頼性の高い面およびラジアル シーリングにより、複雑な流体システム パイプラインおよび迅速なコネクタにシームレスに統合できるように設計されています。

詳細については、Merit Sensor Systems にお問い合わせください。同社の圧力センサーが EV システムで比類のない一連の利点をどのように提供しているかをご確認ください。

参考文献

1. Lutsey, N. & Nicholas, M. 2030 年までの米国の電気自動車のコストに関する最新情報。 （2019）。
2. グローバル EV アウトルック 2021 – 分析。 IEA https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2021.
3. 電気自動車はどのくらい環境に優しいですか? | | 環境 | 環境 | 保護者。
4. EV のランニング コスト: 電気自動車を購入して実行するのにかかる費用 | OVOエネルギー。 https://www.ovoenergy.com/guides/energy-guides/how-much-does-it-cost-to-charge-and-run-an-electric-car.html, https://www.ovoenergy.com/guides/energy-guides/how-much-does-it-cost-to-charge-and-run-an-electric-car.html.
5. 化石燃料が枯渇するまでどのくらいかかりますか? 私たちの世界のデータ https://ourworldindata.org/how-long-before-we-run-out-of-fossil-fuels.
6. 電気自動車の採用に対する真の障壁。 MITスローン https://mitsloan.mit.edu/ideas-made-to-matter/real-barriers-to-electric-vehicle-adoption.
7. Feng, X., Ren, D., He, X. & Ouyang, M. リチウムイオン電池の熱暴走の緩和。 ジュール 4、743 –770（2020）
8. Chen, D.、Jiang, J.、Kim, G.-H.、Yang, C. & Pesaran, A. リチウム イオン バッテリー セルのさまざまな冷却方法の比較。 応用熱工学 94、846 –854（2016）

10. JSTOR の大容量、高出力リチウム イオン バッテリー パックの直接および間接液体冷却システムの設計。 https://www.jstor.org/stable/26169002.

詳細については、次の記事を参照してください。 AZOSensors.com