集成電子：超越視覺

內(nèi)容提要：

本文將探討移動出行領(lǐng)域中集成電子技術(shù)應(yīng)用的增長情況，以及傳感器技術(shù)如何增強(qiáng)預(yù)測能力。

作者簡介：

施培文, 德特威勒亞洲區(qū)業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理。畢業(yè)于車輛工程專業(yè)，從事汽車行業(yè)15年，專注于橡膠密封產(chǎn)品應(yīng)用和開發(fā)。

正文：

隨著未來的概念汽車成為今天的實(shí)體車輛，傳感器技術(shù)與戰(zhàn)略集成能力等領(lǐng)域的進(jìn)步已使10年前似乎不可能實(shí)現(xiàn)的功能成為現(xiàn)實(shí)。電子汽車（EV）革命推動了集成電子技術(shù)的發(fā)展，制造商、原始設(shè)備制造商和最終用戶都享受到了隨之而來的新效益。BIS Research于2020年11月發(fā)布的一份最新報(bào)告指出，傳感器制造商將迎來高速發(fā)展，到2025年，該產(chǎn)業(yè)全球的年產(chǎn)值將達(dá)到約3.535億美元。

通過在設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中的協(xié)作，并且從系統(tǒng)而不是單個(gè)組件的角度進(jìn)行思考，可以使得傳感器有效地與先進(jìn)密封解決方案結(jié)合，從而為整個(gè)價(jià)值鏈帶來諸多益處，尤其是預(yù)測分析和維護(hù)領(lǐng)域。

無論是嵌入在橡膠部件內(nèi)，還是直接印刷在其表面，傳感器都可以采集數(shù)據(jù)以衡量特定零件或系統(tǒng)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的有效性。這些傳感器有源層可用于檢測溫度、壓力、受力、磨損以及泄漏等要素。以泄漏為例，一旦發(fā)現(xiàn)密封件表面出現(xiàn)少量液體，傳感器就會發(fā)出報(bào)警，表明有故障已經(jīng)初現(xiàn)端倪，從而在任何突發(fā)停機(jī)之前就可以對其進(jìn)行處理。

彈性體材料內(nèi)的嵌入式傳感器可以與印刷天線相結(jié)合

對駕駛員來說，這種能預(yù)測零部件何時(shí)可能發(fā)生故障的能力是一項(xiàng)極大的優(yōu)勢，因此也備受關(guān)注。凱捷公司發(fā)布的一份報(bào)告分析了涵蓋不同功能的45個(gè)使用案例，發(fā)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)是移動出行領(lǐng)域的高效益用例^[1]。與其優(yōu)勢相當(dāng)?shù)氖蔷哂袡z測突發(fā)技術(shù)問題或緊急醫(yī)療狀況的智能傳感器。

可預(yù)測的性能

傳感技術(shù)還可以用于檢測直接接觸密封件的介質(zhì)，例如齒輪箱中機(jī)油的性能。從本質(zhì)上說，傳感器元件可以分析機(jī)油的標(biāo)準(zhǔn)或參數(shù)，以測量其性能水平是否已降低到需要更換的程度。在未來的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，該解決方案或許也可應(yīng)用于金屬磨損檢測，并提示齒輪箱中的錯位。由于電動汽車的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)變速箱，該功能將對電動汽車非常有利。

就密封解決方案而言，另一個(gè)重要因素是確保傳感器能夠分析時(shí)間推移對材料性能造成的影響，從而根據(jù)材料變化預(yù)測零件是否會在不久的將來失效。在測試條件下，為某些零件配備傳感器可采集影響其設(shè)計(jì)完美性的數(shù)據(jù)。

缺乏性能數(shù)據(jù)會導(dǎo)致某些組件被過度設(shè)計(jì)，但有了這些數(shù)據(jù)，就可確保參數(shù)達(dá)到最佳狀態(tài)。

可拉伸彈性體基材上的印刷傳感器結(jié)構(gòu)

最后，對電動汽車而言，不論是為了維護(hù)電池的性能狀態(tài)，還是為了確保乘客安全，其電池監(jiān)測能力都至關(guān)重要。鋰離子電池具有嚴(yán)格的工作溫度參數(shù)，當(dāng)超過溫度規(guī)范時(shí)，熱失控的風(fēng)險(xiǎn)就會非常高。這種情況的放熱特性也稱為“火焰排氣”，通常會引發(fā)火災(zāi)，而由于需要進(jìn)行持續(xù)冷卻，使用傳統(tǒng)方法很難將其撲滅。

顯然，在移動出行領(lǐng)域的發(fā)展中，集成電子技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵作用，特別是在預(yù)測分析方面。利用嵌入式或印刷傳感器技術(shù)可帶來諸多益處，推動行業(yè)更安全、更可靠和更可持續(xù)地發(fā)展。這一技術(shù)領(lǐng)域會隨著行業(yè)發(fā)展變得越來越重要。